Введение
1 Анализ исследований в области совершенствования работы шаровых мельниц 15
1.1 Состояние и развитие техники и технологии для помола материалов 15
1.2 Конструктивно-технологические возможности повышения эффективности работы шаровых мельниц 19
1.3 Анализ методик для расчёта конструктивных элементов мельницы 29
1.4 Существующие подходы к математическому описанию процесса движения шаровой загрузки во вращающемся барабане 31
1.5 Основные теории расчёта мощности, потребляемой электродвигателем привода шаровой мельницы 38
1.6 Описание параметров, характеризующих процесс выделения частиц на просеивающих поверхностях внутримельничных устройств 45
1.7 Основные теории в области измельчения материалов и их применение для мельниц с внутримельничными устройствами 47
1.8 Постановка задач исследования 53
Выводы 55
2 Математическое моделирование процесса пространственного движения сферического тела в мельнице с устройствами 57
2.1 Особенности конструкций лопастных энергообменных устройств 57
2.2 Разработка метода расчета параметров основных протекающих в корпусе мельницы процессов, «затрачиваемой» мощности, динамических нагрузок на её конструкцию
2.2.1 Общие положения и принимаемые допущения 61
2.2.2 Описание метода расчета 65
2.3 Определение параметров процесса движения сферического тела в корпусе 71
2.3.1 Параметры процесса движения сферического тела до взаимодействия с
бронефутеровками конусообразной и цилиндрической камер 71
2.3.2 Установление параметров процесса движения сферического тела до взаимодействия с перегородкой общего положения 78
2.3.3 Определение параметров процесса движения сферического тела до взаимодействия с вращающимся вместе с корпусом цилиндрическим стержнем общего положения 82
2.3.4 Параметры процесса движения сферического тела до взаимодействия с двухзаходной винтовой лопастью 85
2.3.5 Установление параметров процесса движения двух сферических тел до их взаимодействия 87
Выводы 90
3 Моделирование процессов взаимодействия сферического тела с бронефутеровкой и устройствами 92
3.1 Взаимодействие сферического тела с внутримельничными устройствами 92
3.1.1 Взаимодействие сферического тела с корпусом 92
3.1.2 Взаимодействие сферического тела с конусообразной и цилиндрической поверхностями бронефутеровки камеры 97
3.1.3 Алгоритм определения параметров взаимодействия сферических тел друг с другом, устройствами и бронефутеровкой 99
3.1.4 Взаимодействие сферического тела с перегородкой общего положения 100
3.1.5 Взаимодействие сферического тела с двухзаходной винтовой лопастью 105
3.1.6 Взаимодействие двух сферических тел
3.2 Энергетический расчёт мощности, необходимой для обеспечения движения шароматериальной загрузки 108
3.3 Установление динамических нагрузок на конструкции внутримельничных устройств и корпуса 110
3.4 Определение динамических нагрузок на подшипники корпуса 116
3.5 Условия для реализации математических моделей протекающих в мельнице процессов 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
Выводы 123
4 Моделирование процессов измельчения и классификации материала в мельнице 125
4.1 Повышение эффективности процесса выделения материала из шароматериальной среды на стадии его грубого помола 125
4.2 Математическая модель процесса измельчения частиц материала
4.2.1 Принимаемые допущения и общие подходы 130
4.2.2 Взаимодействие частицы материала и мелющего тела 131
4.2.3 Взаимодействие частиц материала друг с другом, бронефутеровкой и внутримельничными устройствами 143
4.3 Математическая модель процесса перемещения частиц материала через
отверстия классифицирующего устройства 148
4.3.1 Определение вероятности перемещения частиц материала через отверстия прямоугольной и эллипсообразной форм бронефутеровки 148
4.3.2 Определение вероятности перемещения частиц материала через отверстия колосниковой классифицирующей поверхности 153
Выводы 157
5 Методики экспериментальных исследований и моделирования процессов, характеристика оборудования 159
5.1 Оборудование и средства для проведения исследований 159
5.2 Методики проведения экспериментальных исследований 172
5.3 Моделирование протекающих в корпусе мельницы процессов 178
Выводы 190
6 Исследования процессов движения мелющих тел в корпусе с внутримельничными устройствами 192
6.1 Движение мелющих тел в цилиндрической и конусообразной камерах без внутримельничных устройств. 192
6.2 Количественное распределение мелющих тел и их скоростей в цилиндрической камере с лопастными энергообменными устройствами 200
6.3 Распределение мелющих тел по их размерам в камерах мельницы
6.3.1 Обоснование использования и описание коэффициента сегрегации мелющих тел по их крупности 211
6.3.2 Поперечная сегрегация мелющих тел в цилиндрической камере 213
6.3.3 Продольная сегрегация мелющих тел в цилиндрической и конусообразной камерах 221
Выводы 227
7 Исследование процессов взаимодействия мелющих тел с бронефутеровкой и внутримельничными устройствами 230
7.1 Распределения средних значений кинетической энергии мелющих тел в камерах цилиндрической и конусообразной формы 230
7.2 Энергия мелющих тел, выделяющаяся при их взаимодействии друг с другом, бронефутеровкой и внутримельничными устройствами 233
7.3 Характеристика мощности, необходимой для обеспечения движения мелющих тел в камере мельницы с различными устройствами 239
7.4 Характеристика динамических нагрузок на подшипники мельницы 249
7.5 Проверка адекватности математических моделей, описывающих параметры процессов движения сферических тел и взаимодействия с бронефутеровкой и внутримельничными устройствами 254
Выводы 261
8 Комплексные исследования процессов измельчения материалов 264
8.1 Определение взаимосвязи параметров, характеризующих процесс разрушения частиц цементного клинкера 264
8.2 Исследование процессов измельчения материалов в мельнице, оснащенной классифицирующими устройствами 269
8.3 Изучение рациональных условий измельчения материала различной крупности в камерах мельницы 292
8.4 Сопоставление эффективности применения в мельницах классифицирующих и энергообменных устройств 305
8.5 Проверка адекватности математической модели процесса измельчения частиц материала при ударе о плиту 310
8.6 Рекомендации применения внутримельничных устройств
8.6.1 Применение энергообменных устройств 311
8.6.2 Применение классифицирующих устройств
8.7 Конструктивное совершенствование внутримельничных классифицирующих и энергообменных устройств 319
8.8 Описание метода расчёта шаровых мельниц с устройствами 325
Выводы 339
9 Опытно-промышленные испытания и внедрение результатов исследований 343
9.2 Промышленные испытания мельниц мокрого помола с различными лопастными эллипсными энергообменными устройствами 343
9.3 Промышленные испытания мельниц сухого помола с двухзаходными винтовыми лопастями и классифицирующим устройством 355
9.3.1 Внедрение на мельнице двухзаходных винтовых лопастей 355
9.3.2 Испытания мельницы с цилиндрическим классифицирующим устройством
9.4 Испытания мельницы с рациональными ассортиментом и массой мелющей загрузки 361
9.5 Перспективы промышленного внедрения внутримельничных классифицирующих устройств
Выводы 364
Заключение 367
Список литературы 373
