Принцип работы автогенного Мельница

Процесс измельчения в автогенной мельнице показан на рисунке 10-1а (на примере сухой автогенной мельницы):

После подачи руды с подающего конца мелкие частицы равномерно падают в центр дна корпуса мельницы вдоль волнообразных футеровок на поверхности A и распределяются в обе стороны. Крупные куски в подаваемом материале обладают большей кинетической энергией и стремятся достичь более удаленной стороны; однако некоторые из них ударяются о футеровки в точках A и B и возвращаются на противоположную сторону, что также обеспечивает равномерное распределение крупных кусков. Роль гребневых футеровок на поверхностях A–A и B–B заключается в предотвращении сегрегации подаваемого материала. Частицы среднего размера, возвращающиеся с разгрузочного конца вдоль нижней части стенки мельницы, также равномерно падают в центр дна корпуса, а затем распределяются в направлении футеровок с обеих сторон. Как крупные куски, так и мелкие частицы перемещаются в осевом направлении вдоль дна корпуса, но в противоположных направлениях, что приводит к дробильному действию.

Рисунок 10‑1. Процесс измельчения и перемещение материала в автогенном мельница
а — процесс измельчения в автогенной мельнице; б — условия перемещения материала

Подъемные стержни C‑C и волнообразные вкладыши B‑B оказывают на руду заклинивающее воздействие. Сначала руда заклинивается в точке C‑C, образуя “арку” в осевом направлении, которая постепенно расширяется вверх. “Арка” также образуется между точками B‑B. Таким образом, вся руда в зоне образования арки находится в сжатом состоянии.

По мере вращения руды вместе с оболочкой её положение быстро поднимается, и она стремительно переходит из состояния сжатия в состояние растяжения. Когда сила тяжести руды превосходит центробежную силу, руда отрывается от оболочки и падает. Однако траектории падения частиц разного размера различаются (рис. 10-1b). Поскольку крупные куски имеют больший вес, они начинают соскальзывать с меньшей высоты при подъеме, одновременно истирая и измельчая мелкие частицы, а затем перемещаются во внутренний слой в центре оболочки. Руда среднего размера поднимается вместе с оболочкой на более высокую позицию, а затем скатывается каскадом, при этом куски руды истирают друг друга, образуя каскадную зону. Мелкие куски руды поднимаются вместе с оболочкой на ещё более высокое положение, а затем падают по параболической траектории, образуя зону водопада, где сила удара измельчает руду до мелких частиц. Ещё более мелкие частицы плавают на поверхностном слое. Таким образом, при вращении оболочки в процессе непрерывной циркуляции руда измельчается под действием повторяющихся ударов, истирания и сжатия. Частицы, соответствующие требуемому размеру продукта, выносятся циркулирующим воздушным потоком, проходящим через автогенную мельницу (при сухом измельчении), или выгружаются вместе с водой (при мокром измельчении).

Строительство мокрой автогенной мельницы

Конструкция мокрой автогенной мельницы в целом аналогична конструкции шаровой мельницы и включает в себя корпус, торцевые крышки, футеровку, разгрузочную секцию, секцию подачи, подшипники, приводной узел, систему смазки и т. д. В качестве примера рассмотрим автогенную мельницу мокрого типа размером φ5,5 мм × 1,8 мм (которая с 1985 года успешно эксплуатируется на обогатительной фабрике компании «Лучжун» (Luzhong Mining and Metallurgy Group Company)), конструкция которой показана на рисунке 10‑2.

Подающая тележка (1) представляет собой устройство, которое принимает руду с конвейера и подает её в мельницу. Её верхняя часть представляет собой бункер из сварной стальной пластины, а нижняя часть опирается на четырёхколёсную тележку. Форма бункера должна обеспечивать его устойчивость к ударам крупных кусков руды и одновременно обеспечивать плавный поток руды в мельницу. Дно бункера, непосредственно подвергающееся ударам руды, выполнено плоским. После подачи руды на плоском дне образуется естественная подушка из руды, что полностью исключает прямые удары по бункеру. Поэтому в этом месте не требуется ни твёрдой износостойкой футеровки, ни усиленного дна бункера. Нижняя часть плоского дна выполнена в виде желоба, наклоненного под углом около 40°, что обеспечивает плавную подачу руды в мельницу.

Корпус (4) соединяется с крышкой входного конца (2) и крышкой выходного конца (8), образуя пространство измельчения. Внутри устанавливаются вкладыши, такие как вкладыш входного конца (3), вкладыш корпуса (5), решетчатая пластина (6) и ковшовая пластина (7). Футеровки находятся в прямом контакте с рудой, поэтому они должны обладать как износостойкостью, так и способствовать высокой эффективности измельчения. Поэтому качество материала футеровки и рациональность её геометрии имеют большое значение.

Рисунок 10‑2. Конструкция автогенной установки мокрого типа размером φ5500 мм × 1800 мм мельница
1 — подающая тележка; 2 — крышка подающей стороны; 3 — вкладыш подающей стороны; 4 — корпус; 5 — вкладыш корпуса; 6 — решетчатая пластина; 7 — черпаковая пластина; 8 — крышка разгрузочной стороны; 9 — устройство самовозврата

Футеровка входного конца (рис. 10‑3) непосредственно подвергается ударам крупных кусков руды, только что поступающих в мельницу, а также абразивному износу со стороны возвращающейся руды. Поэтому она быстро изнашивается. Чтобы предотвратить удар руды о поверхность футеровки, на конце футеровки, ближе к центру, предусмотрен гребень высотой 250 мм. Для предотвращения износа, вызванного круговым движением руды, на наружном кольце футеровки предусмотрены защитные ребра сечением 80 мм × 80 мм. Практика показывает, что увеличение высоты гребня волны до 330 мм и добавление защитных ребер также на внутреннем кольце позволяет продлить срок службы футеровки в 2–2,5 раза.

Рисунок 10‑3 Вкладыш на входном конце
а — вкладыш с защитными ребрами на половину длины и низким гребнем волны; б — вкладыш с защитными ребрами по всей длине и высоким гребнем волны

Решетчатая пластина (рис. 10-4) в автогенной мельнице служит не только для выгрузки материала, но и выполняет функцию просеивания. Поэтому необходимо правильно подобрать как расположение отверстий решетки, так и их размер. В зависимости от уровня перелива, при котором шлам может выгружаться через отверстия решетки, их можно классифицировать на выгрузку с высоким уровнем (редко встречается), выгрузку со средним уровнем (рис. 10-4, № 1) и выгрузку с низким уровнем (рис. 10-4, № 3). При нормальных коэффициентах заполнения сырьем, составляющих около 45 %, положение сброса на среднем уровне, как правило, удовлетворяет требованиям к сбросу. Однако в автогенных мельницах часто наблюдаются низкие коэффициенты заполнения (ниже 20 %), что может привести к невозможности сброса. Поэтому в настоящее время используются как среднеуровневая, так и низкоуровневая разгрузка.

Защитные ребра и пластины гребня волны выполняют ту же функцию на решетчатых пластинах, что и на других футеровках. Практика показывает, что срок службы решетчатой пластины с защитными ребрами сечением 80 мм × 80 мм в два раза превышает срок службы плоской пластины без защитных ребер. Увеличение высоты гребня волны с 250 мм до 350 мм удваивает срок службы.

Корпус оснащен обычными плоскими вкладышами и Т-образными вкладышами (см. рис. 10-5). Т-образные вкладыши в первую очередь служат для подъема материала и поэтому также называются подъемными стержнями. Высота и расстояние между подъемными стержнями существенно влияют на траекторию движения материала. При увеличении высоты подъемных стержней с 80 мм до 100 мм срок службы увеличивается в полтора раза, производительность значительно возрастает, а размер частиц продукта становится несколько крупнее. Поэтому как высота подъемных стержней, так и соотношение высоты к расстоянию между ними должны быть оптимальными для достижения максимальной производительности и минимального энергопотребления.

Рисунок 10-4 Решетчатая пластина (подпись — на основе описания; в оригинале явной подписи нет, но вы можете использовать:)
Рисунок 10-4 Решетчатая пластина
(Примечание: Цифры «1» и «3», упомянутые в тексте, обозначают позиции среднего и низкого уровней разгрузки, однако не описаны в отдельной подписи.)

Рисунок 10‑5 Т-образная втулка / подъемная штанга (подпись — предположительно)

Дайте мне знать, нужны ли вам подписи к иллюстрациям (например, если в оригинале есть конкретные обозначения) или какой-либо дополнительный перевод.

Рисунок 10-4 Решетчатая пластина
1 — сброс среднего уровня, низкий гребень волны, решетчатая пластина без защитных ребер; 2 — глухая пластина (заглушка); 3 — сброс низкого уровня, высокий гребень волны, решетчатая пластина с защитными ребрами

Рисунок 10‑5 Внутренняя оболочка
1 — подъемная штанга (подъемник); 2 — плоская вставка

Подходящая высота составляет H = 90–110 мм, и соответствующее соотношение составляет L/H = 4–5.

В настоящее время в Китае в качестве материалов для футеровки чаще всего используются высокомарганцевая сталь и твердая сталь. Даже при использовании одного и того же материала и продукции одного и того же производителя различия в технологиях изготовления могут привести к разнице в сроке службы между футеровками высокого и низкого качества, достигающей 1,5 раза.

Приведенный выше опыт показывает, что форма конструкции и качество изготовления футеровок оказывают весьма существенное влияние на срок их службы. Нанесение на поверхность футеровки защитных ребер соответствующей высоты является эффективным способом уменьшения относительного скольжения между рудой и поверхностью футеровки, снижения износа и продления срока службы. Как только защитные ребра (включая подъемные стержни на корпусе) изнашиваются до плоского состояния, их плоские участки быстро стираются. Поэтому футеровка не должна быть чрезмерно толстой. Высота гребня волнообразных пластин должна быть оптимальной; если гребень слишком высокий, он может подвергаться ударам крупных кусков руды и отрываться. Высота должна быть такой, чтобы поверхность пластины не подвергалась прямому удару руды.

Устройство сброса и самовозврата
Продукт, выгружаемый из мокрой автогенной мельницы, представляет собой суспензию, поэтому она оснащена решетчатым устройством для выгрузки — чего нет в сухих автогенных мельницах. Ее конструкция аналогична конструкции шаровой мельницы с решетчатым устройством для выгрузки.

На выпускном конце автогенной мельницы находится материал устройство самовозврата (Рис. 10-6), представляющее собой, по сути, классификационное устройство. Оно состоит из барабанного грохота (1), трубы для возврата песка (2) и ковша для возврата песка (3).

После того как суспензия проходит через отверстия решетчатой пластины, она подается с помощью загребочных пластин, расположенных за решетчатой пластиной, на сито устройства самовозврата. Крупный материал перемещается по ситу к ковшу для возврата песка, расположенному на другом конце. Во время вращения ковша крупный материал поступает в трубу возврата песка. Спиральные лопатки внутри трубы возврата песка возвращают крупный материал обратно в мельницу для повторного измельчения. Мелкодисперсный материал (проходящий через сито) выгружается через выпускную втулку для дальнейшей переработки.

Данное сортировочное устройство отличается простой конструкцией и высокой эффективностью. Благодаря наличию одного сортировочного яруса оно позволяет разделять материал размером менее 20–30 мм на фракцию размером менее 3–5 мм. Установка данного устройства позволяет использовать решетки с более крупными отверстиями (или избавляет от необходимости изготовления мелких отверстий, сложных в производстве), увеличивает пропускную способность материала и, таким образом, повышает эффективность измельчения. Разумеется, этот замкнутый контур, по-видимому, действует только на выпускном конце, без полноценного процесса измельчения по всей длине корпуса. Однако, поскольку автогенные мельницы имеют большой диаметр, небольшую длину и пластины с волнообразными гребнями, движение материала в автогенной мельнице отличается от движения в шаровой мельнице — где материал постепенно и упорядоченно перемещается от входного конца к выпускному, постепенно измельчаясь. Вместо этого материалы с обоих концов пересекаются или выбрасываются в середину мельницы. Поэтому, хотя и существует некоторая разница в эффективности измельчения между песком, возвращаемым со стороны разгрузки, и песком, возвращаемым со стороны подачи, эта разница не является значительной. Вопрос о том, насколько использование самовозвратного грохота для контроля фракционного состава отличается от использования отверстий в решетчатых пластинах для тех же целей, требует дальнейшего экспериментального изучения.

Данное классификационное устройство с замкнутым контуром также можно переоборудовать в классификационное устройство с открытым контуром. Для этого необходимо изменить направление выгрузки ковша для возврата песка на наружное или вовсе демонтировать ковш, собирая переборный материал и направляя его непосредственно на вторичное измельчение или другую обработку. Недоборный материал можно отправить на обогащение.

Рисунок 10‑6 Устройство самовозврата
1 — барабанный грохот; 2 — труба для возврата песка; 3 — ковш для возврата песка

В системе передачи (привода) ранних моделей автогенных мельниц с мокрым режимом работы большая шестерня устанавливалась на полом цапфовом валу на выпускном конце. Благодаря развитию технологий производства в настоящее время большая шестерня крепится непосредственно к корпусу автогенной мельницы.

В системе смазки мокрые автогенные мельницы используют централизованную систему циркуляционной масляной смазки. В крупных мокрых автогенных мельницах также применяется новая технология — распылительная смазка.

В последние годы в Китае наблюдается стремительное развитие технологий производства мокрых автогенных мельниц. В настоящее время возможно изготовление мельниц различных типов и размеров, отвечающих требованиям разных видов руды и масштабов производства, которые также экспортируются за рубеж. Технические характеристики автогенных мельниц мокрого типа, производимых в настоящее время в Китае, приведены в таблице 10-1. Пример, поясняющий значение модели и технических характеристик, приведен ниже:

Таблица 10‑1. Технические характеристики автогенных мельниц

Таблица 10‑1. Технические характеристики автогенного мельницы