Дипломный проект на тему: Проект шаровой мельницы МШР-3200х6000 для обогатительной фабрики

Содержание

Задание на проектирование

Реферат

Перечень листов графических документов

Введение

1. Технологическая часть

1.1.Краткое описание технологического процесса обогащения первой очереди

1.2.Расчет производительности машины

2. Конструкторская часть

2.1. Описание конструкции машины

2.2. Обзор конструкций мельниц по литературным материалам

2.3. Модернизация узлов машины

3. Расчетная часть

3.1. Определение мощности, приведенной к валу двигателя

3.2. Определение нагрузок на барабан и подшипники

3.3. Расчет сегментных подшипников скольжения

3.4. Расчет зубчатого венца

3.5. Расчет на прочность установки приводной шестерни

4. Эксплуатация и обслуживание

4.1. Общие указания по эксплуатации

4.2. Смазка мельниц

5. Безопасность жизнедеятельности

5.1. Краткая характеристика предприятия и рабочего места

5.2. Безопасность проекта

5.3. Экологичность проекта

5.4. Чрезвычайные ситуации

5.5. Пожарная безопасность

6. Природопользование и охрана окружающей среды

6.1. Важность вопросов природопользования и охраны окружающей среды

6.2. Географические и климатические особенности территории

6.3. Оценка состояния окружающей среды

6.4. Оценка влияния предприятия на окружающую среду

6.5. Организационные и технические мероприятия на предприятии, осуществляемые в целях охраны окружающей среды

7. Экономическое обоснование проекта

7.1. Расчет проектной производственной мощности и проектного объема

7.2. Расчет сметы предпроизводственных затрат

7.3. Расчет величины капитальных вложений

7.4. Расчет проектной себестоимости продукции

7.5. Расчет проектной цены и рентабельности продукции

7.6. Источники финансирования инвестиционного проекта

7.7. Расчет финансовых издержек и возврат кредита

7.8. Расчет денежных потоков

7.9. Расчет чистого дисконтированного дохода

Заключение

Библиографический список




Реферат

В работе рассмотрен проект шаровой мельницы МШР-3200х6000 для обогатительной фабрики ОАО Качканарский ГОК «Ванадий». Проектная мельница отличается от базовой увеличенной длиной барабана, а, следовательно, и большей производительностью. Проведен литературный обзор основных конструкций мельниц, их приводов и опор. В результате обзора решено использовать вместо коренных подшипниковых опор подшипники жидкостного трения.

Проведены расчеты мощности привода машины, нагрузок на барабан и подшипники, прочностные расчеты подшипников скольжения, зубчатого венца и приводной шестерни, а также расчет долговечности подшипников установки приводной шестерни. Графическая часть проекта выполнена при помощи системы автоматизированного проектирования CADMECH в среде AUTOCAD.

Освещены вопросы эксплуатации мельницы на предприятии в соответствии с Положением о планово-предупредительных ремонтах. Описано оборудования для смазывания мельниц.

Рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности. Проведены оценка факторов, влияющих на безопасность проекта, в рамках которой рассчитано необходимое освещение в операторной обогатительной фабрики, приведены замеры состояния микроклимата, запыленности, уровня шума и вибрации. Проект оценен с точки зрения экологичности по уровню отходов производства. Также рассмотрены мероприятия, необходимые в случае чрезвычайной ситуации и для поддержания пожарной безопасности. Производству присвоена 2ая категория опасности труда.

Освещены вопросы охраны окружающей среды. Производиться оценка состояния окружающей среды и влияния на нее предприятия. Приводятся нормативные выплаты предприятия за выбросы загрязняющих веществ. Дано описание организационных и технических мероприятий, проводимых на предприятии для снижения выбросов в окружающую среду.

Технико-экономические расчеты подтверждают целесообразность проекта, что показывает уменьшение себестоимости продукции на 9,7% и увеличение объема выпускаемой продукции на 22,6%. Срок окупаемости проекта составит 3 года и 2 месяца.

Пояснительная записка – 119 листов.

Графическая часть проекта – 11 листов формата А1.




Перечень листов графических документов

Формат

Обозначение

Наименование

1.

А2х2,5

ДП 15.04.04. 081 010 01ВО

Корпус обогатительной фабрики ОАО «Ванадий»

1.

А0

ДП 15.04.04. 081 010 02ВО

Мельница шаровая

МШР 3200Х6000

2.

А1

ДП 15.04.04. 081 010 03СБ

Привод мельницы

3.

А0

ДП 15.04.04. 081 010 04СБ

Установка приводной

шестерни

4.

А0

ДП 15.04.04 081 010 05СБ

Редуктор Ц-800

5.

А3х3

ДП 15.04.04 081 010 04 10

Вал

6.

А1

ДП 15.04.04 081 010 06

Основные решения проекта

7.

А1

ДП 15.04.04 081 010 07

Лист с экономическими

показателями




Введение

Технологическая потребность уменьшения размеров исходного сырья и промежуточных продуктов существует на горно-металлургических предприятиях не только в первом переделе — подготовке шихты, но и во втором — производстве металлов, где дробят промежуточные продукты и отходы (файнштейн, титаншлак и др.). В подготовке шихты процессы дробления и измельчения занимают основное место. Это весьма энерго- и металлоемкие процессы. На обогатительных фабриках расход энергии на дробление и измельчение составляет до 50% общего расхода энергии.

По технологическому назначению все дробильно-измельчительные машины разделены на дробилки и мельницы. Между ними существует четкое конструктивно-технологическое различие. В дробилках между рабочими органами, осуществляющими дробление, всегда отсутствует непосредственный контакт; они не соприкасаются не только при рабочем режиме, но и при работе вхолостую. Признаком дробилки является наличие зазора между дробящими элементами, который заполняется материалом при работе на холостом ходу.

В мельницах измельчающие детали отделены одна от другой слоем материала только под нагрузкой, а при работе на холостом (и частично на рабочем) ходу они непременно соприкасаются непосредственно. Следовательно, дробилки — это машины с постоянно разомкнутыми дробящими деталями, а мельницы — машины с возможным непосредственным контактом измельчающих деталей.

Однако некоторые дробильно-измельчительные машины снабжены регулировочными устройствами (перемещение валка в валковой дробилке, изменение массы и положения дебаланса в инерционной дробилке, частоты вращения), в результате действия которых зазор можно уменьшить до нуля. Тогда отнесение машины к дробилкам или мельницам определяют по технологическому результату: дробилка при наличии «калибрующего» зазора (разгрузочной щели) выдает преимущественно кусковой продукт с преобладанием крупных фракций и с относительно небольшим количеством мелких. Мельница выдает преимущественно порошкообразный продукт с преобладанием мелких фракций.

По сравнению с дроблением, удельный расход электроэнергии на измельчение выше в 5-8 раз.

Среди измельчительных машин наиболее распространенными и универсальными являются стержневые и шаровые барабанные мельницы сухого и мокрого измельчения.

В соответствии с темой дипломного проекта по специальности 15.04.04 «Металлургические машины и оборудование» рассмотрена шаровая мельница МШР-3200х6000 с конструктивной разработкой корпуса барабана, приведены технологические расчеты машины, дано описание ее конструкции, проведен литературный обзор, осуществлена модернизация узлов машины, изложены расчеты машины, приведены мероприятия по технике безопасности, осуществлено технико-экономическое обоснование проекта.




1. Технологическая часть

1.1. Описание технологического процесса обогащения первой очереди

На крупнейших железорудных предприятиях России и стран СНГ исходная руда, в зависимости от вещественного состава и крупности дробления, перерабатывается по технологии стадиального измельчения и мокрой магнитной сепарации. На обогатительной фабрике производится предварительное обогащение дробленой руды методом сухой магнитной сепарации (СМС) с выделением в хвостах СМС породы в виде щебня разных классов и отсева.

Основные положения схемы первой очереди обогатительной фабрики следующие [1]:

1. Схема измельчения двухстадиальная. Первая стадия измельчения осуществляется в 12-ти стержневых мельницах МШР-3200х4500. Выход готового класса продукта мельниц – 52% фракции – 0,074 мм.

2. Далее продукт поступает на 12 идентичных секций измельчения, включающих каждая по 2 мокрых магнитных сепаратора ПБМ-90/250, 2 гидроциклона ГЦ-500, одну мельницу МШР-3200х6000 (II стадия измельчения).

3. Мельница МШР-3200х6000 работает в замкнутом цикле с 3мя электромагнитными сепараторами ПБМ-П-90/250 и 2мя электромагнитными сепараторами ПБМ-ПП-90/250. Конечный продукт классифицируется рессивером и вакуум-фильтром дисковым ДУ-102-2,5. Между операциями сепарации и классификации введены операции размагничивания для более эффективного отделения готового класса от хвостов.

4. Выход готового класса продукта мельниц МШР-3200х6000 (II стадия измельчения) – 72% фракции – 0,074мм.

Операции магнитной сепарации между стадиями измельчения введены для выведения кондиционных хвостов по мере раскрытия минералов с целью использования меньшего количества оборудования в дальнейшем и меньшей зашламованности продуктов последующих стадий измельчения.

1.2. Производительность мельниц

Производительность мельниц зависит от многих факторов [2]. Первый ряд факторов: крупность исходной руды, крупность измельченного продукта, измельчаемость руды.

Второй ряд факторов: конструкция мельницы, размеры мельницы, форма футеровки мельницы. Третий ряд факторов эксплуатационного и технологического характера: открытый или замкнутый цикл, эффективность работы классифицирующего аппарата, степень заполнения мельницы дробящей средой, размеры. Форма, удельный вес, твердость дробящих тел, разжижение пульпы в мельнице, число оборотов мельницы и т.д.

Все эти многочисленные условия работы мельницы могут изменяться в широких пределах, поэтому определение ее производительности по теоретическим формулам невозможно. Производительность мельниц для вновь проектируемых обогатительных фабрик рассчитывается на основе «метода подобия», т.е. исходя из практических данных работы мельниц на действующих установках при режиме, близком к оптимальному. Ориентировочная эмпирическая формула:

, т/ч,

где L2, D2 – длина и диаметр проектируемой мельницы;

L1, D1, Q1 – соответственно длина, диаметр и производительность сравниваемой мельницы, находящейся в эксплуатации.

Иногда расчет производительности производят по удельной производительности и по эффективности измельчения.

По ГОСТ 10141-91 производительность мельницы по исходной руде для каждого конкретного случая определяется по формуле:

, т/ч,

где Q – производительность проектируемой мельницы по руде,

q – удельная производительность мельницы по вновь образуемому расчетному классу крупности, q = 0,32 т/(м3•ч);

V – номинальный рабочий объем барабана мельницы, V = 43,8 м3;

?k – содержание расчетного класса крупности в конечном измельченном продукте, ?k= 0,72;

?u – содержание расчетного класса крупности в исходном продукте в долях единицы, ?u = 0,52.

т/ч




2. Конструкторская часть

2.1. Описание конструкции машины

Мельница состоит из цилиндрического барабана, закрытого с торцов конусными стенками, к которым прикреплены втулки - загрузочная и разгрузочная. Внутренние поверхности барабана имеют сменную облицовку, состоящую из футеровок. Вращение барабана на сегментных подшипниках происходит от привода, который состоит из электродвигателя, муфты упругой втулочно-пальцевой, редуктора, эластичной муфты, приводной шестерни, через зубчатый венец, закреплённый на барабане. Загрузка материала в барабан происходит через загрузочное устройство, расположенное со стороны загрузочной втулки. Разгрузка и сортировка материала осуществляется через втулку разгрузочную с бутарой.

Работа мельницы осуществляется при непрерывной подаче в полость вращающегося барабана руды и воды. Повышение производительности мельницы достигается за счёт добавки шаров до 42% объёма барабана.

Материал, поступающий в барабан, вместе с шарами захватывается выступами футеровки и поднимается на определённую высоту. Падая сверху, куски руды и шары ударяются друг об друга и о броню. При этом происходит постоянное перемешивание руды и шаров, во время которого руда измельчается путём раскалывания, раздавливания и истирания.

Измельчённый материал вместе с водой (пульпа) сортируется и разгружается через решетки, бутару.

Барабан

Барабан состоит из корпуса, загрузочной и разгрузочной втулок, зубчатого венца, футеровок, торцовых броней и крышек люков.

Корпус барабана имеет сварную конструкцию и состоит из обечаек, соединенных между собой фланцем, и закрытых с торцов конусными стенками. На фланцах конусных стенок крепятся бандажи подшипников. Бандажи сварной конструкции состоят из обода и диска. На фланце, соединяющем обечайки корпуса барабана, крепится зубчатый венец.

Втулки, загрузочная и разгрузочная, присоединяются к торцовым стенкам корпуса барабана фланцевыми болтовыми соединениями. Втулка загрузочная имеет приемную часть, которая представляет собой сварную конусообразную конструкцию элеваторное устройство, возвращающее протечки пульпы в мельницу. Втулка разгрузочная комплектуется разгрузочно-возвратной резиновой бутарой.

Внутренние поверхности барабана имеют сменную облицовку, состоящую из футеровок и торцовых броней. Крепление футеровок с броней осуществляется болтами с потайными головками. Для уплотнения отверстий под болты, имеются кольца из резины, а также специальные шайбы.

Для предохранения внутренней поверхности от абразивного износа и уменьшения шума, под футеровки укладывается листовая резина.

Футеровки цилиндрической части барабана имеют износостойкий профиль. Каждая футеровка крепится двумя болтами.

Разгрузочная часть барабана футеруется решетками, клиньями, подрешеточными футеровками.

Радиальные стыки решеток имеют наклонные скосы для сопряжения с клиньями, обеспечивающими крепление решеток.

Подрешеточные футеровки, кроме защитной функции, обеспечивают выгрузку из мельницы измельченного материала непрерывным потоком

Подшипники барабана

Опорами вращающегося барабана служат два сегментных подшипника. Подшипник, расположенный со стороны зубчатого венца, воспринимает не только радиальные усилия, но и осевые, за счет меньшей величины зазоров между буртами бандажа и корпусом подшипника.

Другой подшипник воспринимает только радиальные усилия.

Подшипник состоит из корпуса и крышки и опирается на фундаментную раму, представляющую собой сварную металлоконструкцию.

Крепление подшипника к раме производится 4-мя болтами М64 с прямоугольной головкой. Болты вводятся в пазы корпуса подшипника и фундаментной рамы с последующим поворотом на 90° для фиксации от проворота приваренными в фундаментной раме упорами. Пазы в корпусе подшипника и фундаментной раме позволяют установить подшипник в требуемом положении.

Фундаментная рама имеет упорные болты для фиксации подшипника и упоры для сдвига корпуса подшипника в осевом направлении при помощи болтов,

Корпус подшипника сварной конструкции имеет две опоры, на которые установлены две оси. На оси опираются два коромысла, в которых установлены по два вкладыша. Во вкладышах, эксцентрично их наружной поверхности, запрессованы опоры, на которые опираются сегменты.

Поворот вкладышей позволяет выставить торцы сегментов в одной плоскости. Сегменты могут свободно покачиваться на сферических опорах и удерживаются от падения прикрепленными к сегментам планками.

Внутренние полости сегментов подшипников, на которые опираются бандажи, имеют баббитовую заливку (баббит Б83 ГОСТ 1320-74). В баббитовой заливке сегментов имеются карманы.

Карман, расположенный в центральной части сегментов; предназначен для работы подшипника в гидростатическом режиме; карман, расположенный в начале сегмента, предназначен для работы подшипника в гидродинамическом режиме.

Для контроля температуры в корпусе каждого сегмента подшипника предусмотрены по два отверстия под термометры сопротивления.

Крышка подшипника имеет два смотровых люка, в один из которых установлено температурное устройство для контроля температуры поверхности скольжения бандажа.

Смазка подшипников - жидкая, циркуляционная.

Уплотнения подшипников выполнены из набивок многослойного плетения, прижимаемых к бандажу секторами, укрепленными на корпусе и крышке подшипника.

Привод мельницы

Привод мельницы служит для вращения барабана и состоит из установки приводной шестерни, цилиндрического редуктора, электродвигателя, соединительных муфт.

Вращение барабана происходит через зубчатый венец, смонтированный на фланце корпуса барабана. Зубчатый венец - косозубый, разъемный из 2-х частей.

Установка приводной шестерни состоит из рамы привода, корпуса подшипников, шестерни, напрессованной на вал, Приводная шестерня установлена на сферических роликоподшипниках, вмонтированных в корпус. Корпус крепится к раме болтами через овальные отверстия, а наличие отжимных болтов на раме позволяет регулировать и фиксировать положение приводной шестерни в горизонтальной плоскости.

Упругая втулочно-пальцевая муфта соединяет вал электродвигателя с быстроходным валом редуктора.

Эластичная муфта соединяет вал приводной шестерни с тихоходным валом редуктора.

Зубчатый венец, приводная шестерня, муфты имеют ограждения.

Загрузочное устройство

Подача руды в мельницу осуществляется через загрузочное устройство, которое представляет собой патрубок сварной конструкции, футерованный внутри износостойкой литой и листовой футеровкой.

Сопряжение патрубка с загрузочной втулкой осуществлено с зазором. Для ликвидации возможных протечек пульпы через зазор, в загрузочной втулке имеется элеваторное устройство, возвращающее протечки в мельницу.

При установке патрубка во втулку необходимо обеспечить равномерность зазора. Регулирование зазора между патрубком и цапфой осуществляется с помощью набора прокладок.

Фиксация загрузочного устройства в рабочем положении осуществляется на направляющих опорах с жестким креплением болтами на фундаменте.

Вспомогательный привод

Вспомогательный привод предназначен для вращения барабана мельницы с полной загрузкой при проведении ремонтных работ. Частота вращения барабана от вспомогательного привода – 0,094 об/мин.

Вспомогательный привод состоит из электродвигателя и редуктора, смонтированных на общей раме, кулачковой и упругой муфт. Муфты имеют ограждения.

Вспомогательный привод имеет блокирующее устройство, которое исключает возможность включения главного привода при присоединенном вспомогательном приводе.

Червячное зацепление в редукторе выполняет роль тормоза и исключает возможность самопроизвольного проворота барабана.

Приспособление для подъема барабана.

Приспособление предназначено для подъема загруженного барабана мельницы при производстве ремонтных работ (замене корпусов подшипников и др.), а также используется при монтаже мельницы (при сборке барабана).

Приспособление состоит из двух опор сварной конструкции, четырех гидравлических домкратов грузоподъемностью по 180 тонн каждый и насосной установки.

Перед подъемом барабана необходимо:

а) отвести загрузочное устройство в крайнее положение от мельницы;

б) снять крышки подшипников барабана;

в) снять верхнюю часть кожуха зубчатого венца;

г) удалить воздух из системы.

При подъеме барабана должны работать одновременно только два домкрата. Сначала работают два домкрата, расположенные со стороны разгрузки. После подъема барабана на 5...7 мм поршни домкратов фиксируются стопорными гайками. Затем работают домкраты, расположенные со стороны загрузки. После подъема барабана на 5...7 мм поршни домкратов также фиксируются стопорными гайками. Затем опять работает первая пара домкратов и т.д. - до достижения требуемой высоты подъема барабана. Опускание барабана производится в обратном порядке.

Управление очередностью работы домкратов осуществляется посредством вентилей, расположенных на насосной установке.

Допустимая высота подъема барабана 30 мм.

Техническая характеристика мельницы

1) Номинальные внутренние размеры цилиндрической части барабана:

- диаметр 3200 мм;

- длина 6000 мм.

2) Номинальная производительность 70 т/ч.

3) Объем рабочей камеры барабана 34,11 м3.

4) Крупность питания 20 мм.

5) Максимальная частота вращения барабана 20,73 мин-1.

6) Расчетная максимальная потребляемая мощность мельницы на размол, приведенная к валу электродвигателя, при коэффициенте заполнения барабана ?=0,45 N=816 кВт.

7) Открытая зубчатая передача:

- модуль нормальный 20;

- число зубьев венца 248;

- число зубьев шестерни 32;

- передаточное число 7,75.

8) Электродвигатель:

- тип 1GG7 403-SNF-2YV1-Z (фирмы «Сименс»);

- мощность 835 кВт;

- частота вращения 1048 мин-1;

- номинальный крутящий момент 7613 Н•м.

9) Редуктор:

- тип Ц-800;

- передаточное число 6,524;

- КПД 0,98.

2.2. Обзор конструкций мельниц по литературным материалам

Общая классификация мельниц

По классификации дробильно-измельчительных машин мельницы разделены на два типа: механические мельницы с мелющими телами, представленные на рис. 2.1; аэродинамические и пневмомеханические (струйные размольные аппараты без мелющих тел)[3].

Схемы механических мельниц

Схемы механических мельниц

а – барабанная (шаровая, стержневая, галечная, рудногалечная, рудного самоизмельчения, барабанно-роликовая); б – ролико-кольцевая; в – чашечная (бегуны); г – дисковая (истиратель, жернова).

Рис. 2.1

Из механических мельниц наиболее широко применяют барабанные, их количество превышает 2,5 тыс. шт.

Классификация барабанных мельниц по основным признакам, разработанная Механобром, показана на рис. 2.2.

По форме барабана различают мельницы цилиндрические и цилиндроконические. Формы барабана показаны на рис. 2.3. Наиболее распространены цилиндроконические мельницы с короткими загрузочной и разгрузочной частями в виде отъемных торцовых крышек.

Основным измельчительным оборудованием обогатительных фабрик и шихтоподготовительных цехов являются однокамерные барабанные мельницы непрерывного действия с центральной разгрузкой и с разгрузкой через торцовую решетку, представленные на рис. 2.4.

В мельницах с центральной разгрузкой применяют мелющие тела в виде шаров и стержней. Удаление измельченного материала в этих мельницах происходит свободным сливом через пустотелую разгрузочную цапфу, поэтому уровень пульпы в мельнице несколько выше нижней образующей отверстия разгрузочной цапфы. Так как диаметр разгрузочной цапфы значительно меньше диаметра барабана, то в мельнице поддерживается высокий уровень пульпы. Поэтому мельницы с центральной разгрузкой называют также мельницами с высоким уровнем пульпы или мельницами сливного типа.

Стержневых мельниц патрубки загрузочной и разгрузочной цапф имеют больший диаметром отверстий, чем у шаровых мельниц такого же размера, что позволяет повысить пропускную способность стержневых мельниц, уменьшить время пребывания материала в барабане.

В зависимости от вида измельчающей среды различают мельницы шаровые, стержневые, галечные и рудногалечные, самоизмельчения и полусамоизмельчения. Производство шаров составляет 90% всего производства мелющих тел.

Классификация барабанных мельниц

Классификация барабанных мельниц

Рис. 2.2

У шаровых мельниц измельчающая среда составляется из стальных или чугунных шаров одного или нескольких диаметров. До 60-х годов стальные шары изготовляли отливкой, ковкой или штамповкой.

В 1962 г. во ВНИИМетмаше под руководством акад. А. И. Целикова были разработаны технология и оборудование для периодической поперечно-винтовой прокатки шаров, что повысило производительность в 3-4 раза, снизило расход металла на 30%, повысило качество шаров. Например, шаропрокатный стан 40-80 прокатывает до 10 т/ч шаров диаметром 41-83 мм. Следует учесть, что расход шаров на крепких рудах достигает 1,5 кг/т измельчаемой руды.

Форма барабана однокамерных мельниц

Форма барабана однокамерных мельниц

цилиндрические короткие (а), длинные (б) и трубные (в); цилиндрические с короткой (г) загрузочной конической частью, с увеличенной (д) и уменьшенной (е) цилиндрическим частями барабана.

Рис. 2.3

Если загрязнение измельчаемого материала железом нежелательно, то применяют шары из фарфора или других прочных неметаллических материалов (корунда, каменного литья).

В стержневых мельницах измельчающую среду составляют из стальных стержней одного или нескольких диаметров: длина стержней близка к внутренней длине барабана.

В галечных мельницах в качестве измельчающей среды используют окатанную кремневую гальку (гали), в рудно-галечных — крупнокусковые фракции, выделенные из измельчаемой руды.

В мельницах самоизмельчения и полусамоизмельчения измельчающей средой служат соответственно крупные куски измельчаемой руды и смесь крупных кусков руды с некоторым количеством крупных стальных шаров.

Кроме шаров, в качестве измельчающей среды применяют стальные или чугунные цильпебсы (размерами от 12х12 до 40х40 мм), представляющие собой тела вращения в виде цилиндров (или усеченных конусов) длиной, равной диаметру. Исследованиями последних лет установлены преимущества цильпебсов по сравнению с шарами для первичного и вторичного измельчения, поскольку цильпебсы имеют поверхностный, линейный и точечный контакт с измельчаемым материалом, а шары — только точечный.

Опорные устройства барабана барабанных мельниц, схемы которых вместе с кинематическими схемами приводов представлены на рис. 2.5, в основном, выполнены либо в виде подшипников, скольжения, расположенных на пустотелых торцовых цапфах или, реже, непосредственно на барабане мельницы, либо в виде опорных катков с подшипниками качения, на которые барабан опирается специальными опорными бандажами, жестко закрепленными на барабане.

Недостатком опор на пустотелые цапфы является повышение требований к прочности и жесткости торцовых крышек; плохой доступ внутрь барабана для ремонта и удлинение пути движения материала вдоль мельницы, превышающее в больших мельницах длину барабана в 1,5-2,0 раза.

Вращающиеся барабанные мельницы с центральной разгрузкой (а-д)
и с разгрузкой через торцовую решетку (е-к)

Вращающиеся барабанные мельницы с центральной разгрузкой и с разгрузкой через торцовую решетку

а – шаровая; б – стержневая с разгрузкой через цапфу; в – стержневая с разгрузкой через окна в цилиндрической части барабана; г – шаровая трубная однокамерная; д – шаровая трубная многокамерная с межкамерными перегородками и шароудерживающей диафрагмой в разгрузочной цапфе; ?-угол наклона потока пульпы в мельнице; е, ж, з – однокамерные; и, к - многокамерные; е, ж, и – с элеваторным пульпоподъемником и разгрузкой через пустотелую цапфу; з – с разгрузкой через отверстия в цилиндре барабана; и – с перегрузкой материала между камерами элеваторным пульпоподъемником; к – с выводом материала из камер через отверстия в цилиндре барабана и вводом его во вторую и последующие камеры улитковым устройством.

Рис. 2.4

Опора барабана на катки обеспечивает свободный доступ внутрь мельницы и позволяет оперативно изменять параметры разгрузочных устройств. Однако вдвое увеличивается количество подшипников, повышаются требования к точности обработки и сборки опорных конструкций, суммарная радиальная нагрузка на опорные катки одного бандажа превышает нагрузку на цапфу на 15% (при установке катков под углом к вертикали 30°).

У мельниц с опиранием барабана на подшипники скольжения также обеспечивается хороший доступ внутрь барабана и легко менять параметры разгрузочных устройств. Однако существенно увеличивается скорость скольжения в подшипниках, усложняется их герметизация.

Наиболее распространенный привод вращения барабана – открытая зубчатая передача с зубчатым венцом на барабане или на горловине барабана и с ведущей шестерней на приводном валу.

Кинематические схемы привода и опорных устройств вращающихся барабанных мельниц

Кинематические схемы привода и опорных устройств вращающихся барабанных мельниц

Кинематические схемы привода и опорных устройств вращающихся барабанных мельниц

а, б, в, г, и, к – привод с зубчатой передачей; д, е, ж – привод с фрикционной передачей; з – привод через горловину барабана; л, м – безредукторный (непосредственный) привод; 1 – барабан; 2, 3 – пустотелые цапфы; 4 – опорный подшипник цапфы; 5 – зубчатый венец; 6 – ведущая шестерня; 7 – муфта; 8 - редуктор; 9 – электродвигатель; 10 – промежуточный вал; 11 – тихоходный электродвигатель; 12 – опорный бандаж; 13 – опорные катки; 14 – опорно-приводные катки; 15 - подшипники опорно-приводных катков; 16 – разгрузочная камера трубных мельниц; 17, 18 – большеразмерные подшипники скольжения; 19 - низкочастотный электродвигатель.

Рис. 2.5

С конца 60-х годов в конструировании мельниц наметилась тенденция к переходу на привод барабана, опирающегося на сегментные подшипники скольжения, от кольцевого тихоходного низкочастотного синхронного электродвигателя (рис. 2.5, м). При этом роторный обод двигателя жестко закреплен на барабане. Использование таких двигателей стало реальным после создания промышленных тиристорных преобразователей, поддерживающих частоту в пределах 0-10 Гц. Для нормальной работы электродвигателя нужно достаточно точно выдерживать зазор (2 мм) между ротором и статором.

Хотя преимущества такого привода очевидны – отсутствие передач значительно сокращает габариты мельницы и резко повышает ее надежность, для реализации идеи были преодолены сложности создания самого двигателя, что позволило обеспечить герметизацию подшипников в условиях и сухого, и мокрого измельчения. Тем не менее такие двигатели освоены. Например, двигатель мощностью 7700 кВт с крутящим моментом 4200 кНм, наружным диаметром корпуса статора 10 м и диаметром ротора 8 м работает с 1970 г. на цементной мельнице диаметром 5 м и длиной 16,6 м.

С 1981 г. работает кольцевой двигатель 8100 кВт, 13 об/мин шаровой мельницы диаметром 6,5 м. Самоустанавливающиеся сегментные подшипники скольжения корпуса барабана также созданы для мельницы диаметром 4,95X13,25 м.

Практика показывает, что исключение из схемы даже хорошо отработанного по конструкции и технологии механизма (редуктора) дает заметную экономию электроэнергии. Так, при переводе мельницы мокрого самоизмельчения ММС-70-23 на безредукторный привод мощностью 1600 кВт экономия электроэнергии составила 6%.

Мельницы шаровые, стержневые и трубные

Конструкции шаровых и стержневых мельниц регламентированы ГОСТом 10141-81Е «Мельницы стержневые и шаровые. Технические условия», предусматривающим выпуск четырех типов мельниц:

1) стержневой с центральной разгрузкой для грубого мокрого измельчения (МСЦ);

2) шаровой с центральной разгрузкой для тонкого мокрого измельчения (МШЦ);

3) шаровой с решеткой разгрузочной для тонкого мокрого измельчения (МШР);

4) стержневой с периферической разгрузкой для грубого сухого измельчения (МСП). Также выделены мельницы с низким уровнем слива (Н) и удлиненным промежуточным валом (В). Шаровые и стержневые мельницы составляют до 50% всего парка мельниц.

Кроме того, в настоящее время еще выпускают мельницы рудногалечные типа МРГ, конструкция которой представлена на рис. 2.6. В общем, схема перечисленных типов мельниц одинакова: барабан с двумя крышками опирается цапфами крышек на коренные подшипники. Привод осуществляется через зубчатый венец на барабане (при DH=5,5 м – на горловине) и приводной вал-шестерню от тихоходного электродвигателя (а при DH = 2,1 м – от быстроходного электродвигателя, через редуктор).

Основные конструктивно-технологические отличия определяются способом измельчения и разгрузки, наличием или отсутствием разгрузочной решетки в барабане, формой и профилем футеровки. Поэтому, например, мельница МШРГУ-4500х6000 выпускается универсальной, она может быть собрана и как рудногалечная, и как мельница шаровая с разгрузкой через решетку.

По ГОСТу мельницы МСЦ, МШР и МШЦ выпускают от минимального типоразмера 900x1800. Максимальные типоразмеры: МСЦ-4500х6000; МШР-6000х8000; МШЦ-6000х8500. Одна из наиболее мощных мельниц МШЦ-6000х8500 имеет объем 220 м3, частоту вращения 13,2 об/мин, относительную угловую скорость ?= 70—78%, относительное заполнение мельницы измельчающими телами ? = 42%, мощность привода 6300 кВт и массу 975 т.

Мельница рудногалечная МРГ-5500Х7500А

Мельница рудногалечная МРГ-5500Х7500А

1 – загрузочное устройство; 2 – коренной подшипник; 3 – загрузочная цапфа; 4 – футеровка загрузочной цапфы; 5 – загрузочная крышка барабана; 6 – корпус барабана; 7 – футеровка барабана; 8 – разгрузочная решетка; 9 – элеваторный пульпоподъемник; 10 – разгрузочная крышка барабана; 11 – разгрузочная цапфа; 12 – футеровка разгрузочной цапфы; 13 – ведомый зубчатый венец; 14 – скрапоулавливающая бутара; 15 – тихоходный главный электродвигатель; 16 – приводной вал-шестерня; 17 – вспомогательный привод; 18 – гидродомкратное устройство для подъема загруженного барабана.

Рис. 2.6

Предусмотренные ГОСТом мельницы, в основном, имеют безредукторный привод. Это соответствует современной тенденции развития конструкций мельниц. Так, например, японская фирма «Кобэ стил» применяет периферический привод с зубчатым венцом на барабане при мощности до 3000 кВт, центральный осевой привод с симметричным двусторонним редуктором — от 2000 до 7500 кВт и беззубчатый привод со сверхтихоходным кольцевым синхронным двигателем — свыше 7500 кВт.

В последние годы применение стержневых мельниц сокращается, так как они могут эффективно работать при равномерном питании и небольшом содержании крупных кусков в исходном материале.

Размеры стержневых мельниц ограничены длиной стержней, которые не должны изгибаться при работе мельниц. Опыт показал, что длина стержнейlст должна быть не менее 1,25 рабочего диаметра Dбарабана мельницы. В настоящее время lст<6 м (и вряд ли превысит это значение в будущем), поэтому предельный диаметр стержневых мельниц Dmax = 6/1,25 = 4,8 м.

В соответствии с ПТЭ крупность исходного питания не должна превышать, мм: для шаровых мельниц 25, для стержневых 40, для рудногалечных — трети диаметра загрузочной втулки.

Трубные мельницы применяют в цветной металлургии для тонкого измельчения разнообразных сырьевых материалов, в частности, в алюминиевой подотрасли. Они составляют около 6% общего количества мельниц.

По ГОСТ 12367-85Е (СТ СЭВ 5175-85) «Мельницы трубные. Типы, основные параметры и размеры» эти мельницы разделены на три типа:

1) сырьевые с сушкой измельчаемого материала (ММС), для работы в замкнутом цикле с сепаратором;

2) сырьевые (МС) для мокрого измельчения в открытом или замкнутом цикле;

3) цементные (МЦ), предназначенные для сухого измельчения цементного клинкера в открытом или замкнутом цикле; применимы для сходной технологии в цветной металлургии.

ГОСТ 12367-85 определяет следующие типоразмеры: МСС от 4,2X10 до 5,0X14,0 м мощностью 4000 кВт, производительностью 260 т/ч; МС от 2,0X10,5 до 4,0X13,5 м, мощностью 3200 кВт; МЦ от 2,0X10,5 до 5,0x16,5 м. Это самая большая трубная мельница. Мощность ее привода 6300 кВт, масса мелющих тел 350 т.

В мельницах МСС максимальная температура сушильного агента от индивидуальных генераторов газа 600 °С. Просасываемый дымососом через мельницу сушильный газ не только подсушивает, но и разгружает измельчаемый материал.

Мельницы изготавливают ПО «Уралмаш» и НКМЗ, а также Сызранский турбостроительный завод.

Загрузка, разгрузка и сортировка мелющих тел при такой значительной их массе являются тяжелыми трудоемкими операциями. Особенно сложна выгрузка стержней. ВНИИ «Механобр» разработал разборное приспособление для выгрузки стержней общей массой 288 кг. Приспособление устанавливают в барабане мельницы, после поворота которой приспособление удерживает стержни в полости цапфы.

Институтом «ДжезказганНИПИцветмет» создана машина для загрузки стержней, состоящая из подвижной стрелы с толкателем стержней, реверсивного привода стрелы и подающего органа с гидроприводом.

Мельницы самоизмельчения

Мельницы самоизмельчения в последнее двадцатилетие получили ускоренное распространение благодаря следующим преимуществам перед стержневыми и шаровыми мельницами:

1) при соответственно организованных буровзрывных работах для руд низкой крепости оказывается возможным обойтись без дробилок и для всех руд исключить стадии среднего и мелкого дробления, например, максимальный размер куска, загружаемого в мельницу мокрого само измельчения диаметром 9 м, составляет 500 мм;

2) достигается экономия металла, так как нет мелющих тел;

3) уменьшается переизмельчение руды благодаря разлому кусков преимущественно по межзерновым контактам;

4) резко уменьшается шум при работе мельниц.

В то же время изготовление, транспортирование и монтаж мельниц самоизмельчения сложнее; удельная производительность их ниже, чем у шаровых и стержневых, а расход энергии больше в 1,3—1,4 раза, и расход футеровки выше.

По технологическим условиям часто в мельницы самоизмельчения добавляют шары до 12% объема барабана (полусамоизмельчение). Это требует повышения прочности барабана.

К 1984 г. за рубежом работало более 400 мельниц самоизмельчения. В СССР такие мельницы работают по мокрому способу измельчения (типа «Каскад») и по сухому (типа «Аэрофол»). На рис. 2.7 показаны оба типа мельниц отечественного производства. Отношение длины к диаметру у мельниц самоизмельчения составляет 0,25—0,5.

Мельницы самоизмельчения

Мельницы самоизмельчения

а – мокрого ММС-70Х23; б – сухого рудного 5700Х1850 УЗТМ; 1 - передвижная платформа; 2 – загрузочное устройство; 3 – втулка спираль загрузочной цапфы;

4 – коренной подшипник; 5 – загрузочная цапфа; 6 – футеровка торцовой стенки; 7 – футеровка цилиндрической части барабана; 8 – разгрузочная решетка; 9 – элеваторный пульпоподъемник; 10 – дефлекторное кольцо; 11 – разгрузочный конус; 12 – зубчатый венец; 13 – разгрузочная цапфа; 14 – защитная разгрузочная втулка; 15 – барабанный грохот; 16 – редуктор; 17 – электродвигатель; 18 - крышка люка.

Рис. 2.7

Мельницы самоизмельчения выпускает Сызранский турбостроительный завод. Их обозначение аналогично обозначению шаровых и стержневых мельниц: мельницы мокрого самоизмельчения — ММС, мельницы сухого самоизмельчения — МСС. Диаметр и длина мельницы в обозначении указаны числами дециметров.

Выпускаются, в основном, ММС: 50X23, 70X23, 90X30; разработана ММС-105Х50, входящая в комплекс крупных рудоразмольных мельниц самоизмельчения производительностью 5 млн. т/год.

Наиболее мощная работающая мельница ММС (90X30) имеет объем барабана 160 м3, частоту вращения 11 мин-1, относительное заполнение ?=0,45; мощность главного двигателя 4000 кВт, массу 1020 т. Мельница оборудована для ремонта вспомогательным приводом 55 кВт, обеспечивающим вращение барабана с частотой 0,024 мин-1.

Известны мельницы с барабаном диаметром 11 и длиной 4,6 м, оснащенные двигателем 8940 кВт, ожидается увеличение диаметра до 12 и длины до 6 м.

Прочие конструкции мельниц

Существуют другие конструкции мельниц, не получивших широкого распространения в отрасли. Сюда относятся бегуны и так называемые среднеходные мельницы. Название этой группы происходит от частоты вращения основных рабочих органов этих мельниц (60—300 об/мин), средней между дробилками ударного действия и барабанными мельницами. Это ролико-кольцевые, роликово-маятниковые, шаро-кольцевые.

Центробежная роликовая мельница (МЦР) для мокрого измельчения руд разработана Механобром. Ее конструкция запатентована в Англии, Франции, ФРГ, Италии и других странах.

Благодаря использованию центробежных сил, многократно увеличивающих ускорение, она работает весьма интенсивно: при равной производительности удельный на единицу объема съем готовой продукции (по классу – 0,074 мм) в 15–20 раз больше, удельный расход электроэнергии на 25%, а мелющих тел – в 5–6 раз меньше, масса мельницы в 6–8 раз и масса мелющих тел в 30 раз меньше, чем у барабанной шаровой. Так, при равной производительности мельниц МШР-3200Х3100 и МЦР-1350Х1000 (по 50 т/ч) масса шаровой мельницы 148 т, объем 22 м3, а центробежной – соответственно 16,6 т и

1,4 м3.

Центробежная мельница, конструкция которой показана рис. 2.8,состоит из станины 1, центральной колонки 2, цилиндрического корпуса 3, ротора 4, распределительного диска 5 и крышки 6. Внутри станины размещена зубчатая коническая пара 7, соединяющая горизонтальный вал 8 с главным вертикальным валом машины 9. Внутренняя рабочая поверхность корпуса футеруется сменными кольцами 10. Наружная поверхность корпуса имеет звукоизоляционный кожух 11. Ротор установлен на главном вертикальном валу и несет на себе дробящие тела — ролики 12 (диаметром 180 и длиной 220 мм) по 12 шт. в каждом ряду. Ролики посредством поводков 13 и осей 14 укреплены на цапфах ротора. Ролики свободно вращаются на осях и могут перемещаться в радиальном направлении, прижимаясь под действием центробежной силы к внутренней поверхности футеровки корпуса.

Центральная роликовая мельница для мокрого измельчения руд

Центральная роликовая мельница для мокрого измельчения руд

Рис. 2.8

При вращении ротора с частотой 175 об/мин материал, находящийся между футеровкой и роликами, измельчается. Через брызгала вода поступает в кольцевое корыто, расположенное внутри барабана ротора, а из него — в роликовые блоки.

Материал попадает на вращающийся распределительный диск 5 через горловину 15. Мощность двигателя 450 кВт. Такая мельница работает на Тырныаузском вольфрамо-молибденовом ГМК. Она пригодна для тонкого измельчения в производстве спеченных материалов.

В Северо-Кавказском горно-металлургическом институте разработан новый способ динамического самоизмельчения материала, расположенного в кольцевой полости между поверхностью вращающегося вертикального ротора и почти неподвижным вертикальным столбом материала в цилиндрическом корпусе. Схема мельницы представлена на рис. 2.9. Измельчение происходит при соударении кусков и частиц, движущихся с разными скоростями по горизонтальным траекториям. Этот способ реализуется в мельницах типа МАЯ («мельница А. Ягупова»), к выпуску которых приступил ДЗМО.

Схема мельницы динамического самоизмельчения типа МАЯ

Схема мельницы динамического самоизмельчения типа МАЯ

Рис. 2.9

Намечены следующие перспективы развития конструкций мельниц: повышение единичной мощности известных конструкций с увеличением рабочего объема до 700-1000 м3, применение безредукторного беззубчатого привода; промышленное использование энергонасыщенных мельниц (струйных и др.).

2.3. Модернизация узлов машины

Как было описано выше, мельница МШР-3200х6000 находится на второй стадии измельчения. Было принято решение увеличить производительность технологической цепи. Для этого в первую очередь модернизировать шаровые мельницы, находящиеся на второй стадии измельчения. Этому есть несколько причин: производительность мельниц достигла максимума; модернизация не потребует значительного свободного пространства.

Увеличение производительности мельницы достигается путем увеличения объема рабочей камеры барабана. В связи с этим было принято решение о принципиальных изменениях в конструкции, связанных с переносом главных подшипников на барабан, что позволило значительно увеличить длину барабана при незначительном изменении габаритных размеров и сохранении неизменными основных межцентровых расстояний.

Увеличение длины барабана требует увеличение мощности привода. В связи с этим заменяются подшипники вала приводной шестерни на более долговечные и увеличиваются габаритные размеры приводного вала.

Корзина
Чертежей: 0
0 руб
Корзина пуста
Каталог платных и бесплатных чертежей