Оборудование для подготовки материалов

Следовательно, чтобы внешний слой шаров с радиусом R работал с оптимальным угломα опт= 54° 40' , необходимо устано-

вить рабочую частоту вращения, характеризующую режим мельницы с максимальной производительностью:

= 250R =

R 0,481R . 1 22,82

Радиус окружности, ограничивающей шаровую загрузку

Для установления режима мельницы с максимальной экономичностью надо взять за основу не внешний слой шаров, а всю массу загрузки. Последняя динамически может быть заменена некоторым условным слоем шаров, который назовем редуцированным слоем. Радиус R0 такого редуцированного слоя (рис. 1.20, б) будет равен, очевидно, радиусу инерции загрузки

41

Этот редуцированный слой шаров с радиусом R0 и следует поставить в наивыгоднейшие условия работы с углом отры-

ния частоты вращения мельницы при режиме максимальной экономичности:

42

радиус окружности, ограничивающей шаровую загрузку сверху,

угол отрыва для негоα = 54° 50'= α опт.

При режиме мельницы с максимальной абсолютной производительностью радиус редуцированного слоя шаров согласно

43

Можно доказать, что коэффициент заполнения барабана мельницы шаровойзагрузкой, равный отношению площади загрузки Ω

при режиме с максимальной абсолютной производительностью мельницы ϕ = 0,4, а при режиме с максимальной экономичностью

ϕ = 0,54. При этом в первом случае горизонтальный уровень за-

грузки будет ниже центра барабана на величину a = 1 R , во вто- 6

ром случае — вышецентра барабана навеличину a ' = 0,06R. Продолжительность движения шаров в мельнице не равна

продолжительности одного оборота барабана, потому что шары движутся вместе с барабаном лишь часть времени своего цикла, а другую часть времени они находятся в свободном полете по параболам.

Продолжительность одного оборота барабана мельницы со-

ставляетt = 60 с. Продолжительность же одного цикла движе- n

ния шаров найдем следующим образом. Вместе с барабаном

или

44

Так, при режиме с максимальной абсолютной производительностью для шаров крайнего внешнего слоя, работающего

i = 1,44 цикла.

При том же режиме, но для редуцированного слоях радиусом R0 = 0,785R, работающего с углом отрыва α 0= 63° , получим

i = 1,795 цикла.

45

Мощность, потребляемая шаровой мельницей, расходуется на поднятие шаровой загрузки от мест падения B до мест отрыва A и на сообщение шарам кинетической энергии при каждом их цикле движения. Размалываемый материал обычно помещается лишь в промежутках между шарами, и его массой можно пренебречь. Так, в угольных мельницах его масса составляет всего 8–10 мас. % шаров.

Работа, затрачиваемая на поднятие шаровой загрузки весом G от точки падения B до точки отрыва A,

A1 = G∆ y= G 4R sin2α cosα .

Эту работу найдем по редуцированному слою шаров. Так, для режима с максимальной абсолютной производительностью (при R0 = 0,785R иα 0= 63° ) получим

A1 = G 4 0,785R sin2 63°cos63° = 1,13RG кгс·м,

где G — в кгс, R — в м.

Работа A2, расходуемая на сообщение кинетической энергии тому же слою шаров при том же режиме,

Суммарная работа за один цикл движения шаров

Мощность без учета трения в цапфах

где i0 — число циклов движения шаров редуцированного слоя за один оборот барабана, для данного режима i0 = 1,795.

46

Приняв мощность, расходуемую на трение в цапфах, равной ~ 10 %, получим для режима с максимальной абсолютной производительностью

Подставив в это выражение n = 22,8 , получим

R

N = 0,013G R л. с.

Чтобы шары крайнего внутреннего слоя, падающие по параболе в мельнице, не сталкивались с шарами этого же слоя, поднимающимися кверху по кругу вместе с барабаном, необходимо ограничить размер самих шаров. Можно доказать, что столкновения шаров не будет при следующих предельных диаметрах шаров: для режима c максимальной абсолютной произ-

водительностью — приd ≤ R , а для режима с максимальной

9

экономичностью — приd ≤ R . 12

Производительность шаровых мельниц определяется по эмпирическим формулам. Приводим одну из них:

Q = AG0,6 т/ч,

где A — опытный коэффициент размолоспособности материала (для углей различных марок A = 1,5… 4,5 , в частности для донецкого газового угля A = 2,4) ;

G — масса шаровой загрузки, т.

По конструкции шаровые мельницы бывают двух видов — с ситами и с воздушной сепарацией размалываемого продукта.

Мельница с ситами имеет барабан, составленный из стальных планок, между которыми оставлены зазоры. Загрузка материала вмельницу производится через пустотелую цапфу барабана. Раз-

47

молотый продукт проваливается сквозь мелкие отверстия, имеющиеся в этих планках, и попадает на частое полигональное сито, окружающее барабан мельницы. Не прошедший сквозь это сито недомол возвращается обратно для дополнительного размалывания в щели, имеющиеся между планками барабана. Недостаток этих шаровых мельниц в том, что частые сита (500–600 отверстий на 1 см2 сетки) засоряются и требуют частой чистки или смены. Такие мельницы изготовляют на небольшую производительность (до 500 кг/ч по углю). Во избежание распространения пыли в помещении мельницызакрывают кожухами с отсосом.

Рис. 1.22. Схема установки с шаровой мельницей, имеющей воздушную сепарацию размалываемого продукта: 1 — поточный сепаратор; 2 — циклон; 3 — вентилятор; 4 — эксгаустер; 5 — матерчатый фильтр; 6 — дробилка; 7 — тарельчатый питатель; 8 — мельница; 9 — топка

48

Рис. 1.23. Сепаратор с проточной циркуляцией воздуха: 1 — входная труба; 2 — внутренний конус; 3 — направляющие лопатки; 4 — рукоятка для перестановки направляющих лопаток; 5 — выходная труба

49

Мельница с воздушной сепарацией имеет сплошной барабан и пустотелые цапфы, через которые уносится размолотый продукт продуваемым через нее воздушным потоком. Мельницы с воздушной сепарацией имеют большие размеры и производительность около 2 т/ч по углю. На рис. 1.22 показана схема установки с такой мельницей для размалывания угля и глины в литейном цехе. Размалываемый материал, прошедший дробление, поступает в пустотелую цапфу барабана мельницы, где он увлекается входящим воздушным потоком и транспортируется внутрь барабана. Для улучшения размалывания в воздушный поток добавляют горячие газы от специальной топки. В систему рециркуляции воздушного потока встроен проточный сепаратор, в котором производится отделение от аэросмеси недомола, возвращаемого назад в мельницу.

Проточный сепаратор (см. рис. 1.22) состоит из двух конусов — наружного и внутреннего. Поток аэросмеси из мельницы входит снизу и проходит в пространство между конусами. Затем наверху поток огибает верхнюю кромку внутреннего конуса и делает поворот кверху, чтобы попасть в выходную трубу. На этом повороте центробежная сила выносит недомол из потока в нижний конус, из которого он по лотку и возвращается в мельницу. Годный же тонкий помол уносится воздушным потоком далее и осаждается уже в циклоне. После циклона большая часть воздушного потока возвращается вентилятором обратно на рециркуляцию и идет снова в мельницу. Часть воздуха прокачивается эксгаустером через матерчатый фильтр и выбрасывается в атмосферу.

1.1.2.2.2. Молотковые и крестовые мельницы

Молотковые мельницы по типу молотковых дробилок строят с воздушной сепарацией размалываемого продукта (рис. 1.24).

На роторе, вращающемся с частотой ≈1500 об/мин, на шарнирах подвешены в три ряда молотки, которые измельчают материал. Размолотый материал уносится потоком воздуха, создаваемым вентилятором мельницы, и направляется сначала в проточный се-

50