Анализ и классификация существующих футеровок шаровых барабанных мельниц
Основное назначение футеровочных плит - защита корпуса мельницы от износа, а также для сообщения такой траектории движения мелющих тел, которая обеспечит максимальную эффективность процесса измельчения.
При проектировании футеровок нельзя не учитывать такие требования, как: технологичность изготовления, унификацию типоразмеров и элементов крепления, удобство выполнения монтажных и ремонтных работ, минимальный износ рабочей поверхности.Профиль футеровки барабана зависит от нескольких факторов: крупности измельчаемого материала и используемых для этого размеров мелющих тел; частоты вращения и диаметра барабана мельницы и др. Соответствующий профиль футеровки требуется для мельниц, работающих в различных стадиях измельчения.
Футеровочные плиты различаются по размеру, материалу, из которого они изготовлены, способу крепления к корпусу мельнице и форме рабочей поверхности [14].
По типу профиля футеровки внутренней поверхности барабана мельницы классифицируются на гладкие, ступенчатые, волнистые, комбинированные, рифленые, ячеистые, каблучковые и т.д.
Износостойкость футеровочной плиты и высота подъема мелющих тел зависят от геометрической формы рабочей поверхности футеровки. При проектировании новых видов футеровок одной из целей является уменьшение скольжения мелю
щих тел и размалываемого материала по поверхности футеровки при рабочей частоте вращения мельницы, что способствует улучшению качества помола, и, как следствие, увеличению производительности. По сравнению с плитами, обладающими плоскими и волнистыми рабочими поверхностями, более износостойкими являются футеровки каблучкового типа, так как под действием множества ударов мелющих тел их выступы получают упрочнение (холодный наклеп) [41, 42].
На рисунке1.1 приведена классификация основных типов футеровок [53, 66, 97].
Рисунок 1.1 Типы профилей футеровочных плит шаровых мельниц:
а - одноволновой; б - двухволновой; в - каскадный; г - блочный; д - с подъемной планкой; е - унифицированный; ж - плоский; з- цилиндрический полочного типа из стального проката; и - ступенчатый; к - каблучковый обыкновенный; л - конусно-ступенчатый с каблучковой поверхностью; м - резиновая.
Для рационального распределения (классификации) мелющих тел по размеру в направлении движения измельчаемого материала используют классифицирующие цилиндрические самосортирующие бронефутеровки полочного типа (рисунок1.1,з).
Классификация мелющих тел происходит за счет чередования футеровочных плит с выступами и без них и изменения размера выступа. Исследования отечественных ученых также показали высокий эффект от использования броневых плит из стального проката [4].Классификация мелющих тел также происходит при использовании бронеплит конусно-ступенчатой формы с каблучковой поверхностью и конусно-волнистой формы (рисунок1.1,л). Самосортировка мелющих тел при использовании конусных плит состоит в самораспределении по длине мельницы шаров разного диаметра. Футеровка устанавливается так, чтобы рабочая поверхность плиты образовывала набор коротких усеченных конусов, которые обращены своим большим основанием в сторону загрузки. Подобное расположение плит гарантирует распределение мелющих тел с уменьшающимся размером в сторону движения измельчаемого материала. В зоне загрузки находятся шары большего диаметра для разрушения кусков крупного размера, а при их удалении от места загрузки располагаются шары меньшей массы, которые необходимы для измельчения мелкокускового материала. Количество таких шаров необходимо большее.
Сцепление между материалом, шарами и плитами достигается за счет каблуч- ковой или волнистой поверхности. Размеры каблучков принимают равными диаметру самых больших шаров. Установлено, что футеровки быстро изнашиваются при меньшем диаметре каблучков из-за малого сцепления с шаровой загрузкой [75]. Расстояния между каблучками выбирают исходя из следующего условия: самые малые шары не должны заклиниваться между каблучками [65].
Отметим существующие недостатки конусно-ступенчатых футеровочных плит: существенное уменьшение полезного объема мельницы; быстрое изнашивание каблучковой поверхности в области работы крупных шаров; забивание пространства между каблучками шарами малого диаметра, что приводит к снижению
коэффициента сцепления; сложность в изготовлении.
Одними из самых распространенных футеровочных плит цилиндрической части барабана шаровых мельниц, выпускаемых отечественными заводами, являются ступенчатые футеровки (рисунок1.1,и) [65].
Резиновая футеровка (рисунок 1.1 , м) применяется при следующих условиях эксплуатации мельниц: среда должна быть нейтральной, кислотность pH допускается не более 8-10 единиц; температура среды не выше 80°С; диаметр загружаемых шаров не более 80 мм; размер частиц загружаемого материала на более 20 мм [71, 108].
Облицовка резиновыми износостойкими элементами с целью защиты от интенсивного абразивного износа стальные части рудоразмольных мельниц, грохотов, агломерационных агрегатов и других машин является важнейшей актуальной задачей современного машиностроения.
Массивные защитные резиновые футеровки позволяют экономить сотни тонн дорогостоящих дефицитных хромоникелесодержащих высоколегированных сталей, обеспечивает длительную работу оборудования - в течение заданного межремонтного периода всей линии в целом. Такие футеровки гарантируют снижение шума и создают условия для облегчения труда персонала. В футеровках из резины обычно применяется схема "лифтер - плита", что обусловлено характеристиками износа этого материала.
Футеровки обычно изготавливаются в виде отдельных плит соответствующих размеров. Габаритные размеры футеровочных плит определяются исходя из возможности их подачи внутрь барабана мельницы через люк или загрузочную цапфу, а также масса плит при толщине в пределах 40 - 50 мм; ширине как правило 300 - 400 мм; длине 350 - 500 мм равна 25-60 кг.
Различают следующие способы крепления футеровки: болтовой и безболто- вой [14, 65]. Чаще всего плита крепится к корпусу мельницы одним или двумя болтами. Особое значение уделяется надежности крепления плиты к корпусу.
Безболтовая технология крепления плит предполагает стыковку футеровок за
счет краев необходимой высоты отдельных плит друг с другом. Сначала укладывается половина футеровок, на крайние плиты устанавливается распорка, затем мельница проворачивается на половину оборота корпуса, и устанавливаются остальные плиты. Последняя футеровка устанавливается с помощью вспомогательных клиновых элементов, расположенных в диаметрально противоположных местах по кольцеобразному ряду плит.
Цикл повторяется до тех пор, пока не заканчивается сборка последнего кольца футеровочных плит в барабане мельницы [53].Футеровка внутри барабана мельницы укладывается таким образом, чтобы зазоры между плитами, направленные вдоль оси вращения корпуса, составляли прямую линию, а зазоры, идущие поперек корпуса, образовывали зигзагообразную линию (рисунок1.2,а). При такой схеме расположения плит исключается возможность перекатывания размалываемого материала вдоль поперечных зазоров и истирания им корпуса мельницы [11, 94].
Рисунок 1.2 Схемы укладки футеровочных плит по корпусу мельницы:
а) с зигзагообразными поперечными швами; б) с прямыми поперечными швами.
Также в производстве нашли широкое применение футеровочные плиты, которые размещены прямыми рядами вдоль и поперек корпуса мельницы (рисунок 1.2, б). Таким образом, укладка плит допустима лишь тогда, когда мельница предназначена для измельчения неабразивных материалов (например, угля) [14].
1.1.1