Расчет стержневой мельницы

 

 

 

- в аварийных ситуациях, когда работа оборудования угрожает безопасности людей и выводу из строя оборудования, необходимо самостоятельно принимать меры по его остановке, с последующим сообщением мастеру, оператору ПУ. [10, с. 161]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

 

2.1 Материальный баланс

 

Материальный баланс - эmo расчет качественных и количественных характеристик процесса обогащения по потокам, анализ эффективности технологического процесса.

Исходные данные для расчета:

Мощность флотационной обогатительной фабрики - 1161000 т/год

Состав сильвинитовой руды:

- частиц менее 0,25 мм 14%;

- менее 1 мм 35%;

- от 1 до 5 мм не нормируется;

- более 10 мм 40%.

Извлечение КCl d готовый продукт 82,53% в год. В 100 т руды содержится:

- KCl 32,2%;

- н.о. 5,5%;

- H2O 0,8%.

В отделении измельчения проходит замкнутый цикл. Поэтому питание в мельницу подается с предварительной и поверочной классификации.

В питание предварительной классифшации в 11 дуговых сит подается сильвинитовая руда (нагрузка по руде 220 т/час), оборотный маточный раствор 172,5 т/час и разгрузка сгустителя с содержанием твердого компонента Qтв = 6,3 т/час и жидкого компонента Qж=93,4 т/час. На предварительной классификации установлены сита с шириной щели 2 мм, следовательно в подрешетный продукт уйдут частицы размером менее 0,25 мм 14% и частицы размером менее 1 мм 35%.

Следовательно выход подрешетного продукта Q = 14+35=49%.

Определим какое количество твёрдого вещества, Qтв, т/час,  и жидкой фазы, Qж, т/час, подаётся в питание 11 дуговых сит

Qтв = 220+6,3 = 226,3 т/час

Qж = 172,5 * 93,4 = 265,9 т/час

 

 

 

Рассчитаем выход подрешетного продукта предварительной и классификации, Qт, т/час, 11 дуговых сит по формуле

 

где g - выход подрешетного и надрешетного продуктов, %;

    QТВ - количество твёрдого вещества, т/ч.

 

Рассчитаем количество жидкой фазы подрешетного продукта, Qж, т/ч, 11 дуговых сит по формуле

Qж = Qт * r , (2.2)

где Qт - количество твердой фазы, т/ч;

r - отношение веса жидкой фазы к твердой в продуктах обогащения.

Qж = 110,8 * 3,6 = 233,79 т/ч

Рассчитаем выход надрешетного продукта предварительной классификации, Qт, т/час, 11 дуговых сит по формуле (2.1)

 

Рассчитаем количество жидкой фазы надрешетного продукта, Qж, т/ч, 11 дуговых сит по формуле (2.2)

Qж = 115,4* 0,4 = 46,1 т/ч

Так как в питание стержневой мельницы подаётся камерный продукт перечистной флотации Qт = 9,2 т/ч, Qж = 82,0 т/ч, то содержание твердой и жидкой фазы будет составлять

Qт = 9,2+115,4 = 124,6 т/ч

Qж = 82+46,1 = 128,1 т/час

На поверочной классификации установлено два каскада 14 дуговых сит.

На первый каскад дуговых сит подаётся питание с мельницы.

Рассчитаем выход подрешетного продукта предварительной классификации, Qт, т/час, 14 дуговых сит первого каскада по формуле (2.1)

 

Рассчитаем количество жидкой фазы подрешетного продукта, Qж, т/ч, 14 дуговых сит первого каскада по формуле (2.2)

Qж = 128,1 * 2,3 = 294,63 т/ч

 

 

Рассчитаем выход надрешетного продукта предварительной классификации, Qт, т/час, 14 дуговых сит первого каскада по формуле (2.1)

 

Рассчитаем количество жидкой фазы надрешетного продукта, Qж, т/ч, 14 дуговых сит первого каскада по формуле (2.2)

Qж = 128,1 * 0,6 = 76,8 т/ч

Так как в питание 14 дуговых сит второго каскада подаётся оборотный маточный раствор Qж = 92,8 т/ч, то содержание жидкой фазы будет составлять

Qж = 92,8 + 76,8 = 169,8 т/ч

Рассчитаем выход подрешетного продукта предварительной классификации, Qт, т/час, 14 дуговых сит второго каскада по формуле (2.1)

 

Рассчитаем количество жидкой фазы подрешетного продукта, Qж, т/ч, 14 дуговых сит второго каскада по формуле (2.2)

Qж = 169,8* 3 = 509,4 т/ч

Рассчитаем выход надрешетного продукта предварительной классификации, Qт, т/час, 14 дуговых сит второго каскада по формуле (2.1)

 

Рассчитаем количество жидкой фазы надрешетного продукта, Qж, т/ч, 14 дуговых сит второго каскада по формуле (2.2)

Qж = 169,8 * 0,3 = 50,9 т/ч

В питание стержневой мельницы подаётся надрешётный продукт предварительной классификации 11 дуговых сит и поверочной классификации 14 дуговых сит второго каскада.

Qт = 81,6 + 124,6 = 206,2 т/ч

Qж = 50,9 + 128,1 = 179 т/ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Подбор конструктивных размеров аппарата. Подбор аппарата по ГОСТ

 

Часовая производительность фабрики, Qчас, т, находится по формуле

 

 где Qчас - производительность отделения измельчения фабрики по руде за один час, т;

- мощность фабрики, т/год;

а - количество рабочих дней в году, дни;

в - количество рабочих часов в сутки, час;

К - коэффициент неравномерности нагрузки, от 1,1 до 1,15.

Принимаем а = 360 дней, в = 24 часа, К = 1,1.

Определим мощность фабрики по готовому продукту,, т, по формуле

 

где - мощность фабрики по готовому продукту, т;

1,583 - коэффициент  измельчаемости для сильвинита, от 1,5 до 2;

а - содержание KCl в исходной руде;

e - товарное извлечение, %;

WР - влажность руды, %.

 

Определим часовую производительность фабрики, Qчас, т, по формуле (2.3)

 

Определим производительность одной мельницы за один час Q, т/час, по формуле

 

где n - количество мельниц установленных на фабрике.

 

 

 

 

Для обеспечения заданной производительности требуется объём, Vб, м3, который определяется по формуле

 

где Q - производительность одной мельницы за один час, т/час.

 

Используя технические характеристики стержневых мельниц с центральной разгрузкой принимаем к установке стержневую мельницу МСЦ 3200х4500 с обёмом барабана 32 м3.

Максимальная производительность стержневой мельницы, Q, т/час, составляет

Q = 7*32 = 224 т/час

Коэффициент использования мельницы, К, %, составляет

 

В зависимости от частоты вращения различают каскадный, водопадный и смешанный режим работы мельницы. При каскадном режиме работы частота вращения барабана мала и стержни, на некоторую высоту вместе с барабаном, затем скатываются или сползают вниз параллельными слоями, измельчая материал главным образом истиранием. При увеличении частоты вращения барабана стержни под действием центробежной силы поднимаются выше и, достигнув определённой для каждой частоты вращения высоты, нанося удары по руде. Такой режим работы мельницы называется водопадным. руда в этом случае измельчается главным образом за счет удара стержней и частично истирания. Смешанный режим осуществляется при переходе от каскадного режима к водопадному.

Частота вращения барабана может быть такой, когда центробежная сила достигает настолько большой величины, что стержни не могут оторваться от барабана и вращаются вместе с ним. Руда при этом случае не измельчается.

Частота вращения барабана, при которой стержни прижимаются центробежной силой к внутренней поверхности барабана и начинает вращаться вместе с ним, называется критической.

 

 

 

Определим критическую частоту вращения барабана мельницы, nкр, об/мин, по формуле

 

где D - диаметр барабана, м.

 

Рабочая частота вращения составляет от 75% до 85% критической частоты вращения, значит должна быть в пределах

nкр = (0,750,85) * 23,7 = 17,820,1 об/мин (не более)

При такой частоте вращения барабана производительность и эффективность работы мельницы будут максимальными.

Установлено, что оптимальная частота вращения барабана зависит от степени его заполнения измельчающими телами, которая характеризуется коэффициентом заполнения j. Для стержневых мельниц коэффициент заполнения j обычно равен от 0,3 до 0,4.

Определим массу стержней, Gст, кг, по формуле

 

где gст - насыпная масса стержней, т/м3;

L - длина барабана, м;

D - диаметр барабана, м.

 

Определим коэффициент заполнения мельницы стержнями, j, по формуле

 

где Gст - масса стержней, т;

gст - насыпная масса стержней, т/м3;

L - длина барабана, м;

D - диаметр барабана, м.

 

 

 

 

 

Исходя из практики измельчения сильвинитовой руды, склонной к шламообразованию принимаем стержневую нагрузку 35 тонн, что обеспечивает измельчение до крупности 1,25 мм.

Мельница оборудованна электродвигаетлем ДСП 260 - 1901 - 36 мощностью 900 кВт, число оборотов 167 об/мин и весом 15900 кг.

 

Таблица 2.1 - Характеристики привода мельницы

 

Число зубьев вал шестерни	22
Число зубьев зубчатого венца	254
Передаточное отношение	11,545
Модуль в нормальном сечении, мм	20
Угол зацепления, град	20
Межцентровое расстояние, мм	2771,64
Наибольший допускаемый момент, мм	20

 

Таблица 2.2 - Техническая характеристика мельницы МСЦ 3200х4500

 

Длина аппарата, мм	12440
Ширина, мм	7205
Высота, мм	5228
Внутренний диаметр барабана, мм	3200
Длина барабана, мм	4500
Объём барабана номинальный, м3	32
Частота вращения барабана, об/мин	14,46
Мощность электродвигателя, кВт	900
Масса мельницы (без электрооборудования, смазочной станции, мелющих тел), кг	133119
Масса вращающихся частей (без мелющих тел и измельчаемого материала), кг	108000
Масса мелющих тел, кг	До 70000

 

 

 

 

 

 

2.3 Механический расчёт аппарата

 

Исходные данные для расчёта:

число зубьев вал шестерни Z1 = 22;

число зубьев зубвенца Z2 = 254;

передаточное отношение U = 11,245;

модуль зацепления - тп = 20 мм;

угол зацепления a = 20О;

межосевое расстояние аW = 2760 мм.

Расчёт передачи сводится к проверке прочности зубьев по контактным напряжениям sн ≤ [s]н, то есть рабочее контактное напряжение должно быть меньше или равно допускаемому. В этом случае прочность зубьев в зацеплении обеспеченна.

Определим геометрические параметры передачи.

Найдём делительный параметры, d1 и d2, мм, по формуле

                               d1 = mn * Z1                                        (2.10) 

                              d2 = mn * Z2 ,                                          (2.11) 

где тп - модуль зацепления, мм;

Z1  - число зубьев вал шестерни, шт;

Z2 - число зубьев зубвенца, шт.

d1 = 20 * 22 = 440 мм

d2 = 20 * 254 = 5080 мм

Найдём диаметры вершин зубьев, da1 и da2, мм, по формуле

                            da1 = d1 + 2тп                            (2.12)

                            da2 = d2 + 2тп ,                          (2.13)

где тп - модуль зацепления, мм;

d1 и d2 - делительный параметры, мм.

da1 = 440 + 2 * 20 = 480 мм

da1 = 5080 + 2 * 20 = 5120 мм

Найдём диаметры впадин зубьев, df1 и df2, мм, по формуле

                              df1 = d1 - 2,4тп                         (2.14)

                              df2 = d2 - 2,4тп ,                       (2.15)

где тп - модуль зацепления, мм;

d1 и d2 - делительный параметры, мм.

 

 

 

 

df1 = 440 - 2,4 * 20 = 392 мм

df2 = 5080 - 2,4 * 20 = 5032 мм

Исходя из данных расчетов определим ширину зубчатого венца

колеса - В2 = 800 мм;

шестерни - В1 = 800 мм.

Найдём межосевое расстояние, aW, мм, по формуле

 

где d1 и d2 - делительный параметры, мм.

 

Проведём расчет прочности зубьев по контактным напряжениям,  sн , Н/мм2, по формуле

 

где k - вспомогательный коэффициент. Для прямой зубчатой передачи 436;

Ft - окружающая сила в зацеплении, Н*м;

- коэффициент, учитывающий  распределение нагрузки между  зубьями передачи. Для прямого  колеса  = 1,0;

- коэффициент  неравномерности нагрузки по  длине зуба. Он зависит от ширины  колеса по диаметру, то есть  от ψBd;

- коэффициент  динамической нагрузки, зависящей  от окружной скорости колёс  и степени точности передачи.