Принцип действия и конструктивные особенности
Барабанные мельницы подразделяются на два основных типа по способу разгрузки измельченного материала: с разгрузочной решеткой и с центральной разгрузкой. В мельницах первого типа (МШР) измельчающие тела — шары или рудная галя — работают внутри барабана, а готовый продукт проходит через отверстия решетки и принудительно удаляется с помощью лифтеров. Это создает значительный перепад уровня пульпы между загрузочным и разгрузочным концами, что обеспечивает высокую скорость продольного движения материала. В результате такой режим способствует получению более грубого продукта измельчения.
В шаровых мельницах с центральной разгрузкой (МШЦ) перепад уровня пульпы невелик. Материал перемещается по барабану медленнее, что позволяет достигать более тонкого помола. Однако оба типа мельниц, как шаровые, так и бесшаровые, имеют ограничения по повышению энергонапряженности и удельной производительности.
Устройство шаровой мельницы с разгрузочной решеткой
Конструкция такой мельницы включает барабан с торцовыми крышками, загрузочную и разгрузочную цапфы, опирающиеся на подшипники. Вращение передается от электродвигателя через зубчатый венец. Для предотвращения износа внутренние поверхности защищены футеровочными плитами. Ключевой элемент — разгрузочная решетка, установленная у торцевой крышки. Пространство за решеткой разделено радиальными перегородками-лифтерами на секторные камеры, которые открываются в разгрузочную цапфу. Эта система обеспечивает принудительную разгрузку и поддержание низкого уровня пульпы внутри аппарата.
При вращении лифтеры поднимают пульпу до уровня цапфы для удаления. В качестве мелющих тел используются стальные или чугунные шары разного размера, загружаемые примерно на половину объема барабана. Для обслуживания предусмотрены люки. Номинальные размеры мельницы (обозначаемой как МШР-D0хL0) определяются внутренним диаметром и длиной барабана без учета футеровки.
Футеровка барабана
От профиля и материала футеровочных плит напрямую зависят кинематика мелющих тел, рабочий объем, износ, производительность и энергопотребление мельницы. Наряду с традиционными стальными, широко применяются резиновые футеровки. Их основные элементы — лифтеры, плиты и секторы решетки. Резиновая футеровка тоньше стальной, что увеличивает полезный объем барабана на 5–6%. При этом ее срок службы сопоставим или даже на 15–20% больше, чем у стальной. Дополнительные преимущества включают меньший удельный расход шаров, не меньшую (а часто и более высокую) производительность, простоту монтажа, лучшую герметичность и сниженный уровень шума.
Конструкцию футеровок торцовых крышек и решеток подбирают так, чтобы их срок службы был кратен сроку службы футеровки барабана. Футеровка цапф может быть гладкой или спиральной, причем направление спирали различается: в загрузочной цапфе оно способствует подаче материала, а в разгрузочной — возврату шаров и крупных частиц. Износ футеровки, как правило, неравномерен. Испытания показывают, что футеровки волнового профиля из специальных марок чугуна могут служить в 2–3 раза дольше, чем из высокомарганцовистой стали.
Загрузочные устройства
Для подачи материала в мельницу используются различные типы питателей. Барабанный питатель применяется в открытом цикле работы. Комбинированный питатель, сочетающий черты барабанного и улиткового, позволяет одновременно загружать исходный материал и «пески» (недоизмельченный продукт) из классификатора, работающего с мельницей в замкнутом цикле. В стержневых мельницах сухого помола загрузка часто осуществляется через наклонный желоб, соединенный с конвейером.
Конструкция барабана и разгрузочной части
Барабан представляет собой сварную обечайку с приваренными фланцами для соединения с торцевыми крышками. К корпусу крепятся футеровочные плиты, а для снижения шума и износа между ними могут укладываться резиновые прокладки. Соединение крышки с корпусом — критический узел, требующий точной обработки поверхностей и правильной затяжки болтов.
Разгрузочная часть мельниц с центральной разгрузкой включает торцевую крышку, разгрузочную воронку и бутару — перфорированный цилиндр для отделения недробимых предметов. В мельницах с разгрузкой через решетку рабочая полость отделена от разгрузочной камеры системой сменных решеток и клиньев. Пульпа из секторных камер-элеваторов при повороте барабана попадает в разгрузочную воронку и удаляется через горловину.
Подшипниковые опоры
Вращающаяся часть мельницы опирается на два главных подшипника скольжения. Они воспринимают вес барабана с мелющими телами и материалом, центробежные и ударные нагрузки. Конструктивно подшипники аналогичны и состоят из фундаментной плиты, корпуса с баббитовым вкладышем и крышки. Для компенсации температурных расширений и монтажных погрешностей один подшипник делают фиксированным, а другой — плавающим.
Сравнение мельниц МШР и МШЦ
Шаровая мельница с центральной разгрузкой (МШЦ) конструктивно схожа с МШР, но не имеет разгрузочной решетки. Для нее характерен высокий уровень пульпы в барабане, что замедляет продольное движение материала и обеспечивает более тонкий помол. Мельницы МШР, в свою очередь, примерно на 10–15% производительнее и дают продукт с меньшим содержанием шламов, но их конструкция сложнее. На практике МШР часто используют на первой стадии измельчения, а МШЦ, обеспечивающие более тонкий помол, — на второй и третьей стадиях.
Стержневые мельницы
Стержневая мельница (МСЦ) по конструкции аналогична шаровой мельнице с центральной разгрузкой. Ее отличительные черты — увеличенный диаметр цапф для ускорения прохождения материала и футеровка волнистого или ступенчатого профиля. Такие мельницы применяют для мелкого дробления перед шаровыми мельницами, а также для подготовки руд к гравитационному или магнитному обогащению.
