Трошачно-пресевни инсталации за мини

МашиниСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 7, 2011

Част II - основни конструкции машини за ситно раздробяване и фино смилане на материалите (мелници)

  След процеса на трошене, с който подробно ви запознахме в предишния брой на списанието, добитите суровини се подлагат на по-нататъшна обработка с цел ситно раздробяване и фино смилане на материалите. Освен наситняване до определен зърнометричен състав, смилането със специален вид машини, познати като мелници, има за задача да разкрие ситно впръснатите полезни минерали от скалната маса и да подготви суровината за обогатяване. Смилането може да се осъществи като самостоятелен процес или да бъде включено в затворена верига с трошачка и сито.

Механични и струйни мелници
Съобразно използваната технология машините за смилане се класифицират в две основни групи: механични (материалът се раздробява от смилащи тела) и струйни (без смилащи тела). При първия тип смилането се осъществява от ударно–стриващото действие на смилащата среда (топки, пръти, рудни късове или чакъл) при въртенето на барабана на мелницата. В зависимост от скоростта му на въртене, вътрешния диаметър и други фактори, принципно се различават два режима на работа – лавинен и водопаден. При лавинния режим ъгловата скорост е сравнително малка. Материалът и мливните тела се увличат от въртящия се барабан до известна височина, след което се свличат периодично надолу срещу движението на барабана. При водопадния режим ъгловата скорост е по-висока и благодарение на центробежната сила материалът и мливните тела успяват да се издигнат над хоризонталната централна равнина, след което се отделят от вътрешната повърхнина и политат по параболични траектории надолу. С увеличаване на ъгловата скорост мястото на отделяне на мливните тела и материала от повърхнината на барабана се издига все по-нагоре, като се образува общ концентричен слой.

Също така, мелниците могат да бъдат еднокамерни или многокамерни. При многокамерните мелници барабанът е разделен с решетки на отделни камери, в които са поставени различни по големина мливни тела. Материалът постъпва в първата камера и се раздробява от ударите на големите топки. Оттук той преминава през решетките в следващите камери, където мливните тела стават все по-малки, но броят им се увеличава.

Мокро и сухо смилане
Сухото смилане се прилага, когато полученият материал се употребява в сухо състояние. Мокрото смилане се отличава с по-нисък разход на енергия и с около 15% по-висока производителност в сравнение със сухото смилане. Освен това, специалистите твърдят, че условията на работа са по-хигиенични и класификацията на смления продукт е по-ефективна. Сухото смилане, от своя страна, се характеризира с по-малък разход на смилащи тела и облицовки и няма необходимост от сушене на готовия продукт.

Смилането може да се извършва периодично или непрекъснато, като при непрекъснатото смилане се реализират отворен или затворен цикъл.

Режим на работа на мелниците
Мелниците могат да работят в няколко различни режима в зависимост от нуждите на приложението. За смилане на ситни продукти обикновено се използва режим на свличане. Постига се при малка скорост на въртене, при която топките се повдигат на малка височина, след което се свличат надолу. Действието на топките е стриващо и смачкващо. Самите те са с малък диаметър, за да се постигне по-висока кинетична енергия на топковия товар.

При средна скорост на въртене, при която топките падат по парабола от външните слоеве, а от вътрешните се свличат, се достига смесен режим на смилане на суровините.

При много висока скорост на въртене на мелницата, центробежната сила на топките става много по-голяма от силата на тежестта им и те започват да се въртят заедно с барабана. Специалистите познават този момент като критична скорост на въртене. Обикновено режими на смилане при скорост по-голяма от теоретичната критична скорост на въртене не се прилагат в практиката.

Последният вид е т. нар. свободен режим, който се постига при голяма скорост на въртене, но по-малка от критичната. Топките падат по параболна крива, като смилането е от ударното им действие и е много по-малко от стриващото.

Топкови мелници - конструкция и експлоатация
Топковите мелници намират най-голямо приложение в средното и фино смилане на суровините. Различават се няколко основни типа, като най-често срещани са цилиндричните топкови мелници. Експлоатационният им цикъл е непрекъснат и материалът се смила в затворен цикъл. След като излезе от мелницата, се сепарира и едрата фракция се връща за досмилане. Мелницата се задвижва от електродвигател чрез клиноремъчна предавка и зъбно колело.

Съобразно технологията на разтоварване на материала след обработка мелниците биват с централно разтоварване и с разтоварване през решетка. Мелниците с централно разтоварване се състоят от задна и предна гърловини, опорни лагери, заден и преден конусен капак, барабан, облицовъчни плочи, люк за наблюдение, зъбен венец, захранвач, малко зъбно колело и задвижващ вал. Движението на електродвигателя се предава на вала, за който е закрепено зъбното колело, което от своя страна е зацепено за зъбния венец, разположен откъм разтоварващия край на мелницата. Зъбните венци са с прави зъби при мелниците с диаметър до 2 m и с коси зъби при големите мелници. Мазането на лагерите става чрез маслени станции, а охлаждането – чрез подаваното масло и циркулираща вода в долната част на корпуса на лагера. Изходният материал се подава в захранващата гърловина, вътрешната страна на която е спираловидна. Разтоварващата гърловина има по-голям диаметър от захранващата, за да се създаде разлика в нивата на разтоварващия край и да се осигури самотечно разтоварване на смления материал. За предпазване от износване, барабанът се облицова със стоманени или каучукови плочи, а гърловините с цели сменяеми облицовки. Смилащите тела са стоманени лети или ковани топки с диаметър от 25 - 40 до 110 – 125 mm. Тези мелници осигуряват по – фино смилане и се използват широко в практиката.

При мелниците с разтоварване през решетка, към разтоварващата страна на барабана е закрепена стоманена или каучукова решетка. Нейната роля е да задържа едрите късове несмлян материал и стоманените топки. Секторите на решетката са закрепени към радиални ребра, които разделят пространството между решетката и предния конусен капак на сектори, отворени към разтоварващата гърловина. При въртенето на мелницата ребрата повдигат преминалия през решетката смлян материал до нивото на гърловината и го разтоварват през нея. Поради наличието на решетка, нивото на пулпа е ниско и се съкращава времето на пребиваване на материала в мелницата. Това води до две предимства: по-добро използване на енергията на падащите топки и по-бързо преминаване на материала през барабана, поради което се получава по-равномерно смлян продукт.

Конусни топкови мелници
При тях топките се подреждат от само себе си, така че в началото при по-големия диаметър на мелницата се намират най-големите топки. С намаляването на диаметъра, топките стават все по-малки. Така в началото на конусните мелници, материалът се смила при водопаден режим, а в края им – при лавинен. Вътрешната повърхност на мелниците е облицована с оребрени или гладки твърди брони, отлети от манганова стомана.

При сухо смилане в затворен цикъл материалът, подаван от дозатор, постъпва в барабана през куха ос. В същото време вентилатор вдухва въздух през тръбата и кухата ос, който увлича ситните частици и преминава през тръбата в сепаратора. Тук той попада в широко пространство и намалява скоростта си, при което най-едрите частици се отделят и се връщат по тръбата обратно в мелницата за досмилане. В горния край на сепаратора въздухът заедно с по-ситните и най-ситните частици преминава тангенциално през направляващите лопатки във вътрешната конусна част на сепаратора, която изпълнява функциите на циклон. Тук по-ситните частици се свличат по стените надолу и също се връщат през тръбата за досмилане, а най-ситните частици се увличат от въздуха и се отделят в циклона. От него очистеният въздух се засмуква през вентилатора, с което цикълът на движението му се затваря. За да не се вдига прах и да не се замърсява околната среда, цялата система работи при налягане, по-ниско от атмосферното. Въздухът, засмукан през оста и през другите недостатъчно уплътнени места, се изпуска след вентилатора през тръбата. На това място са поставени две клапи. Едната притваря тръбата така, че сред нея налягането на въздуха да бъде малко по-ниско от атмосферното. Другата клапа е поставена пред тръбата и регулира количеството на въздуха, което трябва да се изпусне в атмосферата.

Вибрационни топкови мелници
Съществуват и вибрационни топкови мелници, предназначени за фино смилане. При тези мелници барабанът не се върти, а вибрира с голяма честота. Това предизвиква бързо движение на поставените в него малки стоманени топки. Вследствие на честите удари между топките и на стриващото им действие, материалът се смила сравнително бързо и много фино. Барабанът има кръгла или овална форма. Вибрационните топкови мелници се използват за всички начини за смилане – сухо или мокро, периодично или непрекъснато, при отворен или затворен цикъл. В зависимост от начина на задвижване се различават две принципно различни конструкции: ексцентрикова вибрационна топкова мелница и инерционна топкова мелница.

Инерционните мелници се състоят от корпус, запълнен до около 80% от обема със смилаща среда. Корпусът е монтиран на дебалансен вал и лежи върху пружини. Движението от електродвигател през гъвкав съединител се предава на дебалансния вал, който привежда в трепетливо движение барабана на мелницата. Гъвкавият съединител изключва предаването на вибрациите към двигателя, а пружините - към фундамента. Честотата на въртене на вала е от 1400 до 4000 min-1, при което възникват центробежни сили, под действието на които корпусът заедно с топките и смиланият материал извършват колебателни движения по кръгови траектории. Корпусът не се върти, а вибрира, докато топките извършват кръгови движения с голяма честота. Постига се висока ефективност на смилане.

При ексцентриковите мелници барабанът е монтиран на ексцентриков вал, при чието въртене се извършват вибрационни движения по кръгова траектория. Смилащите тела на вибрационните мелници са стоманени или порцеланови топки, или тела с различна конфигурация (лещи, малки пръти и др.).

Прътови мелници
Прътовите мелници имат конструкция, подобна на топковите мелници с централно разтоварване. Биват три вида - с централно разтоварване, със странично периферно разтоварване и с централно периферно разтоварване. Използват се за мокро смилане, но тези с периферното разтоварване се използват и за сухо смилане. Смилащата среда представлява стоманени пръти с диаметър от 40 до 110 mm, като дължината им е от 25 до 50 mm по-къса от вътрешната дължина на мелницата. Характерно за тези мелници е, че могат да работят с по-едър захранващ материал, а ефективността на смилане е висока. По-едрите частици поемат удара на прътите, а ситните се предпазват от пресмилане. Поради това те се използват за едностадийно грубо смилане. Прътовите мелници се използват за смилане на руда, въглища и други мокри и сухи приложения.

Колоидни мелници
В случаите когато раздробяването на материала трябва да бъде много фино (до части от микрона), се използват колоидни мелници. Размерите на най-едрите частици смлян материал при тях е от 1 до 0,4 mm. Те се използват и за получаване на колоидни суспензии за емулгиране и приготвяне на хомогенни разтвори. Смилането на материала в колоидните мелници се извършва чрез триене или удари по мокър или сух начин. При мокрия метод течността с плуващите в нея твърди частици постъпват през специални отвори, като при първата мелница скоростта на въртене на вертикалния ротор е много висока от 30 – 125 m/sec. и разстоянието между ротора и гнездото е много малко (0,05 mm). При другия тип мелница суспензията се подлага на многобройните удари на палците, при което се постига ефектът на фино смилане. Колоидните мелници работят обикновено в затворен цикъл, при което суспензията се обработва толкова дълго, докато се получи желаното съотношение на смилане. Мокрото смилане е най-разпространеният и достъпен начин за приготвяне на колоидни разтвори.
За фино сухо колоидно смилане се използват центробежно-топкови колоидни мелници. Те се пълнят с голям брой топки (от 1000 - 100 000), с диаметър от 8 до 15 mm. При бързото въртене на тарелката, топките с голяма скорост се изхвърлят от центробежната сила към периферията на работната камера, където се смесват с обработвания материал. Материалът се подава от специално захранващо устройство, а готовият продукт се извежда с помощта на въздушен сепаратор. За сухо смилане могат да се използват и ударно-дискови мелници, при които дисковете се въртят с много голяма скорост. Смилането на материала по сух начин не осигурява достатъчно малък размер на колоидните частици.

Автогенни мелници
Този тип мелници имат голям диаметър и малка дължина, като съотношението D:L е от 3:1 до 2,2:1. Съществуват разновидности за мокро смилане с D:L от 1,2:1 до 0,58:1. За да се извърши самосмилане, рудата се подава в мелниците след едро трошене, изключват се вторият и третият стадий на трошене. Постига се значително намаляване на разхода на енергия и стомана, добро разкриване на минералите и се намалява пресмилането им. При някои суровини използването им е невъзможно поради натрупване на „междинни класове”, които нито се смилат, нито играят роля на смилаща среда. В отделни случаи това се преодолява чрез подаване на определено количество топки, тогава смилането е полуавтогенно.

Пръстенови мелници
Работният орган на пръстеновите мелници се състои от стоманени ролки или топки, които се търкалят по пръстен. Търкалящите се ролки или топки се притискат към пръстена под действието на центробежна сила или пружини. Смилането на материала става чрез натиск, смачкване и стриване.

Струйни мелници
Струйните мелници са аеродинамични смилащи апарати, в които процесът е автогенен. Смилането се осъществява без смилаща среда, а от удари на частиците върху бронята или една в друга. В зависимост от енергоносителя биват: пароструйни, въздухоструйни и газоструйни. Струйните мелници биват с вертикална и хоризонтална работна камера. Различават се още по броя на инжекторните устройства, начина на отделяне на готовия продукт и други показатели. Този тип мелници осигуряват получаване на много фин продукт, затова се използват в керамичната, химическата, лаково-бояджийската промишленост и други производства.

ЕКСКЛУЗИВНО

Top