CC BY
52
заполнения измельчающей средой [12] составляет 25-30 %. Производительность мельниц пропорциональна степени заполнения мельниц мелющими телами [10]:
Кт =
Т 1,07 - Т Т 1,07 - Т.
(1)
где Т и Тэ - степень заполнения мелющими телами проектируемой и эталонной мельниц соответственно, доли ед.; Кт - коэффициент производительности мельниц, учитывающий разную степень заполнения.
Если повысить загрузку мелющих тел хотя бы до 30 %, то производительность известняковых мельниц можно увеличить на 20-40 %:
Кт =
0,30 1,07 - 0,30 0,227 1,07 - 0,227
= 1,21
или
(2)
Кт =
0,30 1,07 - 0,30 0,2881,07 - 0,188
= 1,393.
Если на домольных мельницах увеличить загрузку цильпебса до 35 % от объема, то производительность их увеличится согласно формуле (1) на 15-25 %.
Степень заполнения в 30 % объема соответствует для мельниц 1-2 - 60 т шаров; для мельниц 3-5 - 71 т; для мельниц 6-11 -93 т цильпебса.
Загрузку цильпебса в мельницу 10 после ее перефутеровки увеличили с 70 до 96 т. Запуск мельницы прошел без каких-либо осложнений. Было начато наблюдение за работой этой мельницы. Отбирались пробы исходного питания и разгрузки мельниц 10 и 9, принятой за эталон для сравнения. Загрузка цильпебса в мельницу 9 составляла 70 т.
В пробах определялась влажность и содержание класса крупнее 0,08 мм. При отборе проб фиксировалась производительность каждой мельницы.
Сразу после догрузки мельницы 10 производительность увеличилась на 10-20 % по сравнению с мельницей 9. Содержание класса +0,08 мм в разгрузке этой мельницы составляло в начале 12-14 %, а на мельнице 9 - 10-12 %. Это отчасти объясняется также тем, что в мельницу 10 был загружен
новый цильпебс без мелких изношенных цилиндров, который вначале всегда дает более грубый помол. По мере срабатывания цильпебса и появления в мелющей загрузке более мелких тел крупность измельчения продукта снижается. Через месяц испытаний содержание класса +0,08 мм в разгрузке мельницы 10 снизилось и составило 8-9 %, т.е. примерно до уровня разгрузки мельницы 9.
В среднем, удельная производительность мельницы 10 по готовому продукту (мельче 0,08 мм) за 30 дней испытаний составила 0,373 т/(м -ч), а мельницы 9 -0,315 т/(м -ч). Таким образом, подтверждено, что увеличенная до 30 % загрузка мелющих тел в мельницу увеличивает удельную производительность мельницы по готовому продукту на 18-20 % по сравнению с регламентом (при коэффициенте загрузки 24 %).
Уточнение норм расхода цильпебса на доизмельчение шихты. Норма расхода цильпебса составляет 3,5 кг на тонну глинозема. Испытания, проведенные на мельницах, позволяют проверить количество циль-пебса, израсходованного на этих мельницах за время испытаний, и его удельный расход.
Замеры количества цильпебса, проведенные в начале и в конце испытаний, дали следующие результаты: по мельнице 10 - в начале - 96 т, в конце - 81 т; по мельнице 9 -в начале - 70 т, в конце - 55 т. За время испытаний израсходовано по 15 т цильпебса на каждой мельнице. Мельница 10 отработала: 830 ч, мельница 9 - 883 ч. Выработано шихты 45784 и 44827 т соответственно. Из этой шихты получено глинозема 4211 и 4123 т. Тогда удельный расход цильпебса:
15000 __
• на тонну глинозема: -= 3,56 кг
4211
= 3,64 кг (мельница 9);
(мельница 10) и 15000 4123
в среднем 3,6 кг/т;
15000 .
• на тонну шихты: -= 0,328 кг (мель-
45784
ница 10) и 15000 = 0,335 кг (мельница 9); в 44827
среднем 0,331 кг/т.
- 29
Санкт-Петербург. 2006
Гранулометрический состав известняка по данным промышленных опробований
Номер мельниц Выход по классам
+80 -80 -60 -40 -20 -10 -5 -1 -0,4 -0,16 -0,088 Итого
+60 +40 +20 +10 +5 +1 +0,4 +0,16 +0,088
1 - 8,14 28,06 19,56 8,66 3,71 4,59 3,76 5,09 4,67 13,76 100,0
2 - 6,26 5,93 11,13 11,20 8,75 19,42 7,40 9,96 4,82 24,13 100,0
3 - 4,97 27,23 5,65 22,93 3,45 4,29 4,00 5,24 4,15 18,09 100,0
4 - 1,33 19,49 20,8 9,90 7,72 6,45 4,49 6,55 4,28 18,79 100,0
5 - 0,64 6,46 13,48 11,30 9,96 10,85 7,16 9,39 6,79 23,97 100,0
6 - 4,50 34,7 24,5 8,50 3,90 3,50 2,60 4,50 2,60 10,70 100,0
7 - 7,92 16,5 19,72 9,05 5,88 5,88 4,04 5,19 2,68 23,15 100,0
8 1,80 1,90 13,0 22,6 12,7 5,2 5,2 4,8 6,0 2,6 24,2 100,0
9 - 2,2 9,6 24,7 14,0 5,8 5,5 5,4 5,5 2,9 24,4 100,0
10 - 1,4 7,6 21,1 15,7 8,8 7,5 6,2 6,2 3,7 21,8 100,0
шый Суммарный Частный ^ и » по « - » выход - 4,0 6,61 17,1 16,5 6,8 6,2 5,7 7,2 3,2 26,7 100,0
Среднее значение 0,16 100,0 3,93 99,84 15,92 95,91 18,24 79,99 12,77 61,75 6,36 48,98 6,40 42,64 5,05 36,22 6,44 31,17 3,85 24,73 20,88 20,88 100,0 Не определяли
S? ^ % X мо С 0,16 4,09 20,01 38,25 51,02 57,38 63,78 68,83 75,27 79,12 100,00
Эти расходы примерно соответствуют удельным расходам цильпебса на Ачинском комбинате, где на тонну шихты расходуется 0,41 кг на две стадии помола.
В заявках на текущее производство глиноземному цеху следует учесть расход цильпебса из расчета 3,6 кг на тонну глинозема.
Уточнить удельный расход шаров пока что не представилось возможным. Это связано с трудностями замера фактического наличия шаров в мельницах 1-4, отсутствием строгого учета загруженных шаров.
Работу по уточнению нормы расхода шаров в УПШ следует продолжить. На данном этапе следует увеличить на 25 % норматив расхода шаров, так как наши замеры всегда показывали фактический недогруз до нормы щаров в мельницах. Установленный норматив расхода шаров - 0,71 кг на тонну глинозема - нельзя признать достаточным.
На тонну шихты это составляет 0,064 кг. По нашим расчетам норму расхода шаров впоследствии следует увеличить в 2 раза.
Рационированная загрузка мельниц шарами. Многими исследованиями [4, 5, 10, 12] было показано, что производительность мельницы можно увеличить на 20-25 %, если ее загружать шарами разных диаметров. Специальными исследованиями, проведенными на АГК [4, 5] было установлено, что рационированная догрузка мельниц шарами четырех типоразмеров снижает крупность помола нефелиновой руды на первой стадии на 5-6 % по классу +0,08 мм по сравнению с догрузкой одноразмерными шарами диаметром 100 мм.
По данным многочисленных опробований известняка, поступающего в размольные мельницы 1-4 (табл.1), установлено, что содержание класса крупнее 60 мм в питании мельниц колеблется от 1 до 8 %, в среднем
30 -
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.169
Основные параметры мельниц УПШ
Номер мельниц Исходный материал Размеры Мощность двигателя, кВт Мелющие тела Частота вращения
Диаметр, м Объем, м3 Тип Количество об/мин процент от критической скорости
т процент по массе
1-2 Известняк 2,2 43 600 Шары 45 22,7 22,3 74,6
3-4 - " - 2,4 52 600 - " - 45 18,8 22,3 78,2
5 Шихта 2,4 52 600 Цильпебс 45 18,8 22,3 78,2
6-9 - " - 2,6 61 1250 - " - 79 24,4 20,1 73,6
10-11 - " - 2,6 61 1000 - " - 70 24,4 18,75 68,7
Примечание. Длина мельниц 13 м.
3,9 %. В то же время известняк содержит и много мелких классов. Так, содержание классов мельче 5 мм составляет в среднем 40 % (табл.1), а содержание классов мельче 10 мм доходит до 50 % [5]. Для измельчения известняка крупностью 5-10 мм необходимы шары диаметром 40-60 мм. В настоящее время мельницы загружаются только шарами диаметром 100 и даже 120 мм, что нерационально. Для интенсификации процесса измельчения известняка в мельницы необходимо загружать не менее 50 % мелких шаров диаметром 40-60 мм, что будет соответствовать средней характеристике крупности измельчаемого материала. Для трубных мельниц, оборудованных шаросорти-рующей футеровкой (оптимальной), подтвержденной многолетней практикой, является загрузка шарами четырех типоразмеров: 40; 60; 80 и 100 мм. Соотношение шаров каждого типоразмера определяется характеристикой крупности измельчаемого материала, чтобы количество шаров данного размера соответствовало выходу класса крупности, подвергаемого разрушению, а масса шара данного диаметра была достаточна для разрушения самого крупного куска в этом классе. Для разрушения кусков известняка крупностью 3-5 мм достаточен шар диаметром 40 мм; 5-10 мм - шар 60 мм; 10-20 мм - шар 80 мм и крупнее 20 мм -шар диаметром 100 мм.
Если догрузку мельницы производить рационированно, т.е. смесью шаров разных размеров, то мельница более пригодна для эффективной работы измельчения.
Расчеты, проведенные по методике проф. К.А.Разумова [11], показывают, что для повышения эффективности измельчения известняка мельницы должны догружаться шарами разных размеров в таком соотношении: шаров диаметром 40 мм - 40 %, диаметром 60 мм - 20 %, диаметром 80 мм -20 % и 100 мм - 20 %.
Таким образом, рационированной догрузкой мельниц можно повысить производительность мельниц на 25 % и соответственно снизить расход энергии. Из четырех мельниц можно высвободить одну мельницу, т.е. иметь значительную экономию шаров, электроэнергии и т.п.
Анализ технологических особенностей мельниц участка подготовки шихты. Для определения рациональной схемы и режимов измельчения компонентов шихты необходимо рассмотреть конструктивные и технологические параметры мельниц, установленных в УПШ В табл.2 приведены основные параметры данных мельниц.
Обращает на себя внимание, при кажущемся однообразии, разнобой основных параметров однотипных мельниц. Так, при одинаковом количестве шаров в размольных мельницах (известняковых) коэффициент заполнения объема мелющими телами значительно отличается. Неодинакова и частота вращения (в процентах от критической). Домольные мельницы имеют разную мощность двигателя и частоту вращения. Поэтому для оптимизации режимов каждая мельница должна налаживаться индивидуально. - 31
Санкт-Петербург. 2006
Производительность мельницы в определенных пределах прямо пропорционально зависит от скорости вращения барабана. Поэтому при проектировании мельниц вводится поправочный коэффициент, учитывающий разную скорость вращения (отношение скоростей вращения в процентах от критической скорости).
Так, производительность мельниц 3-4 по отношению к мельницам 1-2 будет выше: 78,2
K =
74,6
= 1,05 раза, т.е. на 5 %. Кроме того,
если учесть поправку на диаметр мельниц
K =
'1
А2 2,2 1 05
= — = 1,05, то можно утверждать, А1 2,0
что на мельницах 3-4 необходимо поддерживать производительность по известняку на 10 % более высокую, чем на мельницах 1-2 при сохранении одинаковой крупности помола. Если же их загрузить рационированной шаровой загрузкой и поднять коэффициент загрузки шаров до 30 %, то их производительность можно увеличить в 1,5-1,6 раза. В этом случае для обеспечения переработки планового потока известняка будет вполне достаточно трех мельниц вместо четырех по существующей схеме.
С 5 78,2
Скорость вращения мельницы 5 в
= 1,138 раза выше, а мельниц 6-9 в
68,7
73.6
68.7
= 1,071 раза выше, чем мельниц 10-11. Следовательно, на столько же можно повысить и производительность этих мельниц. Это следует учитывать при повседневной эксплуатации мельниц домола, при остановках мельниц на планово-предупредительные ремонты, выводе мельниц в резерв, регулировании распределения потоков между мельницами и т.п.
Согласно расчетам можно рекомендовать более совершенную схему подготовки шихты и технологические режимы работы мельниц глиноземного цеха.
Предложения по оптимизации схемы и режимов измельчения. Как уже указывалось, выполненные нами исследования [6, 8, 9] показали, что нефелиновый концентрат измельчается в 2,4 раза хуже известняка. 32 -
Равномерное распределение компонентов в классах крупности шихты достигается только при условии, что время измельчения нефелина в схеме шихтоподготовки должно быть в 2,0-2,4 раза больше времени измельчения известняка. А для достижения более тонкого измельчения нефелина по сравнению с известняком требуется более длительное измельчение нефелинового концентрата. Отсюда очевидна необходимость организации предварительного измельчения нефелина перед совместным помолом с известняком.
В настоящее время по схеме - четыре мельницы для измельчения известняка и семь мельниц на совместном домоле шихты -удельные нагрузки составляют: по известняковым мельницам при потоке известняка 230 т/ч суммарный объем известняковых мельниц 190 м3 = 1,21 т/(м3-ч), а по домоль-ным мельницам при потоке шихты 365 т/ч суммарный объем домольных мельниц 418 м3 = 0,87 т/(м3-ч) (табл.2).
В этом случае общее время измельчения 1 т компонентов для известняка равно 93,1 мин/т, для нефелина 25,5 мин/т (из расчета 37 % нефелина в шихте и 63 % известняка). Видно, что время измельчения известняка в принятой схеме в 3,65 раза больше, чем время измельчения единицы веса нефелина. Это приводит к переизмельчению известняка, а нефелин остается в крупных классах шихты. Этим объясняется расших-товка в спеке, избирательный пылевынос известняка из печей спекания и недоизвле-чение глинозема из сырья.
Таким образом, данный расчет указывает на несовершенство принятой схемы ших-топодготовки, не учитывающей относительную измельчаемость компонентов шихты.
Количество мельниц УПШ позволяет организовать более совершенную схему шихтоподготовки за счет перекомпоновки имеющихся мельниц. Для увеличения времени измельчения нефелинового концентрата необходимо часть мельниц с домола перевести на предварительное измельчение нефелина.
Первый вариант. Если перевести две мельницы (например, 5 и 11) на предвари-
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.169
тельное измельчение нефелина, то на единицу объема измельчительного оборудования нагрузка составит:
• для нефелинового концентрата 135 т/ч : 113 м3 = 1,2 т/(м3-ч);
• для известняка (мельницы 1-4) 230 т/ч : 190 м3 = 1,21 т/(м3-ч);
• для домола шихты (мельницы 6-10) 365 т/ч : 305 м3 = 1,197 т/(м3-ч).
В этом случае все мельницы будут иметь равномерную загрузку единицы объема по исходному материалу.
Второй вариант. Если перевести три мельницы (5, 6 и 11) на измельчение нефелина, то удельные нагрузки:
• для нефелина 135 : 174 = 0,78 т/(м3-ч);
• для известняка 230 : 190 = 1,21 т/(м3-ч);
• для домола шихты (мельницы 7-10) 365 : 244 = 1,5 т/(м3-ч).
Время измельчения единицы веса каждого компонента по этим вариантам:
• в первом случае: предварительное нефелина и известняка 50 и 49,6 мин/т соответственно; на совместном домоле 50,13 мин/т, в том числе для нефелина 18,55 мин/т (37 %), для известняка 31,58 мин/т (63 %), а в общем по схеме - для нефелина 68,55 мин/т; для известняка 81,18 мин/т;
• во втором случае: нефелина 76,92 мин/т; известняка 49,6 мин/т, на совместном домоле 40 мин/т, в том числе для нефелина 14,8 мин/т; для известняка 25,2 мин/т, а в сумме - для нефелина 91,72 мин/т; для известняка 74,8 мин/т.
Видно, что во втором варианте время измельчения нефелина в схеме приготовления шихты становится больше, чем время измельчения известняка, в 1,23 раза. Это обеспечит более тонкий помол нефелинового концентрата в шихте по сравнению с известняком, что положительно скажется на качестве шихты и спека, уменьшит пылевы-нос известняка из печей спекания.
Третий вариант. Если на измельчении известняка оставить три мельницы (1, 2 и 3), а на предварительное измельчение нефелина перевести мельницы 4, 5 и 11, то удельные нагрузки составят: для нефелина 153 : 165 = = 0,818 т/(м3-ч); для известняка 230 : 138 =
= 1,667 т/(м3-ч); для домола (мельницы 6-10) 365 : 305 = 1,197 т/(м3-ч).
В этом случае время измельчения составит: предварительное нефелина и известняка 73,35 и 35,99 мин/т соответственно, на домоле 50,12 мин/т, в том числе для нефелина 18,54 мин/т и для известняка 31,58 мин/т. В итоге: для нефелина 91,89 мин/т, для известняка 67,57 мин/т. Отношение времени измельчения нефелина в схеме ко времени измельчения известняка составляет 1,36, т.е. больше, чем по второму варианту.
Четвертый вариант. Измельчение известняка в мельницах 1, 2 и 3: нагрузка 1,667 т/(м3-ч), время 35,99 мин/т; измельчение нефелина в мельницах 4, 5, 6 и 11: нагрузка 0,597 т/(м3-ч); время 100,5 мин/т; до-мол в мельницах 7-10: нагрузка 1,5 т/(м3-ч), в том числе для нефелина 14,8 мин/т, для известняка 25,2 мин/т. Общее время измельчения нефелина в схеме составит 115,3 мин/т, время измельчения известняка 61,19 мин/т, отношение нефелина к известняку 1,88. Здесь это отношение приближается к коэффициенту измельчаемости нефелина по сравнению с известняком (2,0), а нагрузка на измельчительное оборудование - к оптимальным для данного типа мельниц. По-видимому, четвертый вариант перекомпоновки мельниц будет наиболее предпочтительным. При этом рекомендуется загрузить цильпебс в мельницах 6-11 до 93 т в каждую, а в мельницах размола известняка организовать рационированную догрузку шаров следующих диаметров: 100 мм - 20 %; 80 мм - 20 %; 60 мм - 20 %; 40 мм - 40 %, поддерживая количество шаров в мельницах на уровне 60 т для мельниц 1-2 и 70 т - для мельницы 3.
Выводы
1. Установленные в УПШ филиала «ПГЗ - СУАЛ» трубные мельницы имеют некоторые конструктивные отличия, которые следует учитывать при эксплуатации мельниц (регулировке производительности, остановках на ППР и т.п.).
- 33
Санкт-Петербург. 2006
2. Проведенные испытания работы мельниц с увеличенной загрузкой мелющих тел по сравнению с установленной в регламенте позволяют рекомендовать увеличить загрузку цильпебса в мельницах 6-11 до 93 т (вместо 70 т), а шаров в мельницах 1-2, 3-4 до 60 и 70 т (вместо 45 т) соответственно. Это значительно увеличит производительность передела подготовки шихты.
3. Рекомендуется организовать рационированную догрузку шаров в мельницах размола известняка шарами четырех типоразмеров: 100 мм - 20 %, 80 мм - 20 %, 60 мм - 20 % и 40 мм - 40 %. Рационированная догрузка шаров увеличит производительность мельниц на 20-25 %.
4. Рассмотренные особенности установленных в УПШ мельниц позволяют провести для улучшения качества шихты и технико-экономических показателей всего цеха перекомпоновку мельниц с организацией опережающего измельчения нефелинового концентрата перед совместным помолом с известняком.
Для перекомпоновки мельниц предлагаем следующий вариант:
• измельчение известняка - в мельницах 1-3;
• измельчение нефелина - в мельницах 4-6 и 11;
• домол шихты - в мельницах 7-10.
При этом отношение времени измельчения нефелина ко времени измельчения известняка составит 1,88, т.е. приблизится к коэффициенту измельчаемости 2,0-2,4. Нефелин будет измельчаться более тонко по сравнению с известняком, что требуется для улучшения работы печей спекания, повышения качества спека и извлечения глино-
зема и щелочи из сырья: остаток нефелина на сите +0,08 мм - до 1 %; остаток известняка на сите +0,08 мм - 5-7 %.
ЛИТЕРАТУРА
1. Авт. свид. 684856 СССР. Способ подготовки шихты / В.М.Сизяков, Л.Ф.Биленко, А.И.Сичкар и др. 1975. Бюл. № 12.
2. Авт. свид. 541338 СССР. Способ приготовления глиноземной шихты / В.М.Сизяков, Л.Ф.Биленко, Н.С.Шмаргуненко и др. 1975. Бюл. № 9.
3. Биленко Л.Ф. Особенности приготовления из-вестняково-нефелиновой шихты глиноземного производства / Л.Ф.Биленко, Р.Я.Дашкевич, А.И.Пивнев // Механобр-техника. СПб, 1993. 189 с.
4. Биленко Л.Ф. Оптимизация процесса измельчения нефелино-известняковых шихт / Л.Ф.Биленко, Р.Я.Дашкевич // Обогащение руд. 1974. № 5. С.32-35.
5. Биленко Л.Ф. Опытно-промышленные испытания трехстадийной схемы измельчения нефелиновой руды на Ачинском глиноземном комбинате / Л.Ф.Би-ленко, В.М.Сизяков // Труды ВАМИ. 1975. № 111. С.167-173.
6. Кинетика измельчения нефелино-известковой шихты / В.М.Сизяков, Л.Ф.Биленко, О.В.Алексеев и др. // Труды ВАМИ. 1975. № 111. С.158-166.
7. К вопросу повышения производительности сырьевых мельниц Ачинского глиноземного комбината / Л.Ф.Биленко, В.М.Сизяков, Н.С.Шмаргуненко // Труды ВАМИ. 1974. № 851. С.45-50.
8. Опыт освоения сырьевого цеха Ачинского глиноземного комбината / В.М.Сизяков, О.В.Алексеев, Р.Я.Дашкевич и др. // Труды ВАМИ. 1975. № 111. С.150-157.
9. Пат. 4256709 США (Mar.17, 1981). Method for the production of alumina / В.М.Сизяков. Опубл. 17.03.1981.
10. Перов В.А. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых: Учебн. пособие для вузов /
B.А.Перов, Е.Е.Андреев, Л.Ф.Биленко. М.: Недра, 1990. 301 с.
11. Разумов К.А. Кинетика измельчения разно-прочных компонентов // Горный журнал. 1947. № 3.
C.34-38.
12. Строительные материалы: Справочник / Под ред. А.С.Болдырева, П.П.Золотова. М.: Стройиздат, 1989. 567 с.
34 -
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.169
