В мельницах с разгрузочной решеткой в качестве измельчающих тел применяют шары или рудную галю, измельченный продукт проходит через отверстия решетки, а затем поднимается лифтерами к центру разгрузочной цапфы мельницы. Разность уровней пульпы h1, между загрузочным и разгрузочным концами барабана (см. рис. 8.1.1, а) значительна. Поэтому скорость движения материала вдоль мельницы сравнительно высокая, что предполагает получение продукта более грубого измельчения, чем в мельницах с центральной загрузкой.
В шаровых мельницах с центральной разгрузкой разность уровней h2 пульпы в загрузочном и разгрузочном концах (см. рис. 8.1.1, б) небольшая, материал перемещается вдоль мельницы сравнительно медленно и получается более тонкий продукт измельчения.
Как шаровые, так и бесшаровые барабанные мельницы имеют ограниченные возможности в части повышения энергонапряженности и удельной производительности.
Шаровая мельница с разгрузочной решеткой (рис. 8.1.3) состоит из барабана 1 с торцовыми крышками 2 и 16, загрузочной 4 и разгрузочной 14 цапф, опирающихся на подшипники 3 и 15. Барабан вращается от электродвигателя посредством малой шестерни 18, насаженной на приводной вал 19, и зубчатого венца 11, закрепленного на барабане. В мельницах больших размеров тихоходный электродвигатель присоединяется к приводному валу с помощью эластичной муфты, а в мельницах малых размеров электродвигатель подключается к этому валу через редуктор.
Исходный материал загружается в мельницу питателем 5 через его центральное отверстие 6, а пески классификатора — улитковым черпаком с козырьком 7. Барабан и торцовые крышки для предотвращения от износа футеруются броневыми плитами 8, которые закрепляются болтами 9, а внутренняя поверхность пустотелых цапф — съемными воронками.
У разгрузочного конца мельницы установлена решетка 10. Пространство между этой решеткой и торцовой крышкой 16 разделено радиальными перегородками — лифтерами 12 — на секторные камеры, открытые в цапфу 14. Наличие решетки и секторных камер позволяет осуществлять принудительную разгрузку измельченного продукта из мельницы и поддерживать в ней низкий уровень пульпы.
При вращении мельницы лифтеры 12 поднимают пульпу до уровня разгрузочной цапфы 14, через которую она удаляется из мельницы. В мельницу загружают стальные или чугунные шары разной крупности (40... 150 мм) примерно на половину ее объема. Во время вращения барабана шары, перекатываясь, скользя и падая, измельчают зерна полезного ископаемого.
Для разгрузки изношенных шаров, введения футеровки внутрь мельницы и ее осмотра служат люки 17. Горловина 13 разгрузочной цапфы имеет несколько больший диаметр, благодаря чему происходит движение пульпы в сторону разгрузки. Номинальные размеры мельницы определяются внутренним диаметром D0 и его длиной L0 без учета толщины футеровки. Сокращенно мельницы с разгрузочной решеткой обозначаются МШР-D0хL0.
Технические характеристики шаровых мельниц с решеткой приведены в табл. 8.1.1.
Барабан мельницы изготовляют сварным или клепаным из листовой стали, а торцовые крышки отливают из чугуна и стали. Они соединяются между собой болтами. Сменные броневые плиты выполняют из износостойких материалов. Толщина новой футеровки h принимается в зависимости от D0.
От профиля и толщины футеровочных плит барабана зависят характер движения измельчающих тел (высота подъема и коэффициент скольжения по футеровке), рабочий объем барабана мельницы, износ футеровки, производительность мельницы, удельный расход электроэнергии и измельчающих тел.
Основными элементами резиновой футеровки (рис. 8.1.4) являются лифтеры /, плиты 2 и секторы решетки 3. На загрузочную крышку барабана мельницы радиально укладывают плиты толщиной 60 мм, которые зажимают лифтерами с размерами в сечении 100x100 мм. На барабане располагают плиты толщиной 55 мм и лифтеры размером 140x125 мм. Резиновые секторы решетки толщиной 54 мм с отверстиями зажимают лифтерами, размер которых 100x110 мм.
На один комплект футеровочных плит и секторов решетки полагается иметь два комплекта лифтеров. Поскольку резиновая футеровка тоньше стальной, рабочий объем мельницы увеличивается примерно на 5...6 %.
Кроме того, срок службы резиновых и стальных футеровок либо одинаковый, либо первые служат на 15...20% дольше вторых. Удельный расход шаров в мельнице с резиновой футеровкой меньше, чем в мельнице со стальной футеровкой, а производительность мельниц с резиновой футеровкой не ниже
(а часто и выше), чем мельниц со стальной футеровкой. К преимуществам резиновых футеровок относятся меньшая трудоемкость монтажа, большая герметичность, низкий уровень шума [4].
Конструкцию футеровок торцовых крышек и разгрузочных решеток подбирают с таким расчетом, чтобы срок их службы был равен или кратен сроку службы футеровки барабана. Это достигается путем подбора их толщины с учетом фактического износа. Футеровка цапф гладкая или спиральная. Направление спирали загрузочной цапфы должно способствовать продвижению исходного материала в мельницу, а в разгрузочной цапфе — возврату шаров и крупного материала.
Обычно футеровка изнашивается неравномерно. Скорость износа футеровочных плит из высокомарганцовистой стали марки 110Г13Л составляет несколько долей миллиметра в сутки. Промышленные испытания футеровок показали, что футеровки волнового профиля из чугуна марок ИЧХ12Г5 и ВУ-4 служат в 2-3 раза дольше, чем из стали марки 110Г13Л.
Питатель. Для загрузки мельницы исходным материалом, поднятым на уровень ее оси, применяют барабанный питатель (рис. 8.1.5, б), состоящий из цилиндрической камеры 1, переходящей в конус, крышки 2 и диафрагмы 3 с секторным отверстием. Питатель крепится болтами к загрузочной цапфе мельницы. Материал проходит через отверстие диафрагмы и попадает на спираль футеровки загрузочной цапфы. Барабанные питатели применяют в мельницах, работающих в открытом цикле, когда пульпу, выходящую из мельницы, не требуется классифицировать по гранулометрическому составу и возвращать в мельницу на доизмельчение.
Для одновременной загрузки в мельницу исходного материала и песков классификатора, работающего в замкнутом цикле с этой мельницей, используют комбинированные питатели. Они кроме центрального отверстия имеют дополнительный один или два хобота, с помощью которых недоизмельченный материал, вышедший из мельницы и отделенный в классификаторе от кондиционного продукта, захватывается из сборника перед мельницей и повторно направляется внутрь мельницы для доизмельчения.
Комбинированный питатель (рис. 8.1.5, б) представляет собой комбинацию барабанного и улиткового питателей. К цилиндрическому барабану 1 прикреплен черпак 2, на конце которого монтируется сменный козырек 3. Питатель крепится болтами к загрузочной цапфе мельницы. Исходный материал загружается через отверстие крышки 4, а пески захватываются черпаками из загрузочной коробки, расположенной ниже уровня оси мельницы, и попадают внутрь барабана 1 питателя [3].
Питатели стержневых мельниц сухого помола представляют собой наклонный желоб, нижний конец которого вводится в цапфу загрузочной части, а верхний расширенный конец имеет горизонтально расположенный фланец, с помощью которого соединяется с питающим конвейером. В нижней части желоба предусмотрено уплотнение, предотвращающее просыпание мелочи и пыли из загрузочной части наружу. Желоб устанавливается перед мельницей на фундаментную плиту переднего подшипника (рис. 8.1.6).
Барабан. Барабан шаровых мельниц состоит из корпуса 1, двух ремонтных люков с крышками 2, резиновых прокладок 3 и футеровок 4 с крепежными деталями 5 (рис. 8.1.7). Корпус барабана представляет собой обечайку, сваренную из стального листа. К ее концам приварены кованые фланцы, которые служат для соединения барабана с загрузочной и разгрузочной частями мельницы.
Для шаровых мельниц обечайку выпол-няеют из листов одинаковой толщины по всей длине обечайки. У стержневых мельниц крайние листы обечайки для уменьшения напряжений от рабочих нагрузок утолщены. Для обеспечения плотного прилегания литых футеровок, снижения шума и устранения гидроабразивного износа между корпусом барабана и футеровками укладывают прокладки из резины.
Основные требования к корпусу барабана — отсутствие овальности в сечениях, прямолинейность образующей барабана, перпендикулярность к продольной оси торцовых фланцев, прочность всех швов. Корпуса барабанов обычно отжигают для снятия внутренних напряжений. Сопряжение торцовой крышки с корпусом барабана является одним из самых ответственных узлов мельницы. При неправильной сборке этих узлов соединительные болты ослабевают и обрываются. Надежного соединения крышки с корпусом достигают путем чистой обработки сопрягаемых поверхностей соединяемых деталей и полного совпадения болтовых отверстий.
Почти 20...25 % болтов должны быть призонными (поставлены с натягом без зазора), остальные следует устанавливать с зазорами < 0,5... 1 мм. Соединительные болты необходимо затягивать равномерно, чего практически достичь невозможно, поэтому часть болтов работает с напряжением, а часть — недогружены. При расчете учитывают только 50 % установленных болтов, которые размещаются с минимальным шагом. Люковые отверстия располагают диаметрально противоположно для равновесия. Крышки люка открываются отжимными винтами.
Футеровки крепятся к корпусу барабана болтами с головками овальной формы. Узлы крепления футеровок барабана уплотняют с помощью резиновых уплотнительных колец и шайб. На стержневых мельницах, работающих в тяжелых режимах эксплуатации, отверстия под футеровочные болты усилены приварными бонками и уплотнение болтового крепления их осуществляют с помощью резинового кольца и грундбуксы.
Разгрузочная часть. Разгрузочная часть стержневых мельниц состоит из торцовой крышки 1, торцовых футеровок 2, разгрузочной воронки 3, горловины воронки 4, бутары 5 и крепежных деталей для крепления зубчатого венца, футеровок, корпуса барабана, горловины воронки и бутары (рис. 8.1.8). Торцовая крышка и разгрузочная воронка сварные, на внутреннюю цилиндрическую поверхность воронки наплавлен износостойкий материал.
Торцовые футеровки загрузочной и разгрузочной частей унифицированы. Горловина воронки чугунная.
Бутара предназначена для вывода из технологического процесса случайно попавших в мельницу недробимых предметов, а также обломков стержней и расколовшихся шаров. Бутара устанавливается на разгрузочной части стержневых и шаровых мельниц с центральной разгрузкой. Она представляет собой перфорированный цилиндр из стального листа или из резиновых элементов. Пульпа через отверстия бутары сливается в приемный желоб, а недробимые предметы с помощью винтовых ребер внутри бутары выводятся из потока.
Стержневые мельницы с низким уровнем слива имеют на внутреннем конце разгрузочной воронки диафрагму в виде кольца, отлитого на ребрах по внутреннему диаметру. Разгрузочная воронка выполняется литой из чугуна, внутренняя поверхность ее конусная, расширяющаяся в сторону разгрузки материала. На входе воронки предусмотрены винтовые ребра, которые предназначены для отбрасывания внутрь мельницы шаров или кусков неизмельченной породы.
В шаровых мельницах с разгрузкой через решетку рабочая полость барабана отделена от разгрузочной камеры системой сменных решеток 1 и крепежных клиньев 2 из высокомарганцовистой стали (рис. 8.1.9). Внутренняя поверхность разгрузочной крышки 3 разделена радиальными ребрами 4 на восемь секторов.
В каждом секторе установлены коробчатые чугунные футеровки (элеваторы) 5 и 6, защищающие ребра крышки и стенку корпуса от износа и служащие черпаками для выливания пульпы из зарешеченного пространства в разгрузочную воронку.
Разгрузочная воронка 7 со стороны решеток имеет восемь внутренних секторов, которые при сборке сопрягаются с секторами крышки. Пульпа из элеваторов при повороте барабана попадает в сектор воронки и далее сливается на внутреннюю поверхность воронки, которая выполнена с расширенным концом по ходу разгрузки. Затем пульпа поступает в разгрузочную горловину 8 и выливается наружу.
Зазоры между элеваторами и ребрами крышки заполнены заливкой из быстротвер-деющего глиноземистого цемента. Решетки, клинья, элеваторы и другие элементы разгрузочной части крепятся к разгрузочной крышке с помощью болтов и гаек. Узлы крепления имеют резиновые уплотнения. На мельницах с диаметром барабана 3600 мм разгрузка материала выполняется с помощью литых элеваторов, установленных на торцовую конусную поверхность крышки. Со стороны барабана стоят решетки, которые помещены на открытую сторону элеваторов и закреплены болтами на торцовой крышке.
В центральной части каналы лифтеров сопрягаются с открытым концом разгрузочной воронки. Для снижения уровня шума на горловину разгрузочной части мельницы устанавливают специальные шумопоглощающие экраны, представляющие собой сварные кожухи, изнутри облицованные резиновой обкладкой. В стержневых мельницах сухого помола с периферической разгрузкой готовый продукт удаляется через отверстия, выполненные на цилиндрической части разгрузочной крышки (рис. 8.1.10).
Главные подшипники. Сила тяжести вращающейся части мельницы вместе с мелющими телами и размалываемым материалом, центробежная сила мелющих тел и материала, ударная нагрузка от падающих мелющих тел воспринимаются двумя главными подшипниковыми опорами скольжения. Подшипниковые опоры всех мельниц аналогичны по конструкции и отличаются только размерами (рис. 8.1.11).
Каждый подшипник состоит из фундаментной плиты 1, корпуса подшипника 2, вкладыша с баббитовой заливкой 3, крышки подшипника 4, смотрового фонаря 5, смотрового люка 6, уплотнений 7. Фундаментную плиту после выверки и регулировки закрепляют на фундаменте с помощью анкерных болтов. Корпус подшипника монтируют на фундаментной плите. Для перемещения и фиксирования корпуса на фундаментной плите при установке мельницы и регулировке зубчатого зацепления привода используют четыре регулировочных винта. Вращающаяся часть мельницы цапфами торцовых крышек опирается на баббитовую цилиндрическую поверхность вкладыша, который своей выпуклой сферической поверхностью лежит на вогнутой сферической поверхности корпуса подшипника, что обеспечивает его самоустановку по шейке цапфы и крышки.
Поскольку равнодействующая всех сил, действующих на корпус барабана, направлена постоянно вниз и мало отклоняется от вертикали, угол обхвата баббитовой заливки подшипников всех мельниц принят равным 120... 130°. Для компенсации температурных изменений длины мельницы и возможных отклонений от номинальных размеров при изготовлении ее составных частей один из подшипников является фиксированным, а другой плавающим. При этом ширина вкладышей обоих подшипников одинакова, а компенсирующим элементом служит одна из шеек цапф торцовых крышек, длина которой больше ширины вкладыша.
Шаровая мельница с центральной разгрузкой (рис. 8.1.12) конструктивно идентична мельнице МШР. Она состоит из цилиндрического барабана 1 с торцовыми крышками 2 и 14, имеющими пустотелые цапфы 3 и 13, посредством которых барабан опирается на подшипники 6 и 11. Внутренняя поверхность барабана и крышек покрыта футеровочными плитами 8 и 10. Вращение барабана проводится от электродвигателя посредством ведущей шестерни 16, насаженной на вал 17, и венцовой шестерни 9, закрепленной на барабане. На загрузочной пустотелой цапфе смонтирован комбинированный питатель 5. Полые цапфы снабжены сменными загрузочной 4 и разгрузочной 12 воронками; 7 и 15 — технологические отверстия.
Мельницы с центральной разгрузкой обозначают МШЦ. Мельница МШЦ характеризуется высоким уровнем пульпы в барабане, что предопределяет меньшую скорость движения в продольном направлении и более тонкое измельчение материала. Шаровые мельницы с разгрузкой через решетку более производительны (на 10...15%) и выдают измельченный продукт с меньшим содержанием шламов, чем мельницы с центральной разгрузкой, но более сложны по конструкции.
Мельницы МШР обычно устанавливают в первой стадии измельчения, а МШЦ, обеспечивающие более тонкое измельчение, — во второй и третьей стадиях. Технические характеристики мельниц МШР приведены в табл. 8.1.1, а мельниц МШЦ в табл. 8.1.2.
Стержневая мельница по конструкции аналогична шаровой мельнице с центральной разгрузкой (рис. 8.1.13). Она состоит из горизонтального цилиндрического барабана 1, загрузочного устройства в виде комбинированного питателя 2 и приводного механизма 5. С целью увеличения скорости прохождения материала через стержневую мельницу загрузочную 3 и разгрузочную 6 цапфы делают увеличенных диаметров по сравнению с цапфами шаровой мельницы такого же диаметра. В стержневых мельницах устанавливают футеровки 4 волнистого или ступенчатого профиля.
Стержневые мельницы обозначают МСЦ [4-7]. Их используют как аппараты для мелкого дробления перед шаровыми мельницами, а также для подготовки мелковкрапленных руд перед гравитационными и магнитными способами обогащения (для измельчения до 0,5...3 мм). Технические характеристики стержневых мельниц приведены в табл. 8.1.3.
