Процеси і апарати хімічних технологій

8.4.7. Продуктивність барабанних млинів

При подрібненні корисну потужність млина представляють у вигляді рівняння

де Q - продуктивність млина, кг / с; Е (# 916; Sуд) - питома енергія подрібнення, Дж / кг.

Величина Е (# 916; Sуд) визначається як властивостями матеріалу, так і приростом його питомої поверхні в процесі подрібнення: # 916; Sуд = Sуд.к- Sуд.н. де індекси «до» і «н» позначають питому поверхню матеріалу після і до подрібнення.

При проектуванні збагачувальних фабрик крупність вихідного матеріалу приймається на підставі техніко-економічних розрахунків з урахуванням найменших загальних витрат на дроблення і подрібнення. Продуктивність млина тим вище, чим менше крупність вихідного матеріалу і чим більше продукт подрібнення, і навпаки. Однак з'ясувати кількісні закономірності подрібнення можна тільки на основі досвідчених даних для конкретного матеріалу, так як в залежності від фізичних властивостей різні матеріали при подрібненні поводяться по-різному.

На основі практики прийнята оптимальна крупність харчування стрижневих млинів 15-20 мм, кульових - 10-15 мм. Таку крупність можливо отримати при дробленні в три стадії із замкнутим циклом в третій стадії. Для млинів самоздрібнювання крупність харчування становить 250-300 мм після однієї стадії великого дроблення.

У тих випадках, коли Sуд.к? Sуд.н (т. Е. При дрібному кінцевому продукті подрібнення), зміна крупності вихідного матеріалу не робить істотного впливу на продуктивність млина.

Вплив на продуктивність млина її розмірів і технологічних параметрів. Корисна потужність, споживана млином, в залежності від її розмірів визначається відповідно до рівняння (8.4.5.11) співвідношенням N »D 2,5 L. Після підстановки цього співвідношення в (8.4.7.1) отримаємо Q» Е (# 916; Sуд) D 2,5 L. або

Тут k - емпірична константа, що залежить від властивостей матеріалу, від початкового і кінцевого розмірів частинок і від технологічних параметрів млина (коефіцієнта заповнення млина, типу футеровки, швидкості обертання і ін.).

Питома продуктивність, т. Е. Продуктивність, яка припадає на одиницю внутрішнього обсягу барабана млина:

де зв'язок між Q і q при внутрішньому обсязі млини V виражається як

Практичні дані про залежність корисної потужності і продуктивності від розмірів млини досить близькі отриманим співвідношенням. Так, корисна потужність і продуктивність кульового млина залежать від її діаметра в ступеня 2,3, стрижневий - певною мірою 2,33. У той же час для кульових млинів діаметром більше 4 м ступінь при діаметрі приблизно відповідає 2, т. Е. Корисна потужність і продуктивність великих млинів зростає пропорційно обсягу млини.

Вплив конструкції млинів і форми футерування на їх продуктивність встановлено на підставі практичних даних. Млини, що працюють з низьким рівнем пульпи, мають продуктивність трохи більшу, ніж млини з високим рівнем пульпи. Зокрема, продуктивність кульових млинів з гратами приблизно на 15% більше продуктивності млинів з центральною розвантаженням. Продуктивність млинів з гладкою футеровкою менше, ніж млинів з ребристою футеровкою.

Вплив замкнутого циклу подрібнення і подрібнення в відкритому циклі розглянуті в 8.4.6.

Продуктивність млина і корисна потужність ростуть зі збільшенням ступеня заповнення обсягу млини дробить середовищем і досягають максимуму при коефіцієнті заповнення j = 0,5. подальше збільшення # 966; призводить до зменшення витрати енергії і продуктивності млина. Зокрема, на збагачувальних фабриках кульові млини працюють при j = 0,4ч0,5, стрижневі млини - при j = 0,35ч0,45, млини самоздрібнювання - при j = 0,3ч0,35.

Оскільки число ударів куль в млині збільшується зі зменшенням їх діаметру, то бажано застосування куль меншого розміру. Однак розміри куль істотно впливають на продуктивність млинів. Великі і міцні руди вимагають застосування куль більшого розміру, дрібні і м'які руди краще подрібнюються кулями менших розмірів. Завантаження млини кулями різного розміру краще, ніж завантаження однорозмірних кулями. Таким чином, для кожного матеріалу в залежності від його міцності і крупності можна підібрати характеристику крупності кульової суміші, що забезпечує найбільш високу продуктивність млина.

Продуктивність кульових млинів змінюється приблизно прямо пропорційно щільності дробить середовища. Збільшення твердості подрібнюючих тіл дає деяке підвищення продуктивності. Найбільшу продуктивність млина мають в тому випадку, коли подрібнююча середу складена незношених, що не втратили своєї форми кулями або стержнями.

Залежність корисної потужності млина від частоти обертання її барабана при різних # 966; має екстремум. На збагачувальних фабриках млини працюють при частоті обертання барабана від 50 до 85% критичної. Найчастіше частота обертання становить 65-70% критичною.

Розрахунок продуктивності млина. Умови роботи млина можуть змінюватися в широких межах, тому визначення її продуктивності з теоретичних формулами неможливо. Продуктивність млинів для знову проектованих збагачувальних фабрик розраховують на основі методу подібності, т. Е. Виходячи з практичних даних роботи млинів на діючих установках при режимі, близькому до оптимального.

При розрахунку враховують вплив на продуктивність тільки типу і розмірів млини, ізмельчаемості матеріалу і крупності вихідного матеріалу і подрібненого продукту. Вплив на продуктивність експлуатаційних умов не враховують, вважаючи, що проектована млин буде працювати при режимі, який близький до режиму діючої млини.

При виборі типу млини керуються головним чином вимогами до крупності продукту подрібнення. Стрижневі млини в порівнянні з кульовими знижують частку великих класів на виході. Однак вони рекомендуються для подрібнення до 1-3 мм і широко застосовуються при підготовці руд до гравітаційних і магнітних процесів. Їх також застосовують в першій стадії двухстадийного подрібнення.

У зв'язку з заміною класифікаторів гідроциклонами стали частіше застосовувати млини зливного типу; продукт, розвантажують з цих млинів, містить менше великих зерен, що полегшує роботу насосів і гідроциклонів.

Розрахунок млини можна вести двома методами - за питомою продуктивності і по ефективності подрібнення.

Розрахунок млини по питомій продуктивності ведеться по руді або розрахунковому класу. За розрахунковий приймають зазвичай клас -0,074 мм. За змістом цього класу можна судити про розмір максимального зерна в продукті подрібнення. За розмір максимального зерна приймають розмір квадратного отвору сита, через яке проходить 95% продукту подрібнення. Нижче наведені середні практичні дані про крупності продуктів подрібнення і змісту в них класу -0,04 і -0,074 мм:

Велика продукту подрібнення, мм

Для початку розрахунків орієнтуються на питому продуктивність діючої млини по знову утвореному розрахунковому класу. Наприклад, за даними збагачувальних фабрик при подрібненні руди від крупності -30 мм до крупності 60-65% класу -0,074 мм питома продуктивність кульових млинів з гратами діаметром 2,7 м становить в залежності від твердості руди 0,8-1,3 т / (м 3 × год).

Щоб від питомої продуктивності q1 діючої млини перейти до продуктивності q2 проектованої млини, вводять ряд поправочних коефіцієнтів, які враховують ізмельчаемость руд (kи), тип млина (KТ), поправку на довжину і діаметр млини (KL. KD), крупність вихідного матеріалу і подрібненого продукту (kК), заповнення млинів подрібнювальної середовищем (K j) і частоту обертання барабана (KY).

KТ вводиться, якщо тип розвантаження проектованої млини відрізняється від прийнятої для порівняння (еталонної). Значення KТ приймаються відповідно до таблиці:

Співвідношення типу проектованої
і еталонної млинів

KК визначається за формулою, де m - відносна продуктивність проектованої млини при запроектованої крупності вихідного і кінцевого продуктів; mе - то ж для еталонної млини, що працює в промислових умовах.

Значення відносної продуктивності m і mЕ слід приймати з табл. 8.4.7.1.

Відносна продуктивність кульових млинів

крупність
вихідного
матеріалу, мм

Відносна продуктивність кульових млинів при утриманні розрахункового класу -0,074 мм
(74 мкм і менше) подрібненому продукті

K Y вводиться при наявності різниці між частотами обертання проектованої y і еталонної y Е млинів і визначається за формулою, де y і y Е - частоти обертання для проектованої і еталонної млинів,% критичної швидкості.

Граничні значення частот y (%) для млинів різного типу по ГОСТ 10141-81 складають: МСЦ - 60-72; МШЦ і МШР (об'ємом до 50 м 3) - 75-85; МШЦ і МШР (об'ємом до 100 м 3) - 75-82; МШЦ і МШР (обсягом понад 100 м 3) - 70-78.

За практичними даними для більшості типорозмірів вітчизняних млинів частоти обертання мають таке значення: МСЦ - 60-65; МШР і МШЦ - 79-81; МШЦ 5500. 6500 - 74,2.

K j вводиться при наявності різниці в ступені заповнення тілами, що мелють проектованої (j) і еталонної (j Е) млинів:. Максимальний коефіцієнт заповнення j по ГОСТ 10141-81 приймається: МСЦ - 0,35; МШЦ - 0,42; МШР - 0,45.

KL визначається за формулою, де L і LЕ - довжини проектованої і еталонної млинів.

KD визначається за формулою, де D і d е - діаметри проектованої і еталонної млинів, d і d е - товщина футерування проектованої і еталонної млинів.

Питома продуктивність (т / (м 3 × год)) для проектованої млини визначається за формулою

де q і Q е - питомі продуктивності проектованої і еталонної млинів по новоутвореному розрахунковому класу (зазвичай -0,074 або -0,044 мм).

Для діючої на фабриці млини, прийнятої за еталонну, питома продуктивність Q е визначається за формулою

Необхідна для установки число млинів визначається як, де Q - продуктивність всієї установки.

Для проектованої фабрики необхідно провести порівняння млинів декількох типорозмірів, визначивши найменш метало- і енергоємний варіант млинів для установки.

Продуктивність млина по твердому (руда + піски) П = Q (c + 1), де с - циркулює навантаження у відносних одиницях, що визначається за результатами випробування.

Пропускна здатність млинів МСЦ і МШЦ визначається головним чином продуктивністю завантажувальних, а млинів МШР - розвантажувальних пристроїв і регламентована ГОСТ 10141-81.

Продуктивність барабанних млинів може також бути розрахована по ефективності подрібнення [1]. Ця методика використовується також при розрахунку млинів самоздрібнювання і рудногалечних.

У зарубіжній практиці використовується методика Ф. Бонда [49].

Отримувані за різними матеріалами дані бажано зіставляти з граничними значеннями продуктивності, наведеними в ГОСТ 10141-81.

1. Знаходимо значення коефіцієнтів, що входять в рівняння (8.4.7.7).

Для визначення kК скористаємося табл. 8.4.7.1. з якої знайдемо відносну питому продуктивність по новоутвореному розрахунковому класу проектованої m2 і еталонної m1 млинів. Для крупності вихідної руди -15 мм при вмісті розрахункового класу в продукті подрібнення b 2 = 60% маємо m2 = 0,96. Для крупності вихідного матеріалу -20 мм при b 1 = 40% маємо m1 = 0,89. Тоді.

KТ = 1, так як обидві млини однакового типу (з розвантаженням через решітку).

KY визначається за технічними характеристиками млинів. Характеристика млинів з гратами приведена в табл. 8.4.5.2. звідки видно, що частота обертання барабана для проектованої млини (МШР-4000 '5000)

Y 2 = 79,9%, а для еталонної (МШР-3600 '4000) - Y 1 = 78,7%. Звідси KY.

K j = 1, так як вважаємо, що обидві млини працюють в оптимальних умовах, т. Е. З максимально можливим ступенем заповнення кулями.

KD визначається з урахуванням товщини футеровки барабана, яка для млина діаметром 4 м дорівнює d 2 = 120 мм, а для млина діаметром 3,6 м -
d 1 = 110 мм. Таким чином, .

2. За рівняння (8.4.7.7) знаходимо q2 = 1,27 т / (м 3 × год).

3. Визначаємо внутрішній обсяг проектованої млини м 3.

4. За рівняння (8.4.7.8) визначимо продуктивність проектованої млини т / год.

5. Далі визначаємо число млинів, необхідних для забезпечення переробки проектного обсягу руди шляхом ділення проектного обсягу на продуктивність одного млина.