ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
1. В результате анализа существующих решений в области проектирования футе- ровок шаровых барабанных мельниц и современных программных комплексов для изучения движения шаровой загрузки установлено, что перспективным направлением является совершенствование методики проектирования и расчета ступенчатых футеровок с целью повышения эффективности процесса измельчения и снижения затрат на создание новой футеровки.
2. Получены аналитические выражения для определения: времени движения шара внешнего слоя; условий отрыва шара от внешнего слоя, от стенки барабана и от ступенчатой футеровки при нестационарном движении внешнего шарового слоя в мельнице со ступенчатой футеровкой, учитывающие конструктивные параметры и динамические режимы работы мельницы. Дано описание силы давления шаров, находящихся и сошедших с круговой траектории.
3. Установлены аналитические зависимости, описывающие силы взаимодействия мелющих тел, разработана математическая модель и выполнено численное решение с целью определения траектории движения внешнего шарового слоя с учетом геометрических размеров барабана мельницы, высоты и шага выступов футеровки, диаметра мелющих тел и угловой частоты вращения барабана.
4. В качестве основного плана был выбран центральный композиционный ротата- бельный план полного факторного эксперимента (ПФЭ ЦКРП 24). По результатам экспериментальных исследований на лабораторной мельнице, получены уравнения регрессии, позволившие оценить влияние каждого из факторов и эффектов взаимодействия на формирование функций отклика. Наибольшее влияние на мощность, потребляемую приводом, P (φ, ψ, l, h)оказывает относительная частота вращения ψ, а из эффектов взаимодействия - шаг lи высота h выступов футеровки. На остаток на сите 008 R008 (φ, ψ, l, h)наибольшее влияние оказывает шаг выступов футеровки, а из эффектов взаимодействия - коэффициент загрузки φи относительная частота вращения ψбарабана мельницы.
5. В ходе проведения численных экспериментов определен параметр Ck,который характеризует величину малоподвижного ядра мелющей загрузки. Вычислены
средние и максимальные скорости шаров мелющей загрузки; получено уравнение регрессии Ck (φ, ψ, l, h),адекватно описывающее величину малоподвижного ядра. Дана оценка влияния факторов на функцию отклика.
6. Определены рациональные значения факторов для разработанной ступенчатой футеровки: коэффициента заполнения мельницы мелющими телами и материалом φ, относительной частоты вращения барабана мельницы ψ,шага выступов футеровки l, высота выступов футеровки hпри условии Cκ→min, P→min, R008→min.Таким образом, φ = 0,28 - 0,33, ψ = 0,74 - 0,78, l = 26 - 36°, h= 10 -
15 мм.
7. Выполнено сравнение результатов лабораторных и численных экспериментов по потребляемой мощности Р, согласно которому наибольшее расхождение составило 8,5% при относительной частоте вращения ψ= 0,76.
8. Разработана патентно-защищенная конструкция футеровки (патент РФ на полезную модель №160708), которая способствует низкому износу поверхности футеровочной плиты и повышению производительности барабанной шаровой мельницы.
9. Разработана инженерная методика проектирования футеровок шаровых барабанных мельниц и подробное пошаговое руководство по созданию численного эксперимента симуляции движения мелющих тел и проведению анализа полученных результатов.
10. Осуществлено промышленное внедрение результатов исследований в виде методики проектирования футеровки для мельницы 3,2х15 м на ЗАО «ТД «Кварц»» и доказана эффективность использования футеровки за счет снижения величины малоподвижного ядра мелющей загрузки на 8,2% и мощности, потребляемой приводом мельницы, на 4,3%. Результаты работы рекомендованы к внедрению на ЗАО «Белгородский цемент» и на АО «Мальцов- ский портландцемент».
11. Срок окупаемости внедрения методологии проектирования футеровок составил 3,6 года при капиталовложениях на научно-исследовательские работы около 458 443 руб.
Рекомендации. Результаты теоретических и экспериментальных исследований рекомендуются для промышленного применения при измельчении материалов в шаровых мельницах в различных отраслях промышленности.
Перспективы дальнейшей разработки темы заключаются в совершенствовании процесса измельчения путем изменения технологических режимов работы мельниц и конструктивных размеров футеровок при решении задач по повышению качества готового продукта при наибольшей энергетической эффективности оборудования в условиях постоянно изменяющихся требований, предъявляемых к характеристикам цемента.