Спосіб подрібнення сипкого матеріалу в барабанному млині

1. Спосіб подрібнення сипкого матеріалу в барабанному млині, який включає завантаження його у барабан, який обертають відносно горизонтальної осі, та грубе подрібнення при підвищеній швидкості обертання барабана і тонке подрібнення при зниженій швидкості обертання останнього, який відрізняється тим, що на першому етапі грубого подрібнення швидкість обертання барабана підтримують не вище величини, яка відповідає взаємному переходу режимів руху завантаження барабана з повним підкиданням та неповного центрифугування частинок, і не нижче величини, яка відповідає взаємному переходу режимів руху завантаження без підкидання та з частковим підкиданням частинок, а на другому етапі тонкого подрібнення швидкість обертання барабана підтримують не вище величини, яка відповідає останньому переходу режимів руху завантаження. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що швидкість обертання барабана на першому етапі подрібнення підтримують не вище величини w1 і 2 Винахід стосується технології тонкого здрібнення твердих дисперсних матеріалів і може знайти застосування в гірничо-збагачувальній, металургійній, хімічній, промисловості будівельних матеріалів та інших галузях виробництва. Відомий спосіб подрібнення сипкого матеріалу в барабанному млині [1], що включає завантаження матеріалу в барабан, який обертають відносно горизонтальної осі, та грубе подрібнення при "водоспадному" режимі руху завантаження барабана і тонке подрібнення при "каскадному" режимі його руху. 3 71843 4 Однак відомий спосіб не може бути реетапі грубого подрібнення швидкість обертання алізованим, оскільки не відомі межі виникнення барабана підтримують не вище величини, яка відзазначених режимів руху завантаження. повідає взаємному переходу режимів руху заванВідомий спосіб переважно грубого таження барабана з повним підкиданням та непоподрібнення сипкого матеріалу в барабанному вного центрифугування частинок, і не нижче млині [2], якої полягає в обертанні барабана із величини, яка відповідає взаємному переходу решвидкістю, більшою за швидкість переходу "касжимів руху завантаження без підкидання та з часткадного" режиму руху завантаження у "водоспадковим підкиданням частинок, а на другому етапі ний" режим та меншою за швидкість переходу "вотонкого подрібнення швидкість обертання барабадоспадного" режиму в режим "неповного на підтримують не вище величини, яка відповідає центрифугування". останньому переходу режимів руху завантаження. Недоліком цього способу є неточність визнаЦе здійснення способу є таким, якому віддається чення меж швидкісного діапазону існування "водоперевага з точка зору підвищення продуктивності спадного" режиму, неврахування впливу ступеня грубого помелу та підвищення тонини і зниження заповнення на верхню межу діапазону та врахуенерговитрат тонкого помелу шляхом подрібнення вання лише лінійно пропорційного впливу числа переважно ударянням на етапі грубого помелу та Фруда на обидві межі і цілковите неврахування подрібнення переважно стиранням і роздавлюванвпливу числа Рейнольдса. Крім того, оскільки ексням на етапі тонкого помелу. периментальні дані засвідчили усереднення реоТут і далі термінами режими "без підкидання", логічних властивостей різних сипких матеріалів "з частковим підкиданням" та "з повним при гравітаційному русі в обертовому барабані підкиданням" частинок позначено режими руху внаслідок їх квазізрідження, залежність меж швидсипкого завантаження камери обертового барабакісного діапазону від кута тертя завантаження є на, яким приблизно відповідають широко вживані слабо вираженою. Зазначене знижує продукале недостатньо визначені терміни, "каскадний", тивність грубого подрібнення такого способу. "змішаний" та "водоспадний" режими [1]. Якісне Відомий також, вибраний як прототип, спосіб термінологічне уточнення характеру руху частинок подрібнення сипкого матеріалу в барабанному дозволяє кількісно уточнити межі переходу ремлині [3], який полягає в обертанні барабана під жимів руху завантаження. час грубого подрібнення при "водоспадному" реВ окремих випадках здійснення винаходу жимі руху завантаження із швидкістю 0,80-0,86 від швидкість обертання барабана на першому етапі критичної, а під час тонкого подрібнення при "касподрібнення підтримують не вище величини w1 і кадному" режимі із швидкістю 0,70-0,75 від критичне нижче величини w2, а на другому етапі ної. подрібнення не вище величини w2, які визначають Недоліком цього способу є також неточність із співвідношення:визначення швидкісних меж переходу режимів 10lg(Fri ) × g руху завантаження, а також неврахування впливу wi = , на ці межі ступеня заповнення барабана та числа R Рейнольдса, що зменшує продуктивність грубого B + B2 - 4 × A i × Ci помелу та знижує тонину і підвищує енерговитрати i lg(Fri ) = i , тонкого помелу. - 2 × Ai В основу винаходу поставлено задачу вдоскоD налення існуючого способу подрібнення сипкого Ai = i , 4 матеріалу в барабанному млині у дав етапи шляхом обертання барабана на першому етапі грубого E Bi = Di × G + i - 1 , подрібнення при швидкості, що відповідає руху 2 завантаження барабана в режимі з підкиданням 2 Ci = Di × G + Ei × G + Fi , частинок, забезпечити підвищення продуктивності грубого помелу за рахунок подрібнення переважно D1 = 0,00275 × k 2 - 0,001925× k + 0,001886 , ударянням та виключення руху завантаження в режимі без підкидання або пристіночного шару, а E1 = 0,0085× k2 - 0,02265 × k + 0,0467 , також шляхом обертання барабана на другому F = 0,05 × k 2 - 0,235 × k + 0,23 , етапі тонкого подрібнення при швидкості, що від1 повідає руху завантаження в режимі без відкиданD2 = 0,105× k2 - 0,0929 × k + 0,00803 , ня, забезпечити підвищення тонини та зниження енерговитрат тонкого помелу за рахунок подрібE2 = -0,6165× k2 + 0,6599 × k - 0,09397 , нення переважно стиранням і роздавлюванням та F2 = -4,8 × k 2 + 5,04 × k - 1809 , , виключення руху завантаження в режимі з підкиданням. 1 æR ö Вирішення поставленої технічної задачі досяG = lg R2 - × lgç ÷ , 2 ç g÷ è ø гається тим, що в способі подрібнення сипкого матеріалу в барабанному млині, який включає d R = Rб - , завантаження його у барабана, який обертають 2 відносно горизонтальної осі, та гр убе подрібнення де w- кутова швидкість обертання барабана, при підвищеній швидкості обертання барабана і 1/с; тонке подрібнення при зниженій швидкості обері=1 або 2 - індекс; тання останнього, згідно винаходу, на першому Fr - число Фруда; ( ) 5 71843 6 g - гравітаційне прискорення, м/с2; 7 0,5 -3 0,027 -0,844 R - розрахунковий радіус камери барабана, м; 8 0,5 0 0,125 -0,489 Rб - радіус камери барабана, м; 9 0,5 3 0,252 -0,353 d - середній діаметр молельного тіла в камері барабана, м; Застосовано інтерполяційний многочлен ЛаА, В, С, D, Е, F, G - - змінні величини; гранжа. Інтерполяційна формула має вигляд к - ступінь заповнення камери барабана заlg(Fr ) = d0 × k 2 + d1 × k + d2 × [lg(Re)]2 + вантаженням. Це здійснення способу є таким, якому віддається перевага з точки зору чисельно(1) + e0 × k 2 + e1 × k + e2 × lg(Re) + го визначення швидкостей обертання барабана, 2 + f0 × k + f1 × k + f 2 . які відповідають межам взаємного переходу режимів без підкидання, з частковим підкиданням та Оскільки в Re входить шукана w і аргумент інтерполювання lg(Re) наперед не задано, скланеповного центрифугування завантаження, із урахуванням нелінійного впливу числа Рейнольдса, дено додаткове рівняння прямої, що відповідає числа Фруда та ступеня заповнення камери. умові R=const та проходить через точку із значенПри циркуляційному режимі руху завантаженням w = 1 ня в камері барабана у вигляді гравітаційних течій, æR ö який можна віднести до режиму швидких рухів lg(Fr ) - lgç ÷ = 2 × lg(Re) - lg R2 (2) çg÷ гранульованих середовищ [4], внаслідок квазізріè ø дження полідисперсного середовища, що містить де lg(R2) та lg(R/g) - координати точки при w=1 частинки подрібнюваного матеріалу та молольні 2 - кутовий коефіцієнт прямої. тіла, його поведінка стає схожою на поведінку в'язПісля заміни кої рідини в аналогічних умовах. Тому для опису1 æR ö вання руху завантаження барабана можуть бути G = lg R2 - × lgç ÷ 2 ç g÷ è ø прийняті критерії подібності течії рідини - числа Рейнольдса і Фруда та ступінь заповнення камери: та перетворення вираз (2) має вигляд 1 Re = w × R2 / n , Fr = w × R 2 / g , к, де n– кінематичний (3) lg(Re) = × lg(Fr ) + G 2 коефіцієнт в'язкості, м 2/с. Оскільки в розглядуваПісля замін ному русі різні сипкі середовища виявляють практично однакові в'язкісні властивості, для зручності (4) D = d0 × k 2 + d1 × k + d2 ν можна представити аналогом – n=1м 2/с. Тоді для (5) E = e0 × k 2 + e1 × k + e2 даного випадку Re = w × R2 у безрозмірних одиницях. (6) F = f0 × k2 + f1 × k + f2 На фігурі зображено одержані експериментавираз (1) має вигляд льне [5] графіки меж взаємного переходу режимів 2 (7) lg(Fr ) = D × [lg(Re)] + E × lg(Re) + F з повним підкиданням та неповного центрифугування дисперсного матеріалу завантаження камеПісля підстановки (3) в (7) та перетворення ри барабана, що відповідає кутовій швидкості обертання барабана w1, та режимів без підкидання та B + B2 - 4 × A × C lg(Fr ) = , з неповним підкиданням, що відповідає w2, в лога- 2× A рифмічних осях Re та Fr для трьох значень к. Поде А=D/4, хилі штрихові прямі відповідають умові R=const. З метою визначення співвідношення для розB = D × G + E -1 , 2 рахунку швидкостей обертання барабана застосо2 C = D ×G + E × G + F . вується інтерполяція. За функцію двовимірної Остаточно вираз для wмає вигляд інтерполяції прийнято lg(Fr) для w1 та w2, за аргументи – lg(Re) та к. Прийнято прямокутну 10lg(Fr ) × g рівномірну сітку з дев'ятьма вузлами з координаw= R тами: lg(Re)=-3, 0 та 3, к=0,3, 0,4 та 0,5. В таблиці За значенням функції у вузла х наведено прийняті значення функції у вузлах інтерполювання визначено величини коефіцієнті d, інтерполювання. е та f (4)-(6) для w1 та w 2. При к