17.0 Оптимальное соотношение загрузки шаров для шаровых мельниц 

Техническая логика скорости загрузки шара

Принцип работы шаровой мельницы заключается в том, что стальные шары под действием центробежной силы и силы тяжести падают, ударяются и измельчают руду. Скорость загрузки шаров напрямую влияет на три ключевых параметра:

1. Высота падения стальных шаров: При оптимальной скорости загрузки шаров они поднимаются на подходящую высоту и падают по параболической траектории, концентрируя энергию удара на руде. Если скорость загрузки шаров слишком высока, стальные шары скапливаются в нижней части мельницы, уменьшая высоту подъема и силу удара. Если скорость загрузки шаров слишком низка, несмотря на то, что стальные шары падают на большую высоту, их количество недостаточно, что приводит к меньшему числу ударов в единицу времени.
2. Движение стальных шариков: движение стальных шариков внутри мельницы происходит в трех состояниях — падение, разброс и центробежное движение. При загрузке шариков менее 30% стальные шарики в основном падают, что приводит к слабому измельчению. При загрузке шариков 30–45% падение и разброс сосуществуют, уравновешивая ударное и измельчающее движения. При загрузке шариков более 45% стальные шарики накапливаются, препятствуя разбросу и снижая эффективность измельчения.
3. Эффективная мощность мельницы: Мощность мельницы сначала увеличивается, а затем уменьшается с увеличением степени загрузки шаров. Степень загрузки шаров, соответствующая пиковой точке, является оптимальной. Эмпирическая формула: Оптимальная степень загрузки шаров = 0,7–0,8 × (степень заполнения шарами). Для шаровых мельниц решетчатого типа она обычно принимается равной 40–45%; для шаровых мельниц переливного типа — 35–40%.

Оптимальный диапазон загрузки шаров для различных типов мельниц.

1. Шаровая мельница решетчатого типа : высокая скорость выгрузки, меньшая склонность к вздутию и возможность более высокой загрузки шаров. Рекомендуется 40–45%. Решетчатая плита обеспечивает быструю выгрузку руды, гарантируя своевременную выгрузку суспензии даже при несколько более высокой загрузке шаров и предотвращая чрезмерное уплотнение шаров.
2. шаровых мельницах с переливом пульпа выгружается самотеком. Если скорость загрузки шаров слишком высока, пульпа не может быть выгружена, что легко приводит к вздутию. Рекомендуемая скорость загрузки шаров составляет 35–40%. Шаровые мельницы с переливом чувствительны к скорости загрузки шаров; превышение 40% может фактически снизить эффективность.
3. Коническая шаровая мельница : рекомендуемый диапазон составляет 38%-42%, то есть находится между этими двумя значениями.
4. Стержневая мельница : Стальные стержни отличаются от стальных шариков. Обычно степень загрузки стержней составляет 35-40%. Если она слишком высока, стержни легко могут начать деформироваться.
5. Мелкоизмельчение (повторное измельчение): Поскольку размер частиц исходного материала уже относительно мал, степень загрузки шаров можно соответствующим образом снизить до 30–35%, используя измельчение в качестве основного метода и ударное измельчение в качестве дополнительного.

Технические последствия чрезмерно высокой скорости загрузки шара

1. Аномальный ток мельницы: Когда скорость загрузки шаров превышает 45%, пусковой ток мельницы резко возрастает, а рабочий ток уменьшается. Это происходит потому, что стальные шары накапливаются, уменьшая высоту разбрасывания и снижая нагрузку на двигатель — это не экономит электроэнергию, а скорее приводит к тому, что стальные шары не совершают никакой работы.
2. Мельница издает приглушенный звук: обычная мельница издает четкий звук удара стальных шариков друг о друга. Когда шариков слишком много, они смягчают друг друга, и звук превращается в низкий «свистящий» звук, похожий на шум накрывателя.
3. Снижение эффективности измельчения: стальные шарики скапливаются на дне мельницы, уменьшая эффективную высоту падения и энергию удара. Одновременно с этим, уменьшенные зазоры между стальными шариками затрудняют прохождение суспензии, что приводит к чрезмерно длительному времени пребывания материала в мельнице и сильному переизмельчению.
4. Укрупнение частиц в выхлопных газах: Несмотря на сильное перемалывание, крупные частицы не измельчаются до мелкого состояния из-за недостаточной энергии удара. Содержание частиц размером менее 200 меш в выхлопных газах уменьшается, а количество крупных частиц увеличивается.
5. Повышенный износ гильзы цилиндра: стальные шарики скапливаются на дне, увеличивая трение скольжения и ускоряя износ гильзы цилиндра и торцевой крышки. В частности, решетчатые пластины легко растрескиваются от ударов стальных шариков.
6. Энергопотери: выходная мощность двигателя используется для преодоления трения между стальными шариками, а не для измельчения руды. Потребление электроэнергии на тонну руды увеличивается на 15-25%.

Фактические данные испытаний: скорость загрузки шаров в шаровой мельнице колосникового типа на железорудном руднике увеличилась с 42% до 48%, ток мельницы снизился с 320 А до 280 А, КПД снизился со 105 тонн/час до 85 тонн/час, а потребление электроэнергии на тонну руды увеличилось с 18 кВт·ч до 24 кВт·ч.