CC BY
57
© В.Н. Хетагуров, Е.С. Каменецкий, С.В. Хетагуров, 2009
УДК 622.73
В.Н. Хетагуров, Е.С. Каменецкий, С.В. Хетагуров
ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РОТОРА ЦЕНТРОБЕЖНОЙ МЕЛЬНИЦЫ ВЕРТИКАЛЬНОГО ТИПА НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЕЕ РАБОТЫ
Приведены результаты испытаний центробежной мельницы вертикального типа при размоле углеродистых материалов в условиях Новочеркасского электродного завода. Установлено, что конструктивные изменения в центробежной мельнице вертикального типа, а именно: выполнение прямоугольных вырезов в ребрах у ступицы ротора и в наклонной их части, а также размещение в периферийной части корпуса центробежной мельницы, в зоне над вращающимся ротором, дополнительных кольцевых просеивающих поверхностей, интенсифицируют процесс выгрузки измельченного материала кондиционных фракций. Определено, что для эффективного разрушения материалов в центробежной мельнице вертикального типа следует применять исходный крупнокусковой материал.
Ключевые слова: центробежная мельница вертикального типа, углеродистые материалы, измельчение, конструктивные изменения в роторе, испытания.
Семинар № 19
V.N. Khetagurov, E.S. Kamenetsky,
S. V. Khetagurov
THE VERTICAL CENTRIFUGAL MILL ROTOR CONSTRUCTIVE PARAMETERS AFFECT ON ITS OPERATION EFFICIENCY.
The article presents the test results of the centrifugal mill of vertical type during the carbon materials grinding at Novocherkassk electrode plant. The results have showed that the constructive changes in the centrifugal mill including the right angular cuttings in the ribs at the rotor hub performance, the placement in the periphical mill body part of the additional ring screening surfaces intensifies the crushed material unloading process of the standard fractures this allows to reduce the finished product recrushing and, hence, to increase the materials crushing efficiency without changing the product granulometric composition. The initial coarse material should be used for the material effective crushing in the centrifugal mill of vertical type.
Key words: Centrifugal mill of vertical type, carbon materials, grinding, constructive changes in the rotor, tests.
звестна центробежная мельница вертикального типа, в которой измельчаемый материал формируют в виде цилиндрического вертикального столба, нижнюю часть которого вращают чашеобразным ротором с окружной скоростью 10-70 м/с, давление материала на нижнюю часть столба поддерживают равным 0,005-0,045 МПа, а измельчение материала осуществляется в активной зоне за счет динамического взаимодействия частиц и кусков [1, 2].
Эта мельница после широкомасштабных исследований по размолу различных материалов (свинцово-цинковая, медная и марганцевая руды, известняки, доломиты, коксы, цементный клинкер, различные углеродистые материалы) была доведена до серийного выпуска в виде мельницы МВ-1 производительностью до 5 т/ч. Перспективность центробежной мельницы обусловлена возмож-
ностью совмещения в одном устройстве операций мелкого дробления и измельчения, малой металлоемкостью, отсутствием мелющих тел и специальных железобетонных фундаментов для ее установки, высокой удельной производительностью, сокращением удельного расхода энергии, а также низким уровнем шума в работе и простотой конструкции [3].
Для повышения эффективности работы центробежных мельниц вертикального типа определенный интерес представляет установление взаимосвязей конструктивных параметров ротора мельницы с ее технологическими параметрами и свойствами перерабатываемых материалов.
Проведенные ранее исследования центробежной мельницы вертикального типа показали, что прямоугольные вырезы в ребрах в зоне у ступицы ротора и в наклонной их части интенсифицируют процесс выгрузки измельченного материала из мельницы через решетки, встроенные в наклонную часть ротора [3]. Одновременно, для своевременного удаления кондиционного продукта из рабочей зоны было предложено установить в периферийной части мельницы, у стенок корпуса, в зоне над вращающимся ротором, дополнительные кольцевые просеивающие поверхности для выпуска мелких фракций из мельницы.
В качестве объекта промышленных испытаний была принята центробежная мельница МВ-1 установленная в цехе углеграфитовых изделий Новочеркасского электродного завода (НЭЗ). Измельчаемый материал был представлен графитовой крошкой крупностью менее 6 мм. Испытания мельницы МВ-1 проводились в несколько этапов по следующей методике. Частота вращения ротора - 300 мин-1, размеры решеток, установленных в роторе - 2 мм, высота
столба материала - 400 мм. Отбор проб осуществлялся троекратно через каждый час работы мельницы после тарельчатого питателя (исходный продукт) и перед грохотом (измельченный продукт). Производительность мельницы по конечному продукту замеряли заполнением пустых сортовых бункеров за четыре часа работы технологической линии размола и последующего взвешивания измельченной массы на передвижных ве-сах-доза-торах. Исходный и измельченный материалы расситовывались на контрольных ситах по известной методике. Оценка эффективности принимаемых технических решений осуществлялась путем сравнения классов крупности исходного продукта и измельченного материала, т.е. приращения классов крупности.
На первом этапе в полости ротора установили 6 цельных радиальных ребер. Были проведены сравнительные испытания двух режимов работы центробежной мельницы: с подачей исходного материал с высоким (более 50 % класса +2,0 мм) и малым (около 30 % класса +2,0 мм) содержанием крупных фракций. Усредненные значения гранулометрических составов исходных продуктов приведены на рис. 1.
Результаты ситового анализа измельченного продукта представлены на рис.2. Как видно из рис.2 при измельчении исходного крупного (зернистого) материала наблюдается повышенный выход измельченного материала по всем классам крупности. При этом выход пылевидных классов почти одинаков (около 18,5 %). Анализ грансоставов измельченного продукта показывает, что при наличии в исходном материале большего количества крупных частиц (более 2 мм), приращение классов крупности увеличивается всреднем на 20 %., т.е. процесс измельчения протекает интенсивнее.
І
5
к
>к
5
к
н
о
¡Г
40
30
20
10
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,5
Класс крупности, мм
Рис. 1. Грансостав исходного материала: 1 - с большим содержанием крупных фракций; 2 - с малым содержанием крупных фракций
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,5
Класс крупности, мм
Рис. 2. Результаты испытаний мельницы при шести цельных ребрах в роторе:
1- крупный исходный материал; 2 - мелкий исходный материал
Из [3] следует, что при большом содержании мелких фракций в исходном продукте увеличивается подвижность слоев в столбе материала, сформированного в корпусе центробежной мельницы вертикального типа, увеличивается скорость перемещения частиц по круговым траекториям, а это приводит к уменьшению скорости взаимного соударения частиц. При измельчении крупных (зернистых) фракций скорость слоев в рабочей зоне мельницы уменьшается, что увеличивает скорость взаимного соударения частиц и повышает эффективность процесса измельчения. Поэтому, в дальнейшем осуществляли подачу в мельницу материала с более высоким содержанием крупных фракций.
Рис. 3. Схема рабочей зоны мельницы МВ-1: 1 - чашеобразный ротор; 2, 7 - вырезы в ребрах; 3 - ребра ротора; 4 - корпус мельницы; 5 - кольцевые просеивающие поверхности; 6 - решетки ротора
Для эффективной эвакуации измельченного продукта кондиционных фракций из рабочей зоны центробежной мельницы в полость ротора было установлено три радиальных ребра. Были исследованы некоторые конструктивные изменения в мельнице: на втором этапе испытаний в радиальных ребрах ротора, в зоне прилегающей к ее ступице, выполнили прямо-угольные вырезы (рис.
3); на третьем этапе испытаний в наклонной части ребер, сопряженной с внутренней поверхностью чашеобразного ротора, выполнили прямо-угольные вырезы; на четвертом этапе испытаний для дополнительной эвакуации измельченного продукта в корпусе мельницы установили кольцевой цилиндр с щелевыми отверстиями размером 2 мм.
Результаты испытаний центробежной мельницы при различных конструктивных изменениях в мельнице приведены в таблице.
Из таблицы видно, что принятые конструктивные изменения, направленные на своевременное удаление готовых
Результаты испытаний центробежной мельницы
№ п/п Исходный материал Варианты конструкции ребер Приращение классов крупности, % Производительность мельницы, кг/час
класс + 2 мм класс — 0,071 мм
1 крошка 33,31 17,33 270
2 крошка 24,58 8,63 380
3 крошка 15,48 4,80 310
4 крошка 18,13 3,58 602
5 куски графита 900
фракций из рабочего пространства мельницы приводят к повышению ее производительности при незначительном расхождении в грансоставах измельченного продукта. При этом можно предположить, что крупные куски графита распадаются на множество частиц с высоким содержанием мелких (менее 1 мм) фракций, а более мелкие - на несколько частиц, среди которых доля тонких фракций мала. Поэтому на завершающей стадии испытаний на НЭ-Зе, были проведены исследования центробежной мельницы при размоле крупнокусковых отходов углеграфитовых изделий крупностью менее 100 мм.
Характерным продолжением рассуждений о влиянии крупности исходного материала на эффективность процесса измельчения является сопоставление двух идентичных исполнений формы ребер (п.2 и 3 в таблице): чем крупнее частицы в исходном материале, тем выше степень сокращения размеров частиц и как следствие, выше производительность мельницы. Отмечено также, что с увеличением возможных зон для своевременной эвакуации кондиционного продукта их рабочей зоны центробежной мельницы, количество пылевидных
1. Патент РФ № 2078613 Способ измельчения материалов //Хетагуров В.Н. Опубл. в Б.И. № 13, 1997 г.
2. Патент России № 2084787 Мельница //Хетагуров В.Н., Ильяшик В.П., Чужинов А.И. Опубл. в Б.И. № 20, 1997.
фракций снижается. Интересным является характерный пик на графике (рис.
4) отображающий приращение классов крупности при измельчении крупнокускового графита. Этот пик соответствует размеру частиц 0,2 - 0,3 мм. На наш взгляд это связано со свойствами измельчаемого материала.
Выводы
1. Конструктивные изменения в центробежной мельнице вертикального типа: выполнение прямоугольных вырезов в ребрах у ступицы ротора и в наклонной их части, а также размещение в периферийной части корпуса центробежной мельницы, в зоне над вращающимся ротором, дополнительных кольцевых просеивающих поверхностей, интенсифицируют процесс выгрузки измельченного материала кондиционных фракций. Это позволяет снизить переизмельчение готового продукта, следовательно, повысить эффективность измельчения материалов, при этом гранулометрический состав измельченного продукта существенно не меняется.
2. Для эффективного разрушения материалов в центробежной мельнице МВ-1 следует применять исходный крупнокусковой материал.
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Хетагуров В.Н. Разработка и проектирование центробежных мельниц вертикального типа. Владикавказ: Изд-во «Терек», 1999. - 225 с. КИП
— Коротко об авторах ------------------------------------------------------------
Хетагуров В.Н. , Каменецкий Е.С., Хетагуров С.В. - Северо-Кавказский горнометаллургический институт (государственный технологический университет), skgtu@skgtu.ru
