1.4. Устройство мельниц

1.4.1. Барабанная (шаровая и стержневая) мельница

Барабанная мельница – это машина, в которой материал измельчается внутри вращающегося корпуса (барабана) под воздействием мелющих тел или самоизмельчением. Мелющими телами служат металлические шары (25…150 мм) или стержни.

Барабанная мельница (рис. 1.16) состоит из горизонтального цилиндрического корпуса 1, закрытого торцовыми крышками 2 и 3 с пустотелыми цапфами, установленными в подшипниках 4. Мельница приводится во вращение через зубчатый венец 5 от шестерни приводного вала. Барабан и крышки мельницы футерованы стальными плитами 6, поверхность которых для уменьшения проскальзывания мелющих тел часто выполняется волнообразной или ступенчатой (рис. 1.17 и 1.18). Материал в мельницу подается питателем через загрузочную цапфу 7. Измельченный материал удаляется через разгрузочную цапфу 8 на другом конце аппарата.

Рис. 1.16. Схема барабанной мельницы (с шарами)

1 – корпус; 2, 3 – крышки; 4 – подшипник; 5 – зубчатый венец; 6 – плита футеровки; 7 – загрузочная цапфа; 8 – разгрузочная цапфа; 9 – мелющие тела

а	б	в
Рис. 1.17. Виды футеровки
а - со спиральными выступами; б – тонкая, из катаной стали; в - рельсобетонная

а	б		в
г		д
Рис. 1.18. Профили футеровочных плит
а – внахлестку; б – волнистая; в - с выступом; г – гладкая; д – ступенчатая

При вращении барабана мелющие тела увлекаются под действием центробежной силы и силы трения вместе с поверхностью стенок на определенную высоту, а затем свободно падают и измельчают материал ударом, раздавливанием и истиранием (рис. 1.19).

Рис. 1.19. Движение материала в барабане (оптимальное)

Для эффективной работы шаровой мельницы необходимо, чтобы барабан мельницы вращался с определенной частотой (n), при которой шары в барабане падали бы с наибольшей высоты и имели бы максимальную скорость падения, т.н. «водопадный режим».

Критическое число оборотов барабана мельницы (n_кр), при котором шары в верхней точке барабана из-за центробежной силы не смогут оторваться от стенки и будут вращаться вместе с ней, определяется по следующей формуле:

, (1.8)

где n_кр – критическая частота вращения барабана, об/мин;

D – внутренний диаметр барабана, мм.

В большинстве случаев число оборотов шаровых мельниц принимается равным 75% от критической частоты вращения.

. (1.9)

Достоинства шаровых мельниц:	Недостатки шаровых мельниц:
надежность;	громоздкость;
безопасность;	большой вес;
простота обслуживания;	низкий КПД;
высокая степень измельчения.	неравномерный помол;
	износ мелющих тел и загрязнение материала продуктами этого износа;
	шум при работе.

По конструкции стержневые мельницы близки к шаровым. Основное отличие заключается в форме дробящих тел, которыми служат стальные стержни 40…100 мм и длиной на 25…50 мм меньше внутренней длины барабана.

Скорость вращения барабана на 25…30 % меньше, чем в шаровых мельницах, так как стержни перекатываются без свободного падения, но вес загрузки на 20…25 % больше, чем в шаровой мельнице.

Измельчение в барабанных мельницах может осуществляться как в сухом, так и в мокром режимах. Измельчение в мокром режиме более предпочтительно, так как исключается пылеобразование и уменьшает энергозатраты на проведение процесса. Однако при этом возникает необходимость последующей сушки материала.

Достоинство стержневых мельниц:	Недостатки стержневых мельниц:
надежность;	громоздкость;
безопасность;	большой вес;
простота обслуживания;	низкий КПД;
более равномерный помол.	шум при работе.
	степень измельчения ниже, чем у шаровых мельниц;
	неравномерный износ стержней (в центре больше).