Противокаскадная износостойкая футеровка барабанных мельниц

Предлагаемая к рассмотрению разработка относится к технике измельчения материалов, в частности к футеровкам барабанных мельниц, и может быть использована в горно -добывающей, химической и строительной промышленности. Специалисты на многих предприятиях, использующих технологию измельчения, хотели бы не только увеличить ходимость футеровки, а значит межремонтный период всей технологической секции, но и увеличить при этом производительность мельниц, а значит эффективность измельчения, улучшить качество продукта, снизить энергопотребление и т.д. Как решить эти задачи изменив только подход к конструированию и дизайну футеровки мельниц? 

 

Футеровка мельниц расположена на внутренней поверхности барабана и состоит из чередующихся бронеплит и выступов на них. Служит для защиты базовых узлов барабана мельницы от износа и  благодаря различной геометрии участвует в технологии, влияет на эффективность и качество измельчения. В зависимости от стадий измельчения применяется стальная или чугунная футеровка, резинометаллическая или из износостойкой резины, по профилю лифтерная, волновая, каблучковая и т.д. Смотри Рис. 1.

При измельчении в мельнице происходят всего три процесса: дробление, смятие и истирание материала. Других механических воздействий на измельчаемый материал нет. И все эти процессы становятся возможными благодаря кинетической энергии махового момента, передаваемому материалу при вращении барабана мельницы. Тогда логично предположить, что основной нашей задачей в вопросах увеличения производительности мельниц и ходимости футеровки за счет повышения эффективности измельчения является создание дополнительных встречных и поперечных потоков движения породы и мелющих тел в барабане мельницы. Такое решение более полно использует кинетическую энергию движения потоков материала внутри мельницы, и тем самым приведет к существенному увеличению процессов дробления, смятия и истирания.

 

Предлагаемая футеровка (смотри Рис. 2), я ее назвал противокаскадной, потому что она создает потоки, направленные против (навстречу) каскадному движению материала, также расположена на внутренней поверхности барабана, на штатном креплении, через штатную рассверловку отверстий, и состоит из чередующихся плит футеровки и выступов на них. Лифтерных или волновых. По материалу и применению не отличаются от обычной футеровки. Но выступы наклонены под острым углом к оси барабана и при вращении мельницы образуют составляющую силу F = Fа + Fв, которая состоит из суммы сил, направленных перпендикулярно к выступам Fа и вдоль выступа Fв. Суммарно сила F направлена против движения  основного потока породы и мелющих тел в нижней части барабана мельницы (на 7–3 часах).

При этом самый сильный - лобовой износ выступов от удара руды и мелющих тел при вращении барабана переводится в более щадящий - износ скольжения материала, тем самым увеличивается ходимость выступов. Это тоже плюс.

Частицы материала перекатываясь вдоль наклонного выступа проходят больший путь, чем вдоль выступа, расположенного параллельно оси мельницы. Естественно, скорость движения материала во впадинах футеровки, т.е. ниже выступов, замедляется в сравнении со скоростью движения потока материала над выступами. Такое движение создает эффект «самофутеровки» - защиты породой футеровки во впадинах ниже выступов, за счет замедления скорости движения материала в этих «карманах-впадинах» футеровки. То есть, футеровка во впадинах должна ходить дольше. И это плюс. 

Конечно, движение материала замедляется в нижней части барабана с    7-00 до 3-00 час (смотри Рис. 3), как и говорили, на высоту выступов по сравнению со скоростью движения основного потока материала выше выступов в мельнице от загрузки к разгрузке (за счет насыпной массы материала). Высота загрузки породы в мельнице с высотой выступов в примерном соотношении 1 к 10-12. Вследствие этого, на границе выступов за счет этой разности скоростей движения породы и мелющих тел, создаются новые встречные потоки материала в направлении оси мельницы. То есть, возрастают процессы смятия и истирания в пограничных зонах движения встречных потоков. Это тоже плюс. 

 

В верхней части потока материала в мельнице (на 3 часа и выше, где насыпная масса становится меньше за счет полета материала в воздухе) также возрастают интенсивные встречные столкновения в поперечных и продольных слоях движущегося измельчаемого материала. Смотри Рис. 3. Это вызывает образование составляющей усилий в каждом порядном кольце футеровки с наклоненными выступами, направленными против основного перемещения каскадного потока материала. Процесс протекает с образованием конусообразных потоков материала в каждом ряду наклонной футеровки. Это доказывает проведенное программное математическое моделирование. При этом нагрузки в каждом ряду пояса футеровки для разных моделей существенно отличаются (49%, 35%, 88%, 25%), смотри таблицу на Рис.4 (последний столбец) при одинаковой потребляемой мощности привода (третий столбец). Это подтверждает, что силы, направленные против движения  основного потока породы и мелющих тел в каждом ряду футеровки разные, т.е. мы создали дополнительные встречные и поперечные потоки материала. Направление вращения материала в таких конусах зависит от угла наклона выступа (расположение футеровки зигзагообразно или параллельно друг другу в каждом ряду). Данный эффект повышает интенсивность измельчения, увеличивая в сравнении с прямолинейными вдоль оси мельницы выступами футеровки, процессы дробления, смятия, истирания. Это тоже плюс. А также снижает вероятность попадания материала на пустую, оголенную футеровку в нижней части подошвы каскадного потока (переброс дальше подошвы), продляя срок службы футеровки. И это плюс. 

 

Главное отличие общего принципа предлагаемой противокаскадной наклонной футеровки – отсутствие непрерывной винтовой линии выступов, каждый ряд футеровки по барабану должен разрывать линию наклонных выступов, смещая их в сторону. Для длинных мельниц возможно расположение наклонных выступов на два ряда футеровки. Для увеличения ходимости футеровки торцы выступов в местах разрыва между рядами футеровки, должны перекрываться друг с другом, создавая «карманы» во впадинах или «зигзаги». При достаточной стойкости футеровки «перекрытия» линий выступов по торцам не обязательны. Как говорилось выше, можно изменять потоки в сопряжении «стенка – барабан» для увеличения ходимости футеровки, на стыке этих узлов за счет эффекта самофутеровки. Уже упоминалось, наклоном выступов существенно снижается их лобовой износ, в пользу износа скольжения. А это явное увеличение ходимости футеровки тоже плюс.

Как оказалось, можно при наклонном расположении футеровки увеличивать и шаг выступов. Не до 0,5 м, как при прямолинейно футеровке, а до 1,0м. С чем это связано? С тем, что при наклонных выступах угол выгрузки по длине выступа разный. А так, как материал на торце выступа расположен под углом, он стремится скатиться вниз, а не выгрузиться. Это дает доли секунды и выгрузка происходит гораздо выше, почти на 12-00 или 12-30 часах. Что увеличивает эффективность использования кинетической энергии падения материала при большей высоте подъема. Это тоже плюс.

И есть еще один эффект, который позволяет однозначно увеличить ходимость футеровки. Это то, что при увеличении шага можно увеличить толщину и ширину каждого элемента футеровки, не отнимая полезного объема у мельницы простым перераспределением материала. Это огромный плюс для увеличения межремонтного периода.

Вывод. 

Предлагаемая схема наклонных к оси мельницы под острым углом выступов футеровки, позволяет изменяя угол находить наилучшие параметры помола для различных пород. Можно изменить наклон первого и последнего рядов футеровки на зеркальный. Движение потока породы в сопряжении «стенка-барабан» мельницы будет другим, менее интенсивным, что способствует увеличению срока ходимости футеровки торцевых стенок и решеток. Возможно изменение футеровки в рядах на «зигзагообразную» линию – каждый ряд как зеркальное отражение предыдущего. Процесс измельчения в мельнице будет более эффективен по сравнению с параллельными оси мельницы выступами футеровки. Можно получить эффект «плужковой футеровки в мельницах самоизмельчения. Потоки можно направить и в сторону торцев мельницы и в обратную, в зависимости от задачи. Можно принять схему одностороннего наклона выступов каждого ряда футеровки по барабану. 

Все это дает инструмент в руки технологов-обогатителей для поиска оптимальных режимов измельчения для конкретных пород в зависимости от физико-механических свойств измельчаемой породы, типа мельницы, технологии обогащения и иных факторов. Не только путем подбора высоты и ширины выступов, как раньше, но и шага выступов, угла наклона выступов, направления наклона, чередования направлений наклона выступов, в том числе с учетом направления вращения барабана мельницы. Футеровка для мельниц правого вращения может быть установлена на мельницы с левым вращением. Есть и другие плюсы. Но главный, увеличение эффективности процесса измельчения - неоспорим. Естественно и снижение удельного энергопотребления, увеличение ресурса футеровки и повышение производительности мельницы, в результате образования дополнительных встречных потоков материала в мельнице, которые увеличивают процессы дробления, смятия и истирания, максимально используя кинетическую маховую энергию вращения барабана мельницы. 

 

Таким образом, суммируя все плюсы противокаскадной футеровки, можно с уверенностью утверждать, что при проведении опытно-промышленных испытаний возможные риски ничтожно малы. На сегодняшний момент компанией ООО «ХК ИНТРА ТУЛ» проведены маркетинговые исследования рынка потенциальных потребителей. Проведены презентации на ряде ГОКов. Ведутся переговоры по возможности проведения опытно-промышленных испытаний.

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта. Благодаря им мы улучшаем сайт, обслуживание и товары.