автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Выбор оптимальных параметров планетарной центробежной мельницы для непрерывного помола минерального сырья повышенной твердости

Министерство науки, высшей школы и технической политики Российской Федерации

Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт

На правах рукописи РАБИН Александр Николаевич

УДК 622.363

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПЛАНЕТАРНОЙ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ МЕЛЬНИЦЫ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ПОМОЛА МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ НОВЫШЕИНОЙ ТВЕРДОСТИ

Специальность 05.05.06 — «Горные машины»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1992

Работа выполнена в Московском горном институте и ш Подмосковном производственном объединении «Фосфаты»

Научный руководитель канд. техн. наук, проф. ДОБРОБОРСКИИ Г. А.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, проф. КАРМАЗИН В. В., канд. техн. наук СТЕПАНОВ А. Л.

■ V Ведущее предприятие - ГМГХС 5,шо<

Защита диссертации состоится « » .'"г. 1992 г в . -14- . час. на заседании специализированного совет;

К-053.12.04 при Московском горном институте по адресу 1.17935, Москва, В-49, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке инстн тута.

Автореферат разослан « Л?. » . . 1992 г

Ученый секретарь специализированного совета

канд. техн. наук, доц. ШЕШКО Е. Е

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы. Езмгае кссто в комплексном использовании сырьевых ресурсов занимают процессы оСогащенил, и в частности, измельчен®. Измельчению подвергается рпаличниз материалы: уголь, тамберлитониэ руди, кварцеЕнЛ г.есск, нета.лличесглл струна для лоросковсй металлургии и др.

Планетаг.чо-цепгрспеглжэ мельнтщ (Щ!!), лвляшзузесп в течение ряда лет предметом исследований зарубежья: фирн и отечественных организация, п тон число ¡а^едры иехаиипи НГИ, относятся к числу перспективных и вйсскогффектиашгх измельчителей для тонкого и сверхтонкого помола материалов зксокой твердости и Jöpxsmnccm. Однако, несмотря на большой обгем существуй;?« исследований, не решены вопросы езрчмосеяви различных констр^ктиЕко-техколсгических параметров и зависимости гранулометрических характеристик готсшэго продукта и производительности imj.i от этих параметров.

В связи с вкпегалодэннъгм, установление взаимосвязи конструктив-ко-технологических л&ранетров ч зависимости гранулометрических характеристик готовсго продукта и производительности ПЦМ от зтпх параметров является актуальной задачей.

Гель работы. Установление взаимосвязи иезду конструктикио-технояогическими параметрит ПЦМ и определение ах влияния на гранулометрический состав готового продукта с целью выбора оптимальных значения параметров ЩИ для повшэния ее производительности и с ффе кт кзяо ст п its ие ль че ния.

Идея работы, Повшзение п^зигводигельности и ффеетквдости измельчения планетарно-центробегаой мельницы га основе установления спткмалъных значений ее кокструктавно-технологичэс!здх параметров при работе в непрерывном рэжые.

Научные положения, разработанные дччго автором.

Разработана на основе кзтзкг.ткчесгах моделей свободного движения частиц загрузки и штеызтичсской модели водопадного режима движения загрузки методика определения условий существования различных режимов движения загрузки, новизна которой состоит в установлении границ веек указанных редамов в зависимости от передаточного отношенья, ссзффициэнта заполнения барабана и безразмерного радиуса Оарабана.

Установлено, что оптимальные значения cchobkijx кинематически и технологических параметров ПЦМ соответствуют водопадному ре-чму. движения загрузки.

Установлено, что наиболее производительные и я^ктиь..ые ¡ежимы работы ПЦМ при непрерывном измельчении соответствует следую-цим значениям тонот.уктивно-те'хнологических параметров:

• передаточное- отношние К -0,8 Ккр , К*? < О)

• коэффициент заполнения барабана у? » 0,Б-0,6; ■ безразмерный радиус барабана n/R - 0,5-0,7;

• коэффициент перегрузки TU £ 40;

- ширина выходного отверстия Ь - 0,4-0,6 т.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций.

Научные положения, выводи и рекомендации обоснованы теоре тпческиш исследованиями с использованием методов математического анализа, подтверждены экспериментальными исследованиями на стендовом образце щц.

(Значение работи. Научное значение работы состоит в установлении взаимосвязи между конструктивно-технологическими параметрам! ЩМ и определении степени их влияния на гранудоштричесетй' состав готовог продукта, что является развитием теории тонкого и сверхтонкого мэмель чешы л обеспечивает повышенна ас^эктнгности измельчения и производительности ЩЫ.

Практическое ьначетк работы состоит в определении оптимально, значений этих параметров с точки аренин эффективности нгыельчЪыш ц производительности при работе ПЦМ в непрерывном режиме измельчения.

Реализация выводов и рекоыэндаций работы.

Опытко-промыаленный образец ПЦ1Л, конструктивно-технологически параметры которого соответствуют устаноалетшм в диссертационной работе оптимальным значениям указанных параметров, принят к испсчьаозании ГШО "ООСОАТЦ" при подготовка сырья для производства керамики к изделий из технического стекла ив кварцевого песка вскршшьос пород Егорь-евскзго шсторокдеиия. Расчетный гсозсй висяошческий 8.$фчкг от кс-польвоиаак»! осихоЕхаз? 450,5 ткс. рублей в ценах 1592 г.

Л1; \ о б ия п аб о т ы. Гогуяьтаги диооертвциошгоц рабсил докдадигх'я.и ца !1глдух-.5родасй мвлауаоьской научно-технической конференции (Ызсква. 19ВЙ Г.) и на т&лнлчесьо.,! совете ГШО "Сослать"".

Пуб;;П1сацм1.

Еэ теме десевртацйонкой работы опубликовало Б паучкых работ.

Объем работы.

©всергыцюняая работа состоит т введения, пп'*и глав, векл^-"И1;е, содэржгг ¡-05 страниц ьзкшописного текста, 42 рисунка, 10 таблиц, список литературы из 6? наименований и 2 приложения.

сснс>2К0Е содгташ&е гдбош

1! настоящее вро;,:л лькопле* большой объем экспериментальных и теоретически исследований ВДМ. Особого вшшаивя веслуаиваиг работы Л П. Вушуега, И. Л Глекса, С. Голосоьа, Е.Н. Зюганова, Г. П. Каркова, А. Д. Лесина, В. В. Ковтунеяко, а также кафедры механики МГИ. Обзор исследований ПЦМ позволяет сделать следуюцие выводы: 1. В настолцее время в теории ЩМ исполъэунгся заимствованные из теории 111Ш модели водопадного и каскадного реииыов движения. Однакс • необходимо уточнение формы контура эагру&ки, кинематики циркуляции чапгиц загрузки в поперечном сечении, характера ударных веаимодейс-

- о

твий, что позволит улучшить результаты теоретических расчетов.

2. Модно считать установленным, что характер движения загрузки определяется степеньп заполнения барабана , передаточным отношением

к , величиной безразмерного радиуса п/ц , и коэффициентом внутреннего трения { . Но цельной картины областей существования основных и переходных режимов движения в зависимости от этих параметров не существует. Разработка данной проблемы позволит определить оптимальные сочетания указанных параметров с точки зрения кинетики измельчения.

3. Если по вопросу о движении вагрузки в поперечном сечении накоплен большой объем теоретических и экспериментальных исследований, тп но вопросу о перекещзиии материала вдоль барабана при непрерывном нвмелг. чении данные практически отсутствуют. Указанная задача непосредственно связана с определением производительности ПЦМ, работающе? в непрерывном режиме.

4. Имеющиеся данные о влиянии отдельных конструктивно-технологических параметров .на гранулометрический состав готового продукта и производительность 1ЩМ имеет отрьвочный разобщенный характер и не позволяют определить вону оптимальных значений указанных параметров.

В связи с вышеиалолэниым, в данной диссертационная работе были поставлен« и решенн следующие задачи:

1. Газработка на основе математических моделей свободного движения частиц загрузга и водопадного движения ?г.грузки методики определения условий существования рз&лпчних реммов движения загрузил з зависимости от осноеннк конструктивно-технологических параметров 1ЯШ.

2. Установление влияния основное инструктивно-технологическ-те пара нетроэ ГЩ1-3 на грзпулоштричесглй состой готоеого прс -.укта и лроиз годительность ЩН при непрерывном рэлмэ работы.

3. Определение зоны спткигданкх значений конструктивно-технологических параметров ПР.! с -точки зрения гранулометрического состава готового продукта и прог.ззодителькости 1ЩИ.

Для определения границ основных рекаяз движения загрузки в барабанах ПЦМ необходима разработка нзтоптической модели свобод-кого' движения частиц загрузки, гак ¡сак наличие участка свободного цзидэг-ля частиц загрузки является основным отличием водопадного режима движения загрузки от каскадного.

Приняты следуксле обозначения: & - угловая скорость водила; <*> - угловая скорость барабана относительно водила; к = со/Л - пере даточное отношение от барабана к водилу. Передаточное отношение * тринимается полокительным, ос ли направления ращения водила к барабана совпадают, и отрицательным, если ати вращения противоположны. Я эадиус водила; г, - радиус барабана.

Уравнения относительного движения частицы в системе отсчета, ¡вяэанной с водилом, в безразмерной формэ, при вертикальном рэсполо-чении осей барабанов:

х * cos г • t sin t - гсоз(т: - sin С г

у «-sin t ♦ tcoii + rsiinCt« - Ci^^fKcosCr '

где - угол отрыва (угод между осью, соединяющей центры води; а и барабана и, радиусом, проведенным от центра барабана к центру тяжас ти частицы); = ; fSH - "безразмерное" врем

(угод'поворота водила).

Свободное движение частиц аагруэки по траекториям (1) возможно только при условии, что ке происходят н&еолйния (и»ферференции атих траекторий. Признаком, указывающим на наложение траекторий, пел: ется существование дискриминаатной кривой их семейства:

No I , K'COSois Л

Q1+гк)-гасозс/5 - г sino(s-^^уг = О (2)

С учетом того, что уравнение (2) описывает поведение реальны физических объектов, имеют смдад толькс его действительные корни, чт возможно при условии неотрицательности дискриминанта: J. г / Ш+акЖ ^ ,

^ Р " l(i*KXi*3K)l (3)

или

к ^ к * -4 [-г±

(4)

Величина р - зто.ради'"? слоя частиц, разделяющего аоны каскадного и годопацного рзжшаа движения эагруаки, т.е. при траектории интерферируют и двкжэние загрузки - каскадное, а при г > р интерференция отсутствует и характер данкзши является го-допаднш. В то з*е время при

или

К ^ ^ кр

отрьша частиц загрузки от стенки барабана или нимелелацего слоя не происходит и загрузка совершает перманентное врашэние.

Таким образом, уравнения (3) и (5) позволяют выделить ь аави сикости от передаточного отношения к и безразмерного радиуса бара бала >;/£> три основных режима движения загрузки: каскадный,

водопадный и перманентного вращения.

Важным фактором, оказывающим существенное влияние на характе

. ц -

движения загрузки, является коэффициент заполнения барабана у Поскольку при < р движение загрузки является каскадным пезависш/о от '<р , для установления влияния этого параметра на характер движения загрузки необходимо воспользоваться математической моделью ео-допадного режима движения. Контур загрузки при водопадном режиме движения имеет вид, показанный на рис.1, где гг обозначает внутренний радиус контура эагругки. Величина гг при заданном радиусе барабан?.

rt определяется коэффициентом заполнения барабана f , причем меньшим значениям Ц соответствуют большие значения . Имеют

место следующие случаи движения загрузки: I. Режимы без самофутеровки ( гА < р*р или к < K«.f ) I. a) ri < р - каскадный режим;

1.6) i~i > р ; rj < р - каскадно - водопадный режим; 1,в) п > р ; г, > р - водипадякй режим; II. Режимы с самофутеровкнй ( l"; > Р*р шя К > ) II. а) 1 < Р - каскадно - водопадный с самофутеровкой; П.б) р < га < p«f - водопадный с сашфутеровкой; II. в) г, > р,? - режим перманентного вращения. Основным недостатком данной классификации является то, что один из параметров - радиус , который реально существует только при водопадном режиме движения загрузки, а для остальных является теоретически предполагаемой величиной. Поэтому необходимо выяснить зависимость режима движения загрузки непосредственно от коэффициента заполнения барабана у . Как уже бы.?.; указано, каскадный режим движения загрузки при < р возможен при любом ^ . Ппэтому для выяснения зависимости характера Движения загрузки от коэффициента заполнения барабана целесообразно воспользоваться математической моделью водопадного режима движения.

Уравнения относительного дрижения чзстиц загрузки в барябч-нах ПЦМ с наклонными осями:

х-cost -r-cos^s+^-Ci'^r-tsi-nCt^sb —— t4in('ct'c0)

..j (?) y«-Vui* ♦ гсоя t -(1<к)г-гсо£(г - г1со<>(г*г,}

где - угол наклона осей барабанов относительно горизонтали;

■ж * RSlVj - коэффициент перегрузки; f - ускорение свободного падения; Ха - момент отрыва.

От уравнений (1) они отличаются гэполнительным слагае м, содержащим параметр 'Ж . Картина относительного движения частиц является нестационарной ч переоднчески меняется со временем, чт^ существенно затрудняет аналитическое исследование. Однако, результаты, полу чаемые для барэбано1 т еэртикальными осями, и прежде всего определение траниц различных режимов движения загрузkj' можно распространить и на данный случай, т. к.:

fir ). Основные параметры водопадного ре гама двишния загрузки.

- для ПЦМ коэффициент перегрузки Ж. > 10 , величина со^у* 5 1 , поэтому величина соз^/« мала и уравнения (7) отличаются от (1) малыми величинами;

- если для некоторых значений 1 , к , <р траектории интерферируют в вертикальных барабанах, то в наклонных они будут интерферировать тем болзе.

При отсутствии достаточного сцепления мевду загрузкой и стенкой барабана происходит проскалъвызание Есего массива загрузки. Циркуляция частиц загрузки и мелющих тел внутри массива отсутствует, измельчение не происходит. Расстояние , называемое радиусом трения, зависит от закона распределения нормального давления по дуе контакта загрузи- со стенкой барабана, примем Г- ^ .

Если принять параболический закон распределения норм"такого давления, то расчеты дают гт/гх = ^2 и

о

£ - __(3)

-

где 8; чг-с-ЬдОУ51/1х5|) , , - координаты центра

тяжести загрузки 5 .

Данная формула дает несколько завышенное значение коэффициента трения, т.е. определяет ого с некоторым запасом. При сравнении коэффициента трешш, вычисленного по формуле (8) при дан».¿ж параметрах

»1 , к , у с допустимым, определяется позмо..яость существования квичльчащих режимов при данных исходных параметрах-. / < [ f 3 - проскальзывание отсутствует; / > С / 3 - проскальзьаашн массива загрузки (особый реклм движения).

Определение величины коэффициента трения модду стенкой шарабана и мзссивом эагруэки, необхс-чмого при заданных параметрах

>1 , к и для поддержания мельчащих режимов движения загрузи! позволит выявить значения указанных параметров, при которых измельчающее режимы дпияйнкя гагруски устойчивы, а следовательно, более эффективны.

Изучение водопадного режима движения загрузки (рис, 1) основано на идеализированной расчетной схеме Дэвкса в тварь; ШЕЯ Принима-гтсн, что движение частиц носит регулярный циклический характер и :ссгоит из двух этапов: кругоиого движения вместе с барабаном и с-во-5одного движения после отрыва от массива а ооответствии с уравнения-Д1 (1). Конфигурация загрузки при водопадном режиме движения спру»двинется радиусом 1>(р1-'. 1), зависящим от коэффициента заполнения бара-5ана $ . Представим массив загрузки, врадающийся вместе с барабаном, ях совокупность концентрических элементарных слоев, калдкй из кото-зык определяется радиусом г- и имеет то^лину <Иг ■ Шел» отри-¡а от массива слой превращается в злэментарну-д цепочку переменной плот гастк, конфигурация которой определяется равнениями (!)• Рате»,» цепоч

ка снова переходит в тот слой, образуя вместе с ним замкнутое зле ментарное кольцо. Таким образом, дискретная среда, которой является совокупность частиц, заменяется сплошной средой, что позволяет приме нить стандартные методы анализа.

Полная масса свободно движущихся частиц (плотность у •=!):

(!-• К)

S.i.na2ois cUs

+ + Kif-os./,]1 - iKl

где d,x = û rc cos [ S С t ♦ j

(9)

(10)

Значение данного интеграла определяется численным интегри-

рованием.

Полная масса частиц на круговых траекториях:

i I • .. . . , _ .. . Л ... л , , i

Vfi„

—^— I si«2Usl + (JT-îl^O«* 21« J

«i.

определяются по формуле (10). Коэффициент ¡заполнения барабане:

^ 5 Ttrf

(И)

(12)

Формула (1?.) устанавливает зависимость между внутренним радиусом контура загрузки и коэффициентом заполнения барабана пру заданных параметрах >1/к и К , необходимую для разработки методики определения условий существования различных режимов движения загрузки. Кспользуя данную зависимость, по методике, изложенной 'члм, можно определить границы основных режимов движения загрузки.

Координаты центра тяжести загрузки:

(13)

где

пг

- статические моменты массива частиц, нахс-ддщгхоя на круговых траекториях;

- статические моменты совокупности свободно движущихся частиц.

Координаты центра тяжести загрузки необходимы для определения мощности, потребляемой загрузкой в водопадном редине ее движения, и величины коэф}ицизнга трения } между массивом загруз«! к стенкой бара

банз, необходимого при заданных параметрах г,

и / для

поддерханкг водопадного р&мима движения загрузки, что, е свои очередь

- S -

необходимо для установления зоны оптимальных значений конструктивно-технологических параметров ИЩА

Знаниз координат центра тллести загрузки позволяет использовать для определения мощности формулу, предложтегугс Л. П. Вупуевым на основе обшик теорем динамики:

/У* mftVifty, (14)

где Vs - ордината центра тяжести загрузил S . По величине мощности, потребляемой загрузкой, а следовательно, расходуемой на измельчение, можно судить об эффективности работы ПЦМ при выбранных значениях конструктивно-технологических параметров, что позволит определись и обосновать зону оптимальных значений указанных параметров.

Методика определения условий существования различных режимов движения загрузки необходима для установления взаимосвязи между основным! конструктиаио-текнодогичесюши параметра® я определения оптимальных значений указанных параметров и включает в себя решение двух задач:

I. Определений значений основных конструктивно-технологических параметров ПЦМ, необходимых для осуществления за; энного ре дама двпиетет загрузки,

II. Определение режима двпиенм загрузки, осуществляемого яри ?адян-ньп: основных конструктивно-технологических параметрах 1ЩД

При решении упизанных задач используются вспомогательные величины- р (0), К" (4), рч> (Б), К„р (6), а такте:

- коэффициент заполнения барабана, при котором начинается каскадно-водопадное (смененное) дгчтение:

ifl - •*• ™Ч ( 1 iTN

(It.)

где mt , кпк определяются no формулам (9) и (11) соответственно,

ot.,» QI~CCOb[ri(t-tK)S] ^

cii-.orccos tpci'K)5]

ИЛИ r ,

dr- Qf-CCOi [pupil* K) J

et^.-qrccos [ p (17)

- коэффициент заполнения барабана загрузкой, расположенной концентрическими слоями:

v>c * 1 - (f^/tl)1 (is)

Методика определения значений основных конструптивно-технс-логнческих параметров, необходимых для осуществления заданного ре-

жима движения, приведена в табл. 1. Исходными данными является тип ре л»»¡а движения, определяемыми величинами - безразмерный радиус баряба на , передагс шое отношение К л коэффициент заполнения барабана . Данная методика позволяет установить взаимосвязь мевду основ-нши конструктивно-технологическими параметрами.

Методика определения типа режима движения, осуществляемого при заданных основных конструктивно-технологических параметрах, приведена в табл. 2. Исходными данными являются : эле чины п. • к » ^ , определяется тип режима движения загрузи!.

Теоретические границы существования различных режимов движения загрузки," установленные на основе методики определения условий существования различных режимов движения представлены в графической форме на рис.2 в координатах К и у для Л//? « (многобарабанные ПЦЦ), Знаком на графиках рис. 2 обозначена точка, соответствующая предварительно установленной на основе обобщения экспериментальных исследований различных авторов зоне оптимальных значений передаточного отношения К « (ОЛБ-О.В) Ккр , кке, < 0 и козффи-циента заполнения барабана ^ - 0,48-0,5.

На основе анализа рис. 2 можно сделать следующие выводы:

- графим! рис. 2, а следовательно к методика определения условий существования различных режимов движения загрузки, качественно верно отражают реальную картину существования различных режимов движения загрузки;

- как видно из графиков рис. 2, тачка, соответствующая предварительно установленной на основа обобщения зкспериментальных исследований различных авторов воне оптимальных значений К и </> находится в зоне водопадного ^ежима движения загрузки при всех значениях , используемых для многобарабанных ПЦМ, следовательно, для теоретического определения зоны оптимальных значений указанных параметров целесообразно воспользоваться математической моделью водопадного режима.

Представленная методика определения условий существования различных режимов движения загрузки позволяет установить взаимосвязь мезду основными конструктивно-технологическими гараметрами ЩМ и может служить основой для определения зоны оптимальных значений этих параметров с точки зрения эффективности измельчения и проигводительног™и ПЦЫ.

Для установления зависимости величины коэффициента трения, необходимого для поддержания водопадного режимз движения загрузки и величины удельной мощности, потребляемой ПЦМ от конструктивно-технологических параметров был проведен расчет на ЭВМ. Е результате расчета били определены для водопадного ремима движения величины коэффициента заполнения барабана )Р , коэффициента трения / и удельной моияости N , потребляемой загрузкой, для всего практически исполь-¿¡уемогс для шгагобарабанаых ПЦМ диапазона передаточного отношения " "■езраамернога радиуса барабана .В качестг1 допустимой

Пролопгочив гаЕлицы 1

Тип ! pet ика ¡основные Парапетры !вспоногательн форм ула или границы Примечан ие

! перманент; ноге, i вращения 1 1 1 п 1 □пределяется из конструктивн . соображен ий

' К к р> <0 рассчитывается

к К >К,р выбирается

Р'р (5) рассчитывается

9с (IS) рассчитывается

f <р< хре выбирается

еплогтадный с сачсфутс-ров пай 1 определяется ! из конструктивы.' соображений !

кч «J рассчитывается (

к К >Ккр выбирается '

Р*р (3) рассчи1 ывается '

Р (3) рассчитывается !

fx О. рассчитывается !

(IS) рассч итыв<э*?тс я

Ч> гыбирается !

в-зскадно-волопадный с самофуте-DOB f ой П определяется 1 из конструктиви.! соображений «'

Ккр (0 рассчитывается '

к К кр выбирается !

Р«р cs) рассч итыв аетс я

р (3) OS), (19) рассчитывается ! рассчитывается 1

& 08 рассч итывается !

9 выбирается !

Таблица 1 .

Определение значений основных кон с тру к тиьно-теннологичвс ».и;: параметров для осуществления заданного режипа движения эагру&ги.

Тип режима Параметре! основные»ьспамогательн Форм ула или граиииь! Пр и меч йм ие

каскадный п определяется иэ КОНСТр УК ГИЬН . соо&ра* ений

к к* «>) К <Н* рассчитыв-епт с я ьы&ирается

Ч> любое выйира&1 ся

каскадно-ьодопадный 1 Ъ определяв си СОНСТРуГ сообра* сний

Ккр (6) рассчитывав Iся

к* М рассчи 11.1и£.- гсм

к К*< К^ К«, вы&ирае ген

Р рассч и тыьй? 1ся

Оз), (и) расс_чи тиь- ¿и-. \ ч

У У > выбиравгс я

водопадный ■ Ч определи;-1 с м иэ ь ПНС 1р У 1 7 ИЬ л . с и о ь р ,:> я п и

К кр («0 рассч и 1 ыь пы.: н

к* о; рассн и Tt.ii а е. 5 ч.

к к* < К<К*р Ь Ь.» & VI р ¿¿7 (- И

р О) расе V и 11,1 ь 1V.' л

рас с. ^ и п I

9 И^а^ Т V >1

-а-

I « u

i а а ч

О 'Ö П Ц| - С e a

сц1

л !

гГ|

¡

I I

!

i a a. e*

О g

«О

о.

Г 1.1 О ч

з fí о m —' с в .1

v

о.

■Ь !

a к и. II

(и Ii

г- II

X M

е и

' I и ч п и

t ri о с и

и Я ti Ii

i U II

s : „

<д! i и с к

i ^ i»

* 1 в л I*

w i г о и

сГ I i a и

ч ci и

V I "i II

ö I ^ >» »

I С» в II

V ' ч О II х> I Q * И

CiL I л m ti

I и и

з è * » 1*0*1

«О II

С Ь it ÛJ I

о а с с. i

X a a. ai i и i с

Sb¡

г --Os

j U □ I К

Sh! i

V ¡ Si ? x

>S II

U O II

Ш r «I

<r

r cj ш

□ n

£

К

rj Ш

í»

1J LT

T ••

- {j-

И!:. 2 Режимы движения гагрузки в зависимости от параметров ъ , к и У :

1 - кпскэдный; 2 - юдопадный: 3 - каскадно-водопадный; 4 - каскадно-

1-г:ц зпад.ч^Ч с самс^утероЕкой; 5 - водопадный с самофутеровкой; 6 - пер м^ненгного вращения.

величины коэффициента трения выбрано значение / - 0. 46 .

На основании исследования величины коэффициента тренга, нвоГ> ходимого при заданных параметрах ^ , к и у для 1юд;-ерлз>тн измельчающих режимов движения, установлено, что наиболее устойчивые, а следовательно и наиболее аффективные измельчающие режимы движения загрузки реализуются при значениях безразмерного радика барабана |-,/й5 0,5 и больших значениях к из диапазона докритических переда точных отношений.

При теоретическом определении зоны оптимальных с точки ире ния эффективности измельчения значений основных конструктивно-теши логических параметров величина удельной мощности, потребляемой ваг рузкой, является основным критерием оценки ¡значений указанных пар -метров. Чем вита величина удельной мощ-юсти, потребляемой вагруеюи, а следовательно, расходуемой на измельчение, тем эффективнее йзмтль чение и вьше твердость материалов, которыо можно измельчать при аио ранных значениях конструктивно-технологических параметров.

На основе теоретического исследования величины удельной ммц ности, потребляемой загрузкой, установлено:

- зона оптимальных о точки зрения эффективности иомельчения значь ний основных конструктивно-технологических параметров, установликнмл на основе теоретического исследования величины удельной мощности, потребляемой загрузкой, соответствует следуюцим значениям указанных параметров:

- безразмерный радиус барабана ^/Й ~ Ь,5-и,7;

- коэффициент заполнения барабанов 'Р « 0,5-0,6;

- передаточное отношение к' - О,В К«» , кк(.<0.

- величины удельной мощности, потребляемой загрузкой, а олецояа-телько, расходуемой на измельчение, достигаемые при указанных зцц чэниях конструктивно-технологических параметров, позволяют ислож зовать ПЦМ о указанными параметрами для высокоэффективного намел! чения минерального сырья повышенной твердости;

- указанные значения основных конструктивно-технологических пери мэтров соответствуют всдопдцкому режиму движения загрузка.

Для подтверждения полученных результатов, установления в ты яия указанных параметров на гранулометрический состав готового прм дукта и производительность ПЦМ, з частности, при непрерывно.! ««.-мет, чении минерального сырья швженной твердости, проведены ък.:нерш.^н гальные исследования непрерывного процесса измельчения в ИЩА

Та., как зона оптимальных о точки зрения эффективности и»:,тс и: ченир значений основных конструктивно-технологически* параметров ус ■гановлена на основе теоретического исследований величины удельной «отгости, потребляемой загрузкой, проведены экспериментальные поел;! дования указанной величины при различных режимах движения загруз^! с целью установления действительного характера влияния указанных пари метров на величину сытности, потребляемую загрузкой

Полученные экспериментальные данные о величине мощности, потребляемой загрузкой в водопадном ре/аше, хоропо согласуются с теоретическими значениям! моцности, расчитанными по формуле (14) для выбранных пэраметроЕ стендового образца ПЦМ, что говорит о достоверности теоретических исследований и сделанных на их основе выводах о зоне оптимальных значений конструктивно-технологических параметров.

ССъем подачи материала является важным параметром, который необходимо учитывать r-м проектировании ПЦМ. работающей на проход. 'Объем подачи материала определяет коэффициент заполнения барабана , который при фиксированных передаточном от ошении к и безразмерном радиусе барабана <rt /Ц определяет режим движения з .грузки, а следовательно, интенсивность измельчения и эффективность работы ПЦМ.

Однако, ранее основное внимание уделялось конструкции и пропускной способности питателя без увяэки параметров питателя с объемом подачи материала, пропускной способностью мельницы и режимом ее работы.

Объем подачи, кг/ч

Qn = Hlyrt[36O0K1F.Tl,nl^+ Vî(y-</»»»)] (19)

где JfM - насыпная плотность материала, кг/м3 ;

F^t - площадь выходного отверстия сарабана, м 2 ; «х - коэффициент, учитываюгщй неравномерность подхода материала к выходным отверстиям, связаную с тем, что плоскость поперечного сече-. ния барабана не полностью заполнена материалом. Предположительно

Кх-у

f - Vj/Vj - коэффициент заполнения барабана; V, - общий объем загрузки, м3 ; Vs - объем барабана, м3 ; -

hj- число барабанов;

число отверстий в барабане; %>• - абсолютная скорость крайнего слоя материала, м/о

= Vnt/Vs - коэффициент заполнения барабана только мелющими телами объем, занимаемый мелющими телами без учета пустот между ними, м3 .

Данная формула получена без учета возможности Torot что в выходном слое материала могут оказаться частицы с размерами больше размеров выходного отверстия, однако для учета этого обсто :телъства необходимо -гнать общие законы кинетики измельчения. Формула (19) определяет максимальное значение объема подачи материала при выбранных конструк тиЕно-технологических параметрах, на основании которого выбирается конструкция питателя, обладающего необходимой пропускной способностью.

ПЦМ наиболее эффективны при тонком и сверхтонком измельчении материалов облгдаюшдх рысокой твердостью. Поэтому при экспериментальных исследованиях процесса непрерывного измельчения в ПЦМ, в качестве нем-дьчаемого материала был выбран кварцевый песок - материал, обладав лй указанными качествами.

Для возможного использования результатов экспериментальны*: исследований измельчения кварцевого песка в промышленном и полупромышленном производстве измельчение проводилось до характеристик, требуемых на кварцевый песок для тонкой керамики по ГОСТ 7031-75.

Для промыяленных и полупромышленных ПЦМ, работают« в непрерывном режима, необходима увяз!« величины производительности с интенсивностью измельчения материала. Необходимо установление зоны оптимальных значений конструктивно-технологических параметров, в которой достигается Еысокая производительность измельчения при требуе-мсм гранулометрическом составе готового продукта эа один проход мате ■ риала, что ведет к иск-точению из технологической линии стадии класс и-фшиции после измельчения, снижению энергоемкости производства, а в целом - к снижению себестоимости производство

Тагам образом, имеется два параметра оптимизации: производительность и эффективность измельчения. Поэтому для планирования эксперимента использован метод симплекс-планирования - метод, позволяющий искать оптимум с учетом несколтчих критериев и ксыль-аовать информацию, полученную от поставленных опытов, для 1 эрректн-Роеки условий последующего опта, что,ведет к уменьшению числа опытов при поиске оптимального значения функции отклика.

В качестве функции отклика выбрана удельная производительное« (пасса готового продукта эа единицу времени, отнесенная г. еяу помольных камер).

В качестге контрольного параметра выбрана эффективность ии мельчения Е ( отношение содержания продукт-'1 требуемого гранулометрического класса к объему выходного продукта, %).

В качестве факторов планирования выбраны следуклцие: ксъф-Фнциент заполнения барабана ^ , коэффициент перегрузки , ми дуль передаточного отношения |К1 , ииркна выходного отверстнл Ь . Эти факторы оказывает влияние и на удельную производительность $ , и кч эффективность ичмэльченип Е .

Результатом .использования метода симллеке-планировашы при проведении экспериментальных исследований било достижение "почти стационарной области" - области оптимальных значений г н Е в ча висимости от параметров у , Iк \ , ге , К .

Проведенные экспериментальные исследования явились оеноьой для установления влияния конструктивно-технологических парам*трон на эффективность измельчения и производительность ПЦМ при неирериз -ном измельчении минерального сырья повышенной твердости.

Зависимость удельной производительности от кинематич-ьких и технологических параметров:

<\ => - 0, 05 + 19,85 у. + 10,61 1К12 + 79,56 1К1 - 997,25 ( + 1015,71 Ь 0,25 + 22,64 « +0,2151 (:;П)

Зависимость эффективности измельчения от кпнемагич;'к,к » технологических параметров:

Е - - и,И + 16,3 У - 14,82 |К|г + 61,78 |К| - 110,6.*/- ЙБ,35 Ь - 0,07 + 6,0 05 + 1,857 (21) Полученные уравнения мнокественной регрессии свидетельствуют о том, что удельная производительность и эффективность измельчения находятся в параболической зависимости от выбранных кинематических и технологических параметров.

На основе экспериментальных исследований зависимости удельной производительности и эффективности измельчения при непрерывном измельчении определены следующие оптимальные значения конструктивно-технологических параметров:

- передаточное отношение К -0,8 К„р , Ккр < 0; •• коэффициент заполнения барабана ^ - 0,6-0,6;

- коэффициент перегрузки зе ъ 40;

- ширина выходного отверстия Ь - 0,4-0,6 мм.

Достоверность указанных знач.ний подтверждена экспериментальными исследованиями роста удельной поверхности измельчаемого материма то числа проходов.

Ранее, на основе методики определения условий существования различных режимов движения загрузки и теоретического исследования величины удельной мощности, потребляемой загрузкой, установлены следующие оптимальные значения основных конструктивно-технологических пара-петров:

безразмерный радиус барабана - 0,5-0,7;

передаточное отношение К - 0,8 К»р , К„р < 0;

- коэффициент заполнения барабана 'Р - 0,5-0,6. Экспериментальные исследования величины мощности, потребляемой загрузкой, подтверждай- теоретическую зависимость удельной моедости ог указанных параметров, н следовательно, достоверность оптимсшкых значений указанных параметров.

Определение на основе теоретических и экспериментальных исследований оптимальные значения коэффициента заполнения барабана '/> и передаточного отношения К совпад^чт, что подтверждает их достоверность.

Таким образом, на основе теоретических и зкспеоикентальных исследований установлены оптимальные значения конструктивно-тохноло-гичеслсих параметров ЩМ для непрерывного измельчения минерального сырья повышанчой твердости:

- безразмерный радиус барабана Ъ/К - 0,5-0,7;

- передаточное отношение К - 0,В , Ккр * О; ■ коэффициент заполнения барабана ^ - 0,5-0,6;

коэффициент перегрузки ^ 40;

- пирина выходного отверстия Ь - 0,4-0,6 мы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В диссертационной работе дано новое решение актуальной

научной задачи ЕЫбора оптимальных параметров планетарной центробежной мельницы дли непрерывного измельчения минерального сырья повышенной твердости с целью повышения ее производительности и эф[ектпакости измельчения. Выполненные исследования позволяют сделать следующие ВЫВОДЫ:

1. ¿{аиболее производительные и эффективные режимы работы ГЩН в непрерывном режиме при тонком измельчении минерального сырья повышенной твердости соответствуют следующим значениям конструктивно-технологи-чвскиг параметров:

- безразмерный радиус барабана И //? =» 0,5 - 0,7;

- передаточное отношение К <= 0,8 К*Р , К*? < 0; '

- ¡'.сНФициэнт заполнения барабана <-р - G,5 - 0,6;

- коч'^ч'.гтг.ент перегрузки v. > -iO;

- пряна выходного отвесстия Ь = О, 4 - 0,6 (At.

? Величины удельной мощности, пэ."р<гбдя<гмой загрузкой, а следовательно, расходуемся на изнельчение, достигаемые при указанных значениях коне-груктиЕЦо-техиодогичзсмта параметров, позволяют использовать Т.}И с указанными параметрам) для высокоэффективного измельчения h -яеральног'., сглэъя позьгаэнной твердости.

3. Указанные ¡значения безразмерного радиуса барабана rt/Q , передаточного отношения '< и коэффициента заполнения барабана <р соэт-.'-.-•""rcTbyjiT водопэному режиму двитигага гагрузки.

1. 7';ojí:í:.¡i производительность пляивтарно-цгнтробв.иаой ¡'елькицч на у.; дитен в tapaCanracRoíl гопязюсотн от укяаяянкх лзргкихооз.

2. 0;'.ит!1о-пгсг,м;,ле,лн1г.': oftpa&cq И?.1> гаютру-гстн -техьо-огичвеки» r.a.;-c!.:rpu imcporo соогветсгег^с ус тел юз лепным а .•Kisc-ípttuiitüHiiort for? слт:<уалышм значениям утагвгешх параметров, принят ¡; пчкш¿-о»» • mío ГШо "ФГСОД'ГЫ" при подготовке сырья для производства керамики н г.гдег.ий us технического стекла из кварцевого песка вскрият/г поре ц Угсрьевсксро шеторомденш. Рвсчзтаий годовой 3kouow«vckh¡» ■•••¡Нем 1 i' внедрения опытно-прс>/ътяленного образца -Оставит 450,5 тыс. ¡>убл;п а ¡'.nraje г.

Ссозпье пололгнил диссертации неди.ьэлы ь следу »дик ¡члмгяч: 1. Дсбро'срс.кии Г. Л. , .Ьлксберг JLIL , РсДвн Л.R Опредол" 'ПИг i i .>•

ре/яноа дтмгекия загрузки л н;га;<ет?рно~цл!; .iou '. г¡nut-с вср:нкакьч!-лет сеяк<ь - ¡'эо. вуеоь, Горкл журнал, (I П, w?. г

Х.^рийсроиМ Т.Д.. Лянс-бс-рг Д. II , ТЪСик А-К Опредаг-лпе (¡г.вш.( г'.. поз /[.г.л.-'.еяня загрузки в барабанах шюгобарабанной ГЩМ с ь ípi iik.-jj:;, v..~út осями. - Иве. вузов, Горный мурнад, И 1, 1993 г.

3. Рабин А. R Методика определения типа ре мша движения аагрузки в барабанах планетарной центробежной >;елымцы. - Тез. доклада на М-.-лд/

народной межя/аовскоЯ научно-технической конференции, Москва, 1592 г. ■4. Деброборскнй Г. А. , Лянсберг ЛИ, Рабин А. К Экспериментальное исследование зависимости величины мощности, потребляемой загрузкой, от коэффициента заполнения барабанов планетарно-цектро6ег«ной мельницы при водопадном релиме двилмнчя вагруэки. - Сб.: Работы молоди ученых, аспирантов и студентов Ш1 , II , ИГК, 1993 г. 5. Рабин А.К Определение объема подачи материала в барабаны плань-тарно-центроСеяюй ь.г 1ьницы, работающей на проход. - Сб.: Работы молодых ученых, аспирантов и студентов МГ11. , М. , ЫГИ, 1993 г.

Им.тяяо в печать 2:2.11.52 г. Формат 60x30/15

'"■'¿ем 1 печ. л. Тираж 100 зкз. Закаа N

Тгл-щ эфич Московского горного института. Ленинский проспект, 6