CC BY
39
© В.Н. Хетагуров, Е.С. Каменецкий, С.В. Хетагуров, С.Е. Соболев, 2011
УДК 622.73
B.Н. Хетагуров, Е.С. Каменецкий, С.В. Хетагуров,
C.Е. Соболев
ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ МЕЛЬНИЦЫ ВЕРТИКАЛЬНОГО ТИПА НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ДОЛОМИТА
Приведены результаты испытаний центробежной мельницы вертикального типа. Установлено, что при эксплуатации центробежной мельницы вертикального типа следует использовать высоту столба материала не более 0,9 от диаметра ротора, а количество ребер, установленных в роторе - 3 шт. Выявлено, что для получения достоверных результатов испытаний центробежной мельницы вертикального типа опыты следует проводить длительностью не менее 5 час. Определено, что эффективность центробежной мельницы вертикального типа при сухом измельчении доломита растет с увеличением крупности питания и частоты вращения ротора.
Ключевые слова: центробежная мельница вертикального типа, измельчение, доломит, режимы испытаний.
Для повышения эффективности работы центробежных мельниц вертикального типа [1-3] определенный интерес представляет установление оптимальных технологических режимов её эксплуатации при измельчении различных материалов.
Из работы А.С. Выскребенца [4] следует, что при самоизмельчении материалов в центробежной мельнице вертикального типа необходимо использовать высоту столба над периферийной верхней частью чашеобразного ротора не более 1,2 от диаметра рабочего органа, а крупность исходного питания не более
0,1 от диаметра ротора. Однако в приведенной работе отсутствуют сведения об оптимальной высоте столба материала и рациональной крупности исходного продукта.
В прототипе центробежной мельницы - мельнице динамического самоиз-мельчения [5-7] - в полость ротора устанавливалось шесть радиальных ребер. Кроме того, известны результаты испыта-
ний центробежной мельницы при установке в ее ротор трех ребер [8-10]. Но эти исследования носили несистемный характер и по их результатам невозможно дать рекомендации по оптимальному количеству ребер.
Многочисленные экспериментальные исследования по отработке технологических показателей центробежной мельницы обычно проводились в кратковременном режиме (до 2 часов) [3]. Определенный интерес представляет выявление изменения выходных параметров этой мельницы при испытаниях в длительном режиме.
В связи с этим при проведении экспериментальных исследований были поставлены следующие задачи:
- определить рациональную высоту столба материала в корпусе мельницы;
- определить оптимальные крупность питания мельницы и количество радиальных ребер, устанавливаемых в полость ротора;
Рис. 1. Мельница МВ-0,3: 1 - корпус; 2 - вал ротора; 3 - чашеобразный ротор; 4 - подшипниковые опоры; 5 - внутренний корпус с просеивающими решетками; 6 - поддон; 7 -кольцо с отверстиями; 8 - рама
- определить время испытаний необходимое для ввода центробежной мельницы в установившийся режим.
Для решения поставленных задач была изготовлена центробежная мельница вертикального типа МВ-0,3 с диаметром ротора 300 мм. Мельница (рис. 1) состоит из цилиндрического корпуса
1 и соосно с ним расположенного вала 2, установленного в подшипниковых опорах 4. На верхнем конце вала 2 установлен чашеобразный ротор 3 с радиальными ребрами в его полости, а нижний конец соединен с приводом (на рисунке не показан). В пространстве над ротором 3 эквидистантно установлен внутренний корпус с просеивающими решетками 5. Внутренний корпус 5 в нижней своей части опирается на кольцо 7, выполненное с отверстиями для эвакуации измельченного продукта из пространства между обечайкой 5 и корпу-
сом 1. Под ротором 3 размещены камеры 6 для сбора и отвода измельченного продукта из корпуса мельницы. Мельница собрана на раме 8.
Испытания проводились по следующей методике. Частота вращения ротора составляла 310 и 360 мин-1; высота столба материала над ротором поддерживалась на уровне 180; 270 и 300 мм, что в относительных значениях составляет 0,6, 0,9 и 1,0 от диаметра ротора соответственно; зазор в решетках ротора и решетках корпуса -
2 мм; количество ребер ротора принималось равным 3 и 6 шт. Время испытаний - 6 час. Измельчаемый материал был представлен доломитом Боснинского месторождения (РСО-Алания) крупностью -12 + 3 мм, пределом прочности при сжатии в воздушно-сухом состоянии - 392 кг/см2 и коэффициентом крепости по шкале Протодьяконова 8.
Исходный материал разбивался на вибрационном грохоте на 3 класса крупности: - 6 + 3 мм, - 9 + 6 мм, - 12 + 9 мм. Влажность исходного продукта определялась путем взвешивания исходной пробы до и после ее сушки. Замеры частоты вращения ротора, напряжения и тока производились постоянно. Отбор проб и взвешивание измельченного продукта осуществлялся троекратно через каждые 15 мин. Производительность мельницы по конечному продукту замерялась путем заполнения мерной емкости за каждый час работы мельницы и последующего ее взвешивания на весах. После каждого эксперимента корпус мельницы полностью освобождался от материала, который затем подвергался
расситовке по стандартной методике. Цикл измельчения открытый.
Вышеописанная серия экспериментов повторялась 3 раза.
На первом этапе испытаний были приняты следующие параметры измельчения: класс крупности - 6 + 3 мм, высота столба материала - 300 мм, частота вращения ротора - 360 мин-1.
В ходе испытаний было отмечено отсутствие воронки измельчаемого материала в центральной части корпуса. Это указывает на отсутствие циркуляции измельчаемого материала в верхней части столба. Очевидно, высота столба материала, равная диаметру ротора, является завышенной для этого типоразмера мельницы, поэтому при следующем этапе исследований было принято решение снизить высоту столба.
На втором этапе испытаний были приняты следующие параметры измельчения: класс крупности - 6 + 3 мм, высота столба материала - 270 мм (0,9 от диаметра ротора), частота вращения ротора - 360 мин-1.
Однако с течением времени, решетки, установленные в роторе, забились «трудными» зернами, что было обнаружено в ходе разгрузки измельчаемого материала из корпуса мельницы. Это можно объяснить тем, что при измельчении доломита размеры мелких фракций (3 мм) за короткое время работы мельницы становятся соизмеримыми с зазорами между колосниками решеток (2 мм). Это приводит к забиванию решеток частицами измельченного материала, а энергии частиц материала, попадающих на решетки, недостаточно для того чтобы выбить застрявшие частицы из пространства между колосниками. При последующих испытаниях было решено отказаться от вращения ротора п = 360 мин-1, количество ребер в роторе - 3. Показатели работы центробежной мельницы
измельчения мелких фракций, так как центробежная мельница на этих классах крупности работает неэффективно. Поэтому, при дальнейших исследованиях было решено использовать крупность питания - 9 + 6 мм.
На третьем этапе испытаний были приняты следующие параметры измельчения: класс крупности - 9 + 6 мм, высота столба материала - 270 мм (0,9 от диаметра ротора), частота вращения ротора - 360 мин-1.
При этом режиме испытаний наблюдалось большое количество пылевидных фракций в центральной части столба материала, что указывает на неудовлетворительную эвакуацию готового продукта через решетки ротора и решетки, встроенные в дополнительный корпус. Ранее было установлено [3], что уменьшение количества рёбер в роторе способствует лучшей эвакуации готового продукта. Поэтому дальнейшие исследования производились при трёх ребрах, установленных в полость ротора мельницы.
На четвертом этапе испытаний были приняты следующие параметры измельчения: класс крупности - 9 + 6 мм, высота столба материала - 270 мм (0,9 от диаметра ротора), частота вращения ротора - 360 мин-1, количество ребер в роторе - 3. Показатели работы центробежной мельницы были удовлетворительными, поэтому было принято решение проверить работу центробежной мельницы при измельчении материала крупностью - 12 + 9 мм.
На пятом этапе испытаний были приняты следующие параметры измельчения: класс крупности - 12 + 9 мм, высота столба материала - 270 мм (0,9 от диаметра ротора), частота
были удовлетворительными, поэтому было принято решение проверить работу центробежной мельницы при
Рис. 2. Зависимость производительности мельницы МВ-0,3 от времени испытаний при высоте столба 270 мм: 1 -
класс крупности - 15 + 12 мм; п = 360 мин-1; 2 - класс крупности - 9 + 6 мм; п = 310 мин-1; 3 - класс крупности - 9 + 6 мм; п = 360 мин-1; 4 - класс крупности - 12 + 9 мм; п = 310 мин-1; 5 - класс крупности - 12 + 9 мм; п = 360 мин-1
измельчении материала крупностью - 15 + 12 мм.
На шестом этапе испытаний были приняты следующие параметры измельчения: класс крупности - 15 + 12 мм, высота столба материала - 270 мм (0,9 от диаметра ротора), частота вращения ротора п = 360 мин-1, количество ребер в роторе - 3.
Испытания показали высокую, по сравнению с предыдущими режимами, производительность мельницы.
Результаты проведенных испытаний представлены на рис. 2.
Как видно из рис. 2, с увеличением крупности питания и частоты вращения ротора производительность мельницы повышается.
Стабилизация показателей измельчения происходит после продолжительности испытаний 5 ч. Причем происходит плавное снижение производительности, что не учитывали авторы предыдущих исследований. Очевидно, с течением времени имеет место изменение механизма разрушения зерен измельчаемого материала: более
существенным становится их истирание вместо ударного разрушения.
Выводы
1. При эксплуатации центро-бежной мельницы вертикального типа следует использовать высоту столба материала не более 0,9 от диаметра ротора, а количество ребер, установленных в роторе -
3 шт.
2. Для получения достоверных результатов испытаний центробежной мельницы вертикального типа опыты следует проводить длительностью не менее 5 час.
3. Эффективность центробежной мельницы вертикального типа при сухом измельчении доломита растет с увеличением крупности питания и частоты вращения ротора.
1. Патент РФ № 2078613 Способ измельчения материалов // Хетагуров В.Н. Опубл. в Б.И. № 13, 1997.
2. Патент РФ № 2084787 Мельница // Хетагуров В.Н., Ильяшик В.П., Чужинов А.И. Опубл. в Б.И. № 20, 1997.
3. Хетагуров В.Н. Разработка и проектирование центробежных мельниц вертикального типа // Владикавказ: Изд-во «Терек», 1999. -225 с.
4. Ягупов А.В., Выскребенец А.С. Динамическое самоизмельчение сырьевых материалов при производстве анодной массы //М.: Цветная металлургия, 1981, № 17. - С. 20-21.
5. Ягупов А.В., Гегелашвили М.В., Хетагуров В.Н., Палванов В.П. Опыт динамического самоизмельчения золотосодержащей руды // Колыма, 1986, №5. - С. 14-15.
6. Ягупов А.В., Гегелашвили М.В., Хетагуров В.Н., Палванов В.П. Измельчение крепких руд в мельнице МАЯ // Горный журнал, 1987, № 3. - С.41-42.
7. Ягупов А.В., Хетагуров В.Н., Гегелашвили М.В., Палванов В.П. Сравнительные испытания способов измельчения золотосодержащей руды по результатам их флотации // Колыма, 1990, № 7. - С. 12-13.
8. Хетагуров В.Н., Кузьминов А.П. Опыт промышленной эксплуатации центробежной мельницы нового типа на Новочеркасском электродном заводе (НЭЗ) // В сб. научных трудов СКГТУ №4. Владикавказ, 1998. -С.251-254.
9. Хетагуров В.Н., Каменецкий Е.С., Лапи-нагов А.М., Наниева Б.М. // Промышленные испытания модернизированной мельницы МАЯ-К10 на Новочеркасском электродном заводе //М.: Цветная металлургия, 2001, №4. -С.38-41.
10. Хетагуров В.Н., Каменецкий Е.С. Хетагуров С.В. Влияние конструктивных параметров ротора центробежной мельницы вертикального типа на эффективность ее работы //Горный информационно-аналитический бюллетень МГГУ, 2009, № 12. - С.370-374. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Хетагуров Валерий Николаевич - доктор технических наук, профессор кафедры технологических машин и оборудования Северо-Кавказского горно-металлургического института (государственного технологического университета)), hetag@mail.ru
Каменецкий Евгений Самойлович - доктор физико-математических наук, доцент, заведующий лабораторией, Южный математический институт ВНЦ РАН и РСО-А, esk@smath.ru Хетагуров Сослан Валерьевич, аспирант, Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет), info@skgmi-gtu.ru
Соболев Сергей Евгеньевич, аспирант, Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет), excluzive86@mail.ru
