Способ измельчения материалов во вращающемся барабане мельницы магнитомягкими измельчающими телами - RU2347618C2

Описание

Изобретение относится к дезинтеграции материалов и может быть использовано для измельчения сырья в процессах его переработки.

Известен способ измельчения руд в шаровой мельнице, низкий КПД (до 1%) которого обусловлен «мертвой зоной» шаров, в которой до 30% измельчающей загрузки не участвует в процессе разрушения материалов (Справочник по обогащению руд. Подготовительные процессы. М.: Недра, 1972, т.1, стр.327).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ дезинтеграции руды с интенсификацией ее измельчения воздействием электромагнитов на циркуляцию шаров в мельнице (Борисков Ф.Ф., Свалов С.А. Интенсификация измельчения руд путем электромагнитного воздействия на характер циркуляции шаров в мельницах. Энергетические воздействия в процессах переработки минерального сырья. Сб. научн. тр., Новосибирск, ИГД СО АН СССР, 1987, стр.3-7). Этот способ измельчения материалов во вращающемся барабане мельницы магнитомягкими измельчающими телами характеризуется тем, что электромагниты применяются для захвата и подъема магнитомягких шаров при подключении к источнику тока и сброса их в полость барабана мельницы с оптимальной высоты на измельчаемый материал при отключении от источника тока. Электромагниты, которые закреплены на барабане и движутся синхронно с ним, притягивают шары с образованием комков и при подъеме их снизу мельницы до оптимальной высоты повышают величину вращающего момента барабана. Для преодоления этого момента, направленного против вращения барабана двигателем, требуется увеличение мощности двигателя и повышенный расход энергии.

Отключение электромагнита от источника тока при достижении шарами оптимальной высоты приводит не только к положительному действию - к интенсификации измельчения материала за счет ликвидации «мертвой зоны» и падения шаров с оптимальной высоты, но и к отрицательному явлению - к удару обрушающимися комками всех шаров по барабану, что приводит к сильным периодическим нагрузкам на барабан и опоры мельницы.

Предлагаемое изобретение решает задачу повышения надежности работы мельницы.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, состоит в снижении величины периодических нагрузок на барабан и опоры мельницы.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе измельчения материалов во вращающемся барабане мельницы магнитомягкими измельчающими телами, например шарами, включающем их захват и подъем на высоту магнитной силой притяжения электромагнитов, закрепленных на барабане, и сброс шаров в полость барабана при отключении электромагнитов от источника тока, согласно изобретению электромагниты закрепляют на барабане по винтовой линии со сдвигом на угол α, определяемый по выражению: α=k(0,95÷1,05)π/n-1, где к - целое нечетное число; n - количество электромагнитов, причем, электромагниты, опускающиеся вниз мельницы, подключают к источнику тока в пределах центрального угла β=10÷40° при измерении угла от вертикального луча с вершиной, совпадающей с осью вращения барабана против направления движения барабана, электромагниты, поднимающиеся вверх, отключают от источника тока в пределах центрального угла γ=90÷135° при измерении угла от вертикального луча по направлению вращения барабана.

Размещение n электромагнитов на барабане мельницы по винтовой линии со сдвигом на угол α, определяемый по выражению:

α=k(0,95÷1,05)π/n-1 уменьшает в n раз массу шаров, притянутых к каждому электромагниту, и создаваемый шарами дополнительный вращающий момент.

Зависимость α=k(0,95÷1,05)π/n-1 содержит идеальные значения, равные π, 3π, 5π и т.д., когда первый и последний электромагниты, закрепленные соответственно около загрузочного и разгрузочного отверстий барабана, сбалансированы в мельнице. При α меньше k0,95π/n-1 и больше k1,05π/n-1 происходит увеличение дисбаланса, что осложняет работу мельницы за счет повышения ее вибрации.

Подключение к источнику тока электромагнитов, движущихся внизу мельницы, на угловом расстоянии β больше 40° от вертикали при измерении углов против направления вращения барабана, повышает расход энергии на работу электромагнитов в то время, когда шары под влиянием силы скатывания и вращения барабана мельницы перемещаются к вертикали. При подключении электромагнитов на угловом расстоянии β меньше 10° от вертикали (при измерении углов в том же направлении) магнитное поле может не захватить часть шаров, что снизит производительность измельчения. Отключение тока в электромагнитах при подъеме шаров на центральный угол γ меньше 90° от вертикали при измерении угла по направлению вращения барабана приводит к тому, что часть шаров не будет поднята на оптимальную высоту. В этом случае для оптимизации циркуляции шаров потребуется увеличение числа оборотов барабана мельницы с повышением расхода энергии на ее работу. Подъем шаров над горизонталью на угол γ больше 135° от вертикали при измерении углов по направлению вращения барабана может перевести работу мельницы в режим махового колеса, когда шары прижимаются центробежной силой к внутренней поверхности барабана и не участвуют в процессе измельчения материала.

Увеличение k в зависимости α=k(0,95÷1,05)π/n-1 приводит к повышению количества витков винтовой линии, по которой расположены электромагниты, и к дальнейшему снижению дисбаланса барабана от увеличения числа сбалансированных электромагнитов.

Режим управления кинематикой и динамикой шаров наиболее четко выполняется при использовании шаров, изготовленных из магнитомягких материалов, например из шарикоподшипниковой стали.

Пример 1. На барабане шаровой мельницы закреплены по винтовой линии 5 электромагнитов для захвата, подъема и сброса ферромагнитных шаров в полость барабана с оптимальной высоты на измельчаемый материал. Масса шаров распределяется по барабану по 5-ти участкам со снижением ее в 5 раз при падении на измельчаемый материал, т.е. до 6,8 т применительно к мельнице МШР 3200×3100 с шаровой загрузкой 34 т. Ударные нагрузки на барабан и опоры мельницы снижаются также в 5 раз по сравнению с прототипом.

Пример 2. При k=3 на барабане трубной мельницы закреплены по винтовой линии 10 электромагнитов. Угол α между электромагнитами повысился до 60° (с 20° при k=1). Электромагниты образовали 1,5 витка на барабане мельницы. Вращающий момент шаровой загрузки снижается за счет того, что два электромагнита уравновешивают два других электромагнита из четырех, находящихся на противоположной стороне барабана.

Реферат

Изобретение относится к дезинтеграции материалов и может быть использовано для измельчения сырья в процессах его переработки. Способ измельчения материалов во вращающемся барабане мельницы магнитомягкими измельчающими телами, например шарами, включает их захват и подъем на оптимальную высоту магнитной силой притяжения электромагнитов, закрепленных на барабане, и сброс шаров в полость барабана при отключении электромагнитов от источника тока. Электромагниты закрепляют на барабане по винтовой линии со сдвигом на угол α, причем электромагниты, опускающиеся вниз мельницы, подключают к источнику тока в диапазоне центрального угла β=10÷40° при измерении угла от вертикального луча с вершиной, совпадающей с осью вращения барабана против направления движения барабана, а электромагниты, поднимающиеся вверх, отключают от источника тока в диапазоне центрального угла γ=90÷135° при измерении угла от вертикального луча по направлению вращения барабана, при этом угол α определяют по выражению: α=k(0,95÷1,05)π/n-1, где k - целое нечетное число; n - количество электромагнитов. Изобретение позволяет снизить величину периодических нагрузок на барабан и опоры мельницы.

Формула