Belgorod, Belgorod, Russian Federation
Belgorod, Belgorod, Russian Federation
Belgorod, Belgorod, Russian Federation
Belgorod, Belgorod, Russian Federation
GRNTI 55.03 Машиноведение и детали машин
BBK 347 Технология производства оборудования отраслевого назначения
The article presents scientific and technical developments on the creation of a centrifugal grinding unit of the combined grinding method, the design of which allows improving the quality of the finished product by providing a dry and wet method of grinding the material in one unit, and also increasing the productivity of the unit by providing a continuous grinding process.
technological module, grinding unit, grinding, closed cycle
Проведенные теоретические и экспериментальные исследования центробежных помольных агрегатов показали их эффективность при измельчении материалов с различными физико-механическими характеристиками [4, 5].
В то же время становится очевидным вопрос повышения степени измельчения материала, а, следовательно, и качества готового продукта, что свидетельствует о целесообразности дальнейших исследований помольных агрегатов вибрационно-центробежного типа.
Одним из вариантов повышения эффективности агрегата является организация процесса измельчения по замкнутому циклу.
При измельчении в многокамерных мельницах можно выделить три основные принципиальные схемы помола в замкнутом цикле [1] (рис. 1).
По схеме, представленной на рис. 1, а, материал, измельченный в первой камере, через разгрузочное устройство поступает в сепаратор; крупка из последнего попадает во вторую камеру для тонкого измельчения, которая работает в замкнутом цикле с сепаратором. Данная схема предусматривает короткий путь прохождения материала перед сепаратором. Такие схемы рекомендуются для помола многокомпонентных материалов с различной размалываемостью компонентов. Легкоразмалываемый компонент, попадая в сепаратор после камер грубого помола, выводится из процесса.
На рис. 1, б представлена схема работы многокамерной мельницы в замкнутом цикле, при которой сепарация каждой камеры измельчения осуществляется отдельным сепаратором, крупка из которого возвращается на доизмельчение в соответствующую камеру. Недостаток данной схемы измельчения – дороговизна оборудования.
По схеме, изображенной на рис. 1, в, продукт из первых двух камер поступает в сепаратор, крупка из которого домалывается окончательно в третьей камере, а тонкая фракция поступает в общий поток готового продукта третьей камеры. Так как крупка может переизмельчиться, фракция готового продукта будет неравномерной и, следовательно, эффективность измельчения недостаточна.
Разработанная схема замкнутого цикла измельчения с применением центробежного помольного агрегата позволяет исключить эти недостатки [2, 3].
Технологический модуль замкнутого цикла измельчения (рис. 2) содержит центробежный помольный агрегат 1 с тремя камерами помола, верхняя камера которого соединена с бункером 2 исходного материала, и центробежный воздушно-проходной сепаратор 3 с двумя зонами разделения. Центробежный помольный агрегат включает в себя станину 4, на которой жёстко закреплены вертикальные цилиндрические направляющие 5 с перемещающимся по ним ползунами 6. На станине 4 жестко закреплены опорные стойки 7, в которых установлены подшипники и эксцентриковый вал 8, содержащий на обоих концах противовесы 9. Эксцентриковый вал 8 соединен с рамой 10 прямоугольной формы. Рама выполняет роль шатуна в кривошипно-ползунном механизме, образованном из станины 4, эксцентрикового вала 8, рамы 10 и ползунов 6, для обеспечения необходимой траектории движения помольных камер, закреплённых на раме. На раме 10 горизонтально закреплены верхняя 11, средняя 12 и нижняя 13 помольные камеры. Каждая помольная камера содержит мелющие тела, соответствующие типу помола в камере.
a б
в
Рис. 1. Технологические схемы измельчения в многокамерных мельницах замкнутого цикла:
1 – исходный материал; 2 – измельчитель; 3 – транспортирующее устройство; 4 – сепаратор;
5 – крупка из сепаратора; 6 – готовый продукт
Рис. 2. Технологический модуль замкнутого цикла измельчения
В торцах помольных камер встроены ограничительные 14 и классификационные 15 решетки по ходу движения соответственно. В торцах на выходе материала из верхней 11 и средней12 помольных камер закреплены конфузоры 16, а в торцах на входе материла средней12 и нижней 13 помольных камер –диффузоры 17. Ограничительные решётки 14 предназначены для удержания мелющих тел внутри помольной камеры, а классификационные решётки 15 предназначены для классификации материала. Наличие ограничительных и классификационных решёток обеспечивает стабильный технологический режим в каждой помольной камере. Конфузоры 16 и диффузоры 17 имеют конусный вид. К конфузорам 16 с помощью хомутов крепятся газоходы 18, а к диффузорам 17 с помощью хомутов крепятся газоходы 19, которые соединены с центробежным воздушно-проходным сепаратором.
Центробежный воздушно-проходной сепаратор 3 с двумя зонами разделения состоит из загрузочного патрубка 20, разгрузочного патрубка 21 грубого материала, разгрузочного патрубка 22 материала средней фракции. Зона разделения материала находится над загрузочным патрубком 20 и разгрузочными патрубками 21 и 22. В верхней части зоны разделения находятся радиальные лопасти 23. Вверху центробежного воздушно-проходного сепаратора находится патрубок 24 выхода газоматериальной смеси.
Загрузочный патрубок 20 сепаратора соединен с верхней 11 и средней 12 камерами помола агрегата через газоходы 18, а с нижней камерой 13 через газоход 18, который крепится к выходному патрубку помольного агрегата. Разгрузочный патрубок 21 грубого помола сепаратора соединен со средней помольной камерой 12 с помощью газохода 19. Разгрузочный патрубок 22 средней фракции сепаратора соединен с нижней камерой 13 с помощью газохода 19.
Способ замкнутого цикла измельчения с применением центробежного помольного агрегата с тремя камерами помола заключается в следующем.
Исходный материал из бункера 2 непрерывно поступает в загрузочный патрубок центробежного помольного агрегата 1 и далее через ограничительную решетку 14 поступает в верхнюю помольную камеру 11, в которой обеспечивается грубое измельчение исходного материала.
Воздушным потоком, создаваемым вентилятором (на рис. не показан), измельчённый материал перемещается вдоль камеры, проходит через классификационную решётку 15, конфузор 16 и через газоход 18 поступает в загрузочный патрубок 20 центробежного воздушно-проходного сепаратора 3.
В сепараторе в зоне разделения за счёт закручивания газоматериального потока радиальными лопастями 23 происходит разделение материала под действием центробежных сил в комбинации с силами тяжести частиц различной массы на материал грубой фракции, материал средней фракции и материал тонкой фракции.
Материал грубой фракции из разгрузочного патрубка 21 по газоходу 19 через диффузор 17 и ограничительную решетку 14 поступает в среднюю помольную камеру 12, которая движется по эллиптической траектории и обеспечивает помол исходного материала до средней фракции. Затем за счёт воздушного потока измельченный материал через классификационную решетку 15 и конфузор 16 поступает в газоход 18 и далее в загрузочный патрубок 20 сепаратора.
Материал средней фракции из разгрузочного патрубка 22 по газоходу 19 через диффузор 17 и ограничительную решетку 14 поступает в нижнюю помольную камеру 13, двигающуюся по круговой траектории, в которой обеспечивается тонкое измельчение исходного материала. За счёт воздушного потока измельченный материал поступает в газоход и далее в загрузочный патрубок сепаратора.
Измельчённый материал тонкой фракции (готовый продукт) вместе с газовым потоком поднимается вверх и через патрубок 24 газоматериального смеси поступает на дальнейшую обработку газоматериального потока в циклон на очистку воздуха от частиц. Процесс помола осуществляется в непрерывном режиме.
Материал проходит три стадии помола с различными режимами работы в одной мельнице с тремя камерами помола. При этом после каждой камеры помола проходит классификация в центробежном воздушно-проходном сепараторе. Это дает большую гарантию одинаковой дисперсности материала, что достигается за счет обеспечения непрерывного вывода готового продукта на различных стадиях процесса и возврата недоизмельчённого материала на дальнейшее измельчение до состояния готового продукта.
Разработанный технологический модуль, конструкция которого позволяет выводить из всех рабочих камер агрегата частицы материала с характеристиками, соответствующими готовому продукту, предотвращает его переизмельчение, а, следовательно, обеспечивает требуемое качество готового продукта и снижение энергозатрат на измельчение, тем самым повышает эффективность помола.
1. Deshko Yu.I., Kreymer M.B., Krythin G.S. Izmel'chenie materialov v cementnoy promyshlennosti. M.: Stroyizdat, 1966. 275s.
2. Zayavka 2017118016 Rossiyskaya Fede-raciya, Tehnologicheskiy modul' i sposob za-mknutogo cikla izmel'cheniya / Ural'skiy V.I., Sevost'yanov V.S., Sinica E.V., Ural'-skiy A.V., Sazhneva E.A., Farafonov A.A., zayavitel' FGBOU BGTU im. V.G. Shuhova; prioritet 23.05.2017.
3. Pat. 2277973 Rossiyskaya Federaciya, V 02S 17/08. Pomol'no-smesitel'nyy agregat / Gridchin A.M., Sevost'yanov V.S., Lesovik V.S., Ural'skiy V.I., Sinica E.V.; zayavitel' i patentoobladatel' OOO «TK RECIKL»; opubl. 20.06.06, Byul. №17.]
4. Ural'skiy A.V., Sevost'yanov V.S. Mnogofunkcional'nyy centrobezhnyy agre-gat s parallel'nymi pomol'nymi blokami // Vestnik BGTU im. V.G. Shuhova. 2010. №1. S. 106-112.
5. Ural'skiy V.I., Sinica E.V., Ural'-skaya L.S., Farafonov A.A. Centrobezhnyy agregat kombinirovannogo sposoba izmel'che-niya // Vestnik BGTU im. V.G. Shuhova. 2017. №6. S. 115-119.
