Мельницы для измельчения руд цветных и редких металлов

В зависимости от вида мелющих тел мельницы, применяющиеся для измельчения руд цветных и редких металлов, подразделяются на шаровые, стержневые, рудногалечные и самоизмельчения.

Шаровые мельницы (рис. 16) наиболее часто устанавливаются на обогатительных фабриках во всех стадиях измельчения руды и продуктов обогащения. Мельница состоит из металлического барабана 1 диаметром от 0,9 до 4,5 м и длиной от 0,9 до 6 м, обе стороны которого закрыты торцевыми крышками 2 а 3, изготовленными из стали или сталистого чугуна, с пустотелыми цапфами 4 и 5. С помощью цапф мельница крепится в коренных подшипниках б и 7. Изнутри барабан и крышка покрываются съемными броневыми или резиновыми плитами — футеровкой 14 для предохранения от износа.

Руда в мельницу загружается непрерывно питателем. Питатели бывают трех типов (рис. 17), из которых чаще всего применяется улитковый.

В зависимости от конструкции разгрузочного отверстия шаровые мельницы могут быть с разгрузкой через решетку (см. рис. 16) и с центральной разгрузкой (рис. 18), для которой характерен более высокий уровень пульпы, меньшая скорость движения и более тонкий слив. Горловина разгрузочной цанфы имеет спираль, возвращающую в рабочее пространство мельницы случайно попавшие в полость цапфы шары.

Стержневые мельницы отличаются от шаровых с центральной разгрузкой увеличенным диаметром загрузочной и разгрузочной горловин. Эти мельницы имеют большую производительность. Мелющими телами являются металлические стержни диаметром 40—126 мм, длиной на 25—30 мм короче внутренней длины барабана. Измельчение стержнями происходит в основном в результате раздавливания. Свободный полет стержней не допускается, они только перекатываются и потому скорость вращения барабана примерно на 1/4 ниже скорости вращения шаровых мельниц.

Стержневые мельницы применяются в I стадии измельчения для получения в измельченном продукте не более 30% класса —0,074 мм. При этом измельченный продукт имеет относительно ровную гранулометрическую характеристику. Стержни, раздвинутые кусками руды, как бы выполняют роль колосников грохота: мелкие частицы проходят через щели, а крупные — измельчаются. Поэтому в готовом продукте преобладают зерна средних классов, отсутствуют крупные и практически нет мелких.

Рудногалечные мельницы применяются для измельчения как руд, так и продуктов обогащения. Иногда мельницы с разгрузкой через решетку переоборудуют в рудногалечные.

Для рудногалечного измельчения исходная дробленая или грубоизмельченная руда должна разделяться на три фракции: крупную, используемую в качестве мелющих тел, мелкую, подвергающуюся измельчению, и среднюю, используемую как мелющие тела в следующей стадии измельчения.

При первичном рудногалечном измельчении измельчается руда крупностью 40—20 мм. Мелющей средой при этом являются куски руды крупностью от 300 до 100 мм. При вторичном измельчении доизмельчается продукт I стадии. Крупность руды 3 мм, мелющая среда — от 100 до 50 мм. Соотношение диаметра и длины мельниц в I стадии измельчения составляет от 2:1 до 1:1, во II — от 1:1 до 1:2.

Мельницы самоизмельчения предназначены для измельчения рядовой неклассифицированной руды крупностью до 350 мм в сухом виде (мельница типа «Аэрофол») и в мокром (мельница типа «Каскад»). Иногда для повышения эффективности измельчения в мельницу добавляют до 7% по массе металлических шаров.

Мельницы первичного рудного самоизмельчения позволяют совместить процессы дробления II и III стадий и тонкого измельчения. Например, при измельчении руды крупностью 350 мм в мельницах «Аэрофол» или «Каскад» диаметром 5—7 м в измельченном продукте содержится 60% зерен класса — 0,074 мм. При использовании мельниц большего диаметра (9—11 м) крупность исходного питания можно увеличить до 600 мм.

Мельницы самоизмельчения (рис. 19) представляют собой барабан с соотношением диаметра и длины 3:1, футерованный изнутри ребристыми плитами с полочками — лифтерами. Аналогичные лифтеры установлены и на загрузочной крышке. Лифтеры захватывают и поднимают куски руды, сбрасывают их вниз на массу руды, способствуя раскалыванию кусков по плоскостям спайности.

Руду в мельницы загружают через подачную горловину со спиралью, выгружают через горловину со спиралью, возвращающей галю. В мельницах самоизмельчения разрушаются куски руды и освобождаются сростки при минимальном переизмельчении полезных минералов, что повышает технологические показатели обогащения.

Другие из мельчи тельные аппараты. Помимо рассмотренных мельниц, для измельчения руды и продуктов обогащения могут применяться и другие аппараты. Одним из таких аппаратов является вибрационная шаровая мельница, приводимая в движение через вибратор, установленный на корпусе мельницы. При вращении вала вибратора с закрепленными на нем дебалансными грузами возникают центробежные силы инерции, под действием которых барабан совершает колебательные движения по круговой траектории. Корпус мельницы при этом не вращается, а вибрирует. Целесообразно применять этот аппарат для сверхтонкого помола.

Центробежная мельница представляет собой вертикальный барабан, рабочее пространство которого разделено дисками на три камеры. Питание подается через загрузочную воронку на распределительную тарелку, между которой и внутренней поверхностью барабана исходный материал попадает в первую камеру. Руда раздавливается роликами, прижимающимися к внутренней поверхности барабана. Затем материал переходит во вторую камеру, далее в третью и выгружается через разгрузочный патрубок.

Применение центробежных мельниц позволяет снизить энергоемкость операции измельчения.

Производительность мельниц, независимо от типа мелющих тел, определяется их размером, скоростью вращения барабана, физическими свойствами руды, крупностью загружаемых и дробленых продуктов, массой и размером мелющих тел и конструкцией футеровки. При расчете мельниц опытным путем определяют коэффициент измельчаемости Кизм руды относительно базисной джезказганской, т. е. отношение нзмельчаемости искомой руды к измельчаемости базисной (измельчаемость джезказганской руды по классу 0,074 мм составляет 1,03 т на 1 м3 объема мельницы в 1 ч). При невозможности получения опытных данных Кизм устанавливается по аналогии с рудой действующей фабрики. Отсюда приведенная (к базисным условиям) производительность мельницы составит

Фактическая удельная производительность по вновь образованному классу — 0,074 мм (74 мкм)

гдо К0 — общий поправочный коэффициент, равный произведению частных коэффициентов,

Kd — поправочный коэффициент на крупность исходного питания,

dн — крупность питания мельницы, мм;

Кw — поправочный коэффициент на скорость вращения барабана,

w — фактическая скорость вращения мельницы, доли критической;

Кф — поправочный коэффициент па заполнение мельницы,

ф — заполнение мельницы шарами, %;

KD — поправочный коэффициент па диаметр мельницы,

D — диаметр мельницы в свету, м.

Общая производительность мельницы по исходному питанию определяется по формуле

где V — рабочий объем мельницы, м3;

а74 и в74 — содержание класса —0,074 мм соответственно в исходном и готовом продуктах, %.

Полная мощность, потребляемая электродвигателем мельницы, расходуется непосредственно на измельчение N0 (на перемещение мелющих тел) и на покрытие потерь во вращающемся барабане, приводном механизме и в самом двигателе (сумма мощности холостого хода Nхол и дополнительных потерь на трение Nтр). Мощность, расходуемая непосредственно на измельчение (полезная мощность), зависит от параметров механического режима работы мельницы и определяется по формуле

уш — объемная масса мелющих тел (например, шаров);

V — рабочий объем барабана, м3;

D — диаметр барабана, м;

S0 — безразмерный коэффициент полезной мощности, зависящий от параметров механического режима ф и w и коэффициента трения f мелющих тел о футеровку. Применительно к рудным мельницам S0 = 2,65wф0,9.

Для определения мощности холостого хода, расходуемой на вращение барабана при отсутствии в нем мелющих тел, пользуются формулой

где D0 — номинальный диаметр барабана, м;

L — длина барабана, м;

w — относительная скорость, доли единицы.

Дополнительные потери на трение в подшипниках, обусловленные загрузкой шаров или стержней, пропорциональны потерям холостого хода,

а коэффициент пропорциональности Кш равен отношению массы полной загрузки мельницы к массе остальных вращающихся частей (для малых мельниц Кш = 0,4, для средних — Кш = 0,5 и для больших — Кш = 0,6).

Таким образом, полная мощность

Высокие технико-экономические показатели работы измельчительного цикла возможны при правильной эксплуатации и обслуживании мельниц. Необходим тщательный контроль за работой оборудования (привода, барабана мельницы и т. д.), строгое соблюдение технологического режима (плотность сливов, крупность помола и т. д.). Равномерная подача руды в мельницу позволяет поддерживать постоянную плотность слива, обеспечивая равномерное измельчение руды.

Основными регулируемыми параметрами процесса измельчения являются производительность питателя, подающего руду в мельницу и расход воды, подаваемой в мельницу и классификатор. Обычно на практике для получения заданной крупности помола при максимальной производительности одновременно изменяют производительность питателя и расход воды. При установившемся режиме расход воды подбирают таким, чтобы обеспечить слив заданной плотности. Если увеличивается крупность или твердость измельчаемой руды, то для получения требуемой крупности снижается количество подаваемой руды и воды, и наоборот. Опытные классификаторщики при оптимальном расходе воды в мельницу предпочитают изменять производительность питателя.

Необходимо следить за температурой подшипников, которая не должна превышать 65° С, периодически осматривать поверхность зубьев шестерен венцовой пары и редуктора. Во время остановки мельницы осматривается и очищается питатель.

За исправностью подачи масла можно наблюдать, только пользуясь смотровым стеклом и указателем движения масла. Осмотр футеровки выполняется периодически. Необходима своевременная замена футеровки и периодическая пересортировка шаровой загрузки.