Введение
1 Анализ исследований в области совершенствования работы шаровых мельниц 19
1.1 Состояние и развитие техники и технологии для помола материалов 19
1.2 Конструктивно-технологические возможности повышения эффективности работы шаровых мельниц 24
1.3 Анализ методик для расчёта конструктивных элементов мельницы. 34
1.4 Существующие подходы к математическому описанию процесса движения шаровой загрузки во вращающемся барабане 37
1.5 Основные теории расчёта мощности, потребляемой электродвигателем привода шаровой мельницы 44
1.6 Описание параметров, характеризующих процесс выделения частиц на просеивающих поверхностях внутримельничных устройств 51
1.7 Основные теории в области измельчения материалов и их применение для измельчителей барабанного типа с внутримельничными устройствами 53
Выводы 60
Цель работы и задачи исследований 61
2 Математическое описание параметров процесса пространственного движения сферического тела в камерах шаровой мельницы с внутримельничными устройствами 64
2.1 Особенности конструкций лопастных энергообменных устройств... 64
2.2 Определение параметров процесса движения сферического тела в корпусе шаровой мельницы 69
2.2.1 Параметры процесса движения сферического тела до взаимодействия с бронефутеровками конусообразной или цилидрческой камер 69
2.2.2 Установление параметров процесса движения сферического тела до взаимодействия с перегородкой общего положения 76
2.2.3 Определение параметров процесса движения сферического тела до взаимодействия с вращающимся вместе с корпусом цилиндрическим стержнем общего положения 80
2.2.4 Параметры процесса движения сферического тела до взаимодействия с двухзаходной винтовой лопастью 83
2.2.5 Установление параметров процесса движения двух сферических тел до их взаимодействия Выводы 88
3 Математическое описание параметров процессов взаимодействия сферического тела с бронефутеровкой и внутримельничными устройствами 90
3.1 Взаимодействие сферического тела с внутримельничными устройствами 90
3.1.1 Взаимодействие сферического тела с корпусом 90
3.1.2 Взаимодействие сферического тела с конусообразной или цилиндрической поверхностью бронефутеровки камеры 95
3.1.3 Алгоритм определения параметров взаимодействия сферического тела с бронефутеровкой 98
3.1.4 Получение аналитических выражений, описывающих заимодействие сферического тела с перегородкой общего положения 99
3.1.5 Описание взаимодействия сферического тела с двухзаходной винтовой лопастью 104
3.1.6 Взаимодействие двух сферических тел 106
3.2 Энергетический расчёт мощности, необходимой для обеспечения движения шароматериальной загрузки 108
3.3 Установление динамических нагрузок от действия шароматериальной среды на конструкции внутримельничных устройств и корпуса 110
3.4 Определение динамических нагрузок на подшипники корпуса 116
3.5 Условия для реализации математических описаний параметров процессов пространственного движения и взаимодействия сферических тел друг с другом, бронефутеровкой и внутримельничными устройствами 117
3.5.1 Определение количества сферических тел и формирование их исходного положения в камере мельницы 117
3.5.2 Математическое представление бронефутерованного корпуса и внутримельничных устройств 119
3.5.3 Алгоритм реализации математических описаний 124
Выводы 128
4 Математическое описание параметров процессов измельчения и классификации частиц материала в камерах шаровой мельницы с внутримельничными устройствами 130
4.1 Повышене эффективности процесса выделения материала из шароматериальной среды на стадии его грубого помола 130
4.2 Классификация внутримельничных классифицирующих устройств. 137
4.3 Математическое описание параметров процесса измельчения
частиц материала 138
4.3.1 Принимаемые допущения и общие подходы 138
4.3.2 Описание взаимодействия частицы материала и мелющего тела сферических форм 138
4.3.3 Взаимодействие частиц материала сферической формы друг с другом, поверхностями бронефутеровки и внутримельничных устройств 152 4.4 Математическое описание параметров перемещения частиц
материала через отверстия классифицирующего устройства 157
4.4.1 Определение вероятности перемещения частиц материала через отверстия прямоугольной и эллипсообразной форм бронефутеровки классифицирующего устройства 157
4.4.2 Определение вероятности перемещения частиц материала через отверстия колосниковой классифицирующей поверхности 163
4.5 Методика организации и проведения численных экспериментов по реализации процессов движения мелющих тел и материала; их взаимодействия друг с другом, бронефутеровкой, внутримельничными устройствами; измельчения и классификации материала 167
4.5.1 Общие положения и принимаемые допущения 167
4.5.2 Описание алгоритма процедуры реализации совмещённых процессов, происходящих в корпусе мельницы 173
Выводы 178
5 Разработка экспериментального оборудования; характеристика средств, методик, программ и планов проведения экспериментов 180
5.1 Разработанное оборудование и средства для проведения исследований 180
5.2 Характеристика программ, планов и методик проведения экспериментальных исследований 198
5.2.1 Программа, планы и методики экспериментальных исследований наШМБхЬ = 0,45x0,5 м 203
5.2.2 Характеристика программы, плана и методики проведения эксперимента при разрушении частиц материала на стенде 206
5.2.3 Программа, планы и методики экспериментальных исследований наШМБхЬ = 1x0,6 м 209
5.2.3.1 Мельница с установленным цилиндрическим
классифицирующим устройством 209
5.2.3.2 Оснащённая конусообразным классифицирующим устройством мельница 213
5.2.3.3 Мельница с установленным энергообменным классифицирующим устройством 215
5.2.4 Программа, планы и методики экспериментальных исследований наШМБхЬ = 0,5x1,5 м 217
Выводы 223
6 Исследования процессов движения сферических мелющих тел в корпусе шм с внутримельничными устройствами 224
6.1 Движение мелющих тел в цилиндрической и конусообразной камерах без внутримельничных устройств 224
6.2 Количественное распределение мелющих тел в цилиндрической
камере мельницы с ЛЭУ 232
6.3. Распределение мелющих тел по их крупности в камерах ШМ 241
6.3.1 Обоснование использования и описание коэффициента сегрегации мелющих тел по их крупности 241
6.3.2 Поперечная сегрегация мелющих тел в цилиндрическом корпусе 243
6.3.3 Продольная сегрегация мелющих тел в камерах 251
6.4 Проверка адекватности математически модели, описывающей параметры процесса движения мелющих тел, сопоставлением
значений коэффициента продольной сегрегации 257
Выводы 258
7 Исследование процессов взаимодействия мелющих тел друг с другом, бронефутеровкой ивнутримельничными устройствами в корпусе ШМ 261
7.1 Распределения средних значений кинетической энергии мелющих
тел в камерах цилиндрической и конусообразной формы 261
7.2 Энергия мелющих тел, выделяющаяся при их взаимодействии друг с другом, бронефутеровкой барабана, днищ и внутримельничными устройствами 264
7.3 Характеристика мощности, необходимой для преодоления сил сопротивления, возникающих при взаимодействии бронефутеровки корпуса и внутримельничных устройств с мелющей загрузкой 272
7.4 Характеристика динамических нагрузок на подшипники мельницы 281
7.5 Проверка адекватности математической модели, описывающей параметры процесса движения сферического тела в корпусе ШМ по значению «полной затрачиваемой мощности» 286
7.5.1 Изменения «полной затрачиваемой мощности» для ШМ DxL = 0,45x0,5 м с цилиндрическим корпусом без ЛЭУ 287
7.5.2 Сопоставление значений «полной затрачиваемой мощности» для ШМ DxL = 0,45x0,5 м с внутримельничными энергообменными устройствами 290
Выводы 291
8 Комплексные исследования процессов измельчения материалов 295
8.1 Определение взаимосвязи параметров, характеризующих процесс разрушения частиц цементного клинкера 295
8.2 Исследование влияния конструктивно-технологических параметров ШМ DxL = 1 х0,6 м на процесс измельчения материалов при её оснащении различными конструкциями внутримельничных устройств 301
8.2.1 Грубый помол клинкера в мельнице с цилиндрическим классифицирующим устройством 301
8.2.2 Исследование процесса грубого помола мергеля в мельнице с конусообразным классифицирующим устройством 310
8.2.3 Грубоый помол клинкера в мельнице с энергообменным классифицирующим устройством 316
8.2.4 Проверка адекватности разработанных моделей на примере измельчения известняка в ШМ с ЭКУ 322
8.3 Исследование процесса измельчения клинкера в ШМ с диаметром корпуса 0,5 м 324
8.3.1 Измельчение клинкера в камере грубого помола 325
8.3.2 Исследование процесса измельчения грубомолотого клинкера в камере тонкого помола 330
8.3.3 Измельчение клинкера в корпусе ШМ при двухкамерном варианте 335
8.4 Сопоставление эффективности применения внутримельничных классифицирующих устройств при тонком помоле клинкера в шаровых мельницах технологических помольных комплексов открытого цикла измельчения 339
8.5 Сравнение эффективности применения внутримельничных классифицирующих устройств при тонком помоле мергеля в шаровой мельнице DxL = 0,5x1,5м 342
8.6 Сопоставление результатов численного и физического экспериментов при ударном взаимодействии меловой и известняковой частиц со стальной плитой 345
8.7 Рекомендации применения внутримельничных устройств 345
8.7.1 Применение внутримельничных энергообменных устройств 345
8.7.2 Применение внутримельничных классифицирующих устройств 353 Выводы 357
9 Промышленное применение результатов исследования 360
9.1 Разработка методики расчёта ШМ с классифицирующими и энергообменными устройствами 360
9.2 Конструктивное совершенствование внутримельничных классифицирующих и энергообменных устройств 372
9.3 Промышленное применение результатов работы 379
9.3.1 Применение лопастных эллипсных энергообменных устройств. 379
9.3.1.1 Исследование влияния характеристик грубомолотого шлама на производительность мельницы 379
9.3.1.2 Мельница DXL = 4X13,5MC лопастными эллипсными сегментами 382
9.3.1.3 Применение лопастных эллипсных сегментов и лопасти двухстороннего действия на мельнице DxL = 4x13,5 м 387
9.3.2 Мельница DxL=2xlO,5 м с двухзаходными винтовыми лопастями 391
9.3.3 Измельчение клинкера в мельнице DXL=3.2X15M С рациональными ассортиментом и массой мелющей загрузки 393
9.3.4 Применение мельницы DxL = 1x0,6м с цилиндрическим классифицирующим устройством 395
9.3.5 Перспективы промышленного применения внутримельничных классифицирующих устройств 397
Выводы 399
Общие выводы 402
Список литературы
