Обгрунтування конструктивних параметрів та режимів роботи млинів примусового подрібнення з обертальним інтенсифікатором

 

де відносна деформація   при заданій напруженості   визначається із виразу  ; D=20 Мпа – експериментально визначений для багатьох руд модуль деформації; величина  ;  ;   – кути тертя кусків між собою під час руху та з поверхнею інтенсифікатора у стані спокою;  >1 – запас деформації футерівки;  - модуль Юнга футерівки; DС – найбільший розмір кусків; Rб – радіус барабана. 

Встановлено, що для розколювання часток розміром d середній тиск повинен перевищувати 

 

де   – межа міцності при стисканні; Е – модуль Юнга кусків розміром DС. 

отримані вирази необхідних для ударного руйнування частот обертання млинів. 

На основі опрацювання експериментальних даних отримана статистично вірогідна модель механічних характеристик млина як ряд Фурьє вигляду 

 

де   – середній момент характеристики;   – коефіцієнт заповнення барабану;   – кут розташування інтенсифікатора;   – визначена в результаті перевірки на значущість та точність доцільна кількість гармонік;  =2 – усталена частота обертання млина в долях криичної;   – поточне значення частоти. 

Форма механічних характеристик млинів – на рис. 2. встановлено, що для забезпечення надійного запуску млини із надкритичними частотами обертання повинні мати коефіцієнти заповнення вище 0, 6... 0, 7, а вісі обертання інтенсифікаторів – не виходити за межі четвертого квадранту системи координат. Впровадження рекомендацій зменшить моменти зрушення млинів до рівня 10... 30% від усталених (рис. 3), що знижує вимоги до пускових моментів привода і дозволяє використання в ньому двигунів нормального виготовлення з відносно меншими пусковими струмами. Одночасно забезпечується практично мінімальний рівень середнього моменту, що скорочує термін розганяння млинів і збільшує допустиму кількість пусків підряд. 

Один з напрямків підвищення питомої продуктивності – низькочастотне примусове подрібнення, для чого кут розташування інтенсифікатора млинів з докритичними частотами обертання в усталеному режимі повинен бути у межах другого квадранту і близьким до 3р/4. Це істотно підвищує момент опору внутрішньомлинового завантаження (а відтак і продуктивність) тихохідних млинів без принципових змін у конструкції, однак супроводжується підвищенням моментів зрушень до рівня 120... 130% і погіршенням форми механічних характеристик. Покращує ситуацію підвищення моментів двигунів при значних ковзаннях, для чого на рівні винаходу запропонований двигун із спеціальною, розщепленою обмоткою збудження з власною розподіленою ємністю або підключенням зовнішніх конденсаторів (рис. 4). За принципом дії у такій обмотці в асинхронних режимах виникає резонанс, внаслідок чого зростають пускові моменти двигуна. Виготовлення та випробування діючої моделі такого синхронного двигуна підтвердили принципову можливість підвищити асинхронний момент двигунів за рахунок створення та використання резонансних явищ у обмотці збудження. Показано, що для зниження рівня пускових струмів в асинхронних режимах поряд з розщепленням обмотки збудження одночасно слід послабити пускову обмотку як основного споживача реактивної енергії. 

Третій розділ присвячений обгрунтуванню ефективності примусового самоподрібнення руд із вмістом заліза та примусового подрібнення металічними кулями нерудних матеріалів. Зроблений висновок, що значні обсяги переробки руд з вмістом заліза та недостатня ефективність традиційних барабанних млинів вимагають істотного покращання ситуації і замість кульового слід застосувати примусове самоподрібнення у ресурсозберігаючих млинах. Поряд з цим для особливо міцних руд корисне утворення свіжих поверхонь подрібненням циркуляційного навантаження, наприклад, у валкових млинах. Рудногалечне подрібнення доцільно замінити на примусове з використанням галі, скрапу чи куль. Це, на відміну від відомих технологічних схем, навіть при низьких частотах обертання барабанних млинів значно підвищить їх питому продуктивність при одночасній. економії у декілька разів футерівок та покращанні ефективності, особливо при подрібненні циркуляційного навантаження. При випробуваннях млина примусового подрібнення в умовах дослідного стенду Механобрчормета встановлена практично повна відсутність проміжних класів у зливі млина (рис. 5), що значно спрощує класифікацію. У підсумку для руди міцністю до 18 одиниць за шкалою Протодьяконова за вперше створеним класом мінус 40 мкм досягнуті питома продуктивність – 2, 3 т/ (м3год) ; енерговитрати – 40, 65 (кВтгод) /т; приріст класу у зливі млина -39%. 

При подрібненні слюди в умовах дослідного стенду ВНДІнеруда в діючій моделі ресурсозберігаючого млина примусового подрібнення МИР-500х300 для частинок розміром 63... 100 мкм отримана модель характеристичного відношення (ХВ) у вигляді: 

 

XB=40, 13-3, 9х1+7, 41х2-11, Зх3+6, 5х1х2-4х1х3+4, 5х2х3-5, 73х22.

 

Висновки: у млині з металічним подрібнюючим середовищем для частинок -100+63 мкм важко розраховувати на ХВ>70... 75; природну слюду слід подрібнювати у млині примусового подрібнення з пружними футерівкою та подрібнюючим середовищем при видаленні удару та збільшенні тертя, можливо більших циркуляції і заповненні барабана, співвідношенні сировина/кулі -0, 55. Це, на відміну від відомого найліпшого подрібнення у бігунних млинах, підвищує характеристичне відношення до 48 одиниць, тобто на 20%. Справедливість висновку підтверджується і даними табл. 2. 

Одним з актуальних завдань лишається отримання тальків класу мінус 45 мкм з вмістом класу мінус 30 мкм не нижче 97% та мікротальку з вмістом класу мінус 5 мкм  52% при білизні  70%. Встановлено, що досягти цього можна примусовим подрібненням з використанням уралітової галі або куль при заповненні барабана -0, 68 та відношенні сировина/кулі -0, 6. Експериментально у млині МИР-500х300 досягнуті продуктивність 1, 83 т/ (м3год) (що  у 6 разів вище, ніж у кульових млинах)