Барабанные мельницы

Министерство образования и наук Украины

Криворожский  технический университет 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат

по технике  и технологии обогащения полезных ископаемых

«Барабанные мельницы» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

План 

1. Определение  «барабанная мельница», классификация.

2. Схема измельчения материала в барабанной мельнице.

3. Использование барабанных мельниц.

4. Недостатки  барабанных мельниц.

5. Выводы.

6. Литература. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Шаровые барабанные мельницы - машины измельчения преимущественно истирающего действия, ударные воздействия на измельчаемый материал оказываются в результате падения мелющих тел при вращении корпуса. Способ измельчения сыпучих материалов методом истирания и удара позволяет получать готовый продукт высокой дисперсности. Возможность производства тонкомолотых материалов различного происхождения в промышленных объемах позволила вывести на качественно новый уровень развития химическую и фармацевтическую промышленность, производство строительных материалов, цемента и т.д.      Барабанные мельницы используются при производстве цемента, извести, гипса, керамических изделий и т.п. для измельчения материала до частиц размером менее десятых долей миллиметра. Процесс помола отличается большой энергоёмкостью и стоимостью.

   В барабанных мельницах материал измельчается с помощью внутриполого вращающегося барабана. При вращении мелющие тела (шары, стержни) иизмельчаемый материал (называемые «загрузкой») сначала движутся по круговой траектории вместе с барабаном, а затем падают по параболе. Часть загрузки, расположенная ближе к оси вращения, скатывается вниз по подстилающим слоям. Материал измельчается в результате истирания при относительном перемещении.

     В промышленности строительных материалов барабанные мельницы получили наибольшее применение.

     Барабанные мельницы классифицируют по:

- режиму работы – периодического и непрерывного действия;

- способу помола – сухого и мокрого помола;

- характеру работы – мельницы, работающие по открытому изамкнутому циклу;

- форме мелющих тел – шаровые, стержневые и самоизмельчения (без мелющих тел);

- способу разгрузки – с механической и пневматической разгрузкой;

- конструкции загрузочного и разгрузочного устройства – с загрузкой и выгрузкой через люк, через полые цапфы и с периферийной разгрузкой;

- конструкции привода – с центральным и периферийным приводом.

     Благодаря простоте конструкции, высокой надежности и возможности легко регулировать степень измельчения, шаровые барабанные мельницы активно использовались сто лет назад в производстве различных материалов. И хотя патенту на изобретение шаровой барабанной мельницы классической конструкции уже более 180 лет, инженерно- технические решения, реализованные в ней, остаются актуальными и в наше время - большая часть сыпучих материалов перемалывается именно на шаровых барабанных мельницах.

     Свое название шаровые барабанные мельницы получили от формы корпуса и конфигурации мелящих тел. Корпус барабанной мельницы представляет собой цилиндр с горизонтальной осью вращения. Внутри корпуса находятся мелющие тела округлой, сферической либо цилиндрической формы и измельчаемый материал. При вращении корпуса мелющие тела перекатываясь, истирают обрабатываемый материал, ударные воздействия оказывается падающими шарами либо мелющими телами другой формы (например, стержни, ролики и т.д.). 
 
 
 

Рис. 1

Шаровая мельница, используемая в стекольном производстве для измельчения кварцевого песка  
 

     Рассмотрим подробнее конструкцию, а также схему измельчения материала в шаровой барабанной мельнице.

     Барабан современной шаровой мельницы представляет собой сварную конструкцию из листовой стали, внутренняя поверхность, которой футерована съемными броневыми листами.

Рабочими  частями (мелющими телами) шаровой мельницы могут служить шары, стержни и  другие тела, которые поднимаются вращающимся барабаном до некоторой высоты, а затем падают и таким образом производят работу по измельчению материала ударным методом. Также вращение корпуса - барабана вызывает движение шаров, которые, перемещаясь, истирают обрабатываемый сыпучий материал (Рис. 2). 
 
 
 

Рис. 2

Движение  шаров в барабанной шаровой мельнице 

      
 

     В зависимости от конструкции шаровой барабанной мельницы, скорости вращения барабана, загрузки корпуса мелющими телами, свойств обрабатываемого материала ударное либо истирающее воздействие на обрабатываемый материал становится преобладающим. Так при загрузке корпуса барабанной мельницы мелющими телами на 60% объема барабана истирающее воздействие на обрабатываемый материал усиливается.

В целом  по характеру разрушения материалов шаровые барабанные мельницы – это агрегаты измельчения истирающе-ударного действия.

     На Рис.3 показана схема шаровой барабанной мельницы непрерывного действия, применяемой для тонкого помола негашеной извести. Молотая негашеная известь, прошедшая обработку на шаровой барабанной мельнице использовалась в производстве силикатных и пеносиликатных изделий. Именно шаровые мельницы непрерывного действия указанной конструкции наиболее часто используются на предприятиях различных отраслей промышленности, где имеется потребность в больших объемах тонкодисперсных материалов.

Рис. 3

Схема шаровой мельницы непрерывного действия фирмы «Zemag – Zeitz»

1 –  корпус; 2 – бронеплиты; 3 – загрузочная  течка; 4 – выгрузочная течка;

5 –  перфорированная стенка; 6 – зубчатое  колесо; 7 – сито. 

     В настоящее время шаровые барабанные мельницы широко используются в производстве цемента, гипса, извести для нужд строительной индустрии, в металлургической и горно-обогатительной промышленности, а также в производстве некоторых видов строительных материалов, таких как ячеистый бетон автоклавного твердения, сухих строительных смесей и т.д.

Шаровые барабанные мельницы отличает простота и надежность, чем, прежде всего, и  объясняется их широкое распространение. Процесс помола, происходящий в шаровой барабанной мельнице, хорошо изучен. Найдена линейная зависимость между продолжительностью помола и увеличением удельной поверхности размалываемого материала.

    Однако шаровым барабанным мельницам присущи и существенные недостатки.

     Основными недостатками шаровых мельниц являются: относительно большой намол металла на тонну полученного продукта. Так в среднем при мокром помоле кварцевого песка расход металла на тонну измельченного материала в среднем составляет 3-4 кг, а при сухом помоле 1.5-2.5 кг. По причине абразивного износа мелющих тел через каждые 150 – 200 ч работы мельницы производится их догрузка. Полную замену мелющих тел обычно осуществляют уже через 1800 – 2000 ч работы мельницы. Также существенным недостатком шаровых барабанных мельниц является малая интенсивность воздействия мелющих тел на обрабатываемый материал, что вынуждает значительно увеличивать время помола для получения материала заданных гранулометрических характеристик. Для компенсации относительно слабого ударного и истирающего воздействия мелющих тел на обрабатываемый материал и соответственно повышения практической производительности шаровых барабанных мельниц приходится увеличивать объем барабана, что приводит к значительному увеличению материалоемкости и энергонагруженности оборудования. К тому же необходимо учитывать, что даже при значительном увеличении объема барабана и соответственно габаритных размеров мельницы, коэффициент заполнения мелющими телами обычно не превышает 0.35-0.4. Перспективы дальнейшего развития шаровых барабанных мельниц также сдерживает и высокий расход электроэнергии, составляющий в среднем 35-40 кВт/ч на тонну полученного продукта.

     Таким образом, остается признать что, несмотря на широкое распространение, надежность и неприхотливость, шаровые барабанные мельницы не в полной мере отвечают концепции развития современного технологического оборудования.

Снижение  энергоемкости рабочих процессов  с одновременным повышением долговечности  рабочих органов, сокращение материалоемкости оборудования, повышения эффективности воздействия на обрабатываемый материал трудно достижимо  в шаровых барабанных мельницах традиционной конструкции в силу относительно малой интенсивности воздействия на обрабатываемый материал.

И все  же, несмотря на перечисленные недостатки присущие шаровым барабанным мельницам, именно их применение позволило получать в промышленных масштабах механоактивированные материалы высокой дисперсности.

     Механоактивация без сомнения является одним из наиболее перспективных направлений повышения полезных свойств вяжущих веществ. Получение портландцемента в промышленных масштабах стало возможным именно благодаря массовому применению шаровых барабанных мельниц, используемых для помола цементного клинкера. Именно от степени помола цементного клинкера во многом зависят основные свойства портландцемента.

     Механическая активация твердых веществ методом истирания и удара приводит к увеличению удельной поверхности, участвующей в разнообразных реакциях, позволяет значительно ускорять процессы диффузии веществ, оказывает влияние на структуру поверхности частиц. 

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      

Выводы 

     Итак, шаровые барабанные мельницы - машины измельчения истирающего и ударного действия. Шаровые барабанные мельницы позволяют производить грубый, средний и тонкий помол твердых, сыпучих материалов. Несмотря на относительно слабое воздействие на обрабатываемый материал, громоздкость и высокое энергопотребление, шаровые барабанные мельницы получили широкое распространение в различных областях производственной деятельности и продолжают использоваться в наши дни. Основная масса сыпучих материалов различного происхождения перемалывается именно на шаровых барабанных мельницах. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ЛИТЕРАТУРА 

1. Бауман  В.А., Клушанцев Б.В., Мартынов В.Д., Механическое оборудование предприятий  строительных материалов, изделий  и конструкций.- М.:Машиностроение, 1981.

2. Борщевский  А.А, Ильин А.С., Механическое оборудование  для производства строительных материалов, изделий и конструкций.- М.: Высшая школа, 1987.

3. Васильев  В.Г., Гиберов З.Г., Механическое оборудование  предприятий строительных индустрий.  Методические указания к курсу,  курсовому проекту. - М.:1997.

4. Сапожников  М.Я., Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций. - М.: Высшая школа, 1971.