ФУТЕРОВКА БАРАБАНА МЕЛЬНИЦЫ

Полезная модель относится к износостойким элементам, которые используются для облицовки внутренних поверхностей шаровых, рудно-галечных мельниц и мельниц самоизмельчения, и может быть использована в горно-обогатительной, энергетической, химической и других отраслях промышленности для переработки и подготовки сырья.
Известны средства для измельчения твердых материалов, которые выпускаются отечественной промышленностью и за рубежом, в частности шаровые барабанные мельницы с футеровкой барабана, которая содержит плиты, изготовленные из высокомарганцовистых марок сталей. Недостатком таких известных средств является повышенный износ и большая масса футеровки, загрязнение исходного продукта материалами износа футеровки, повышенная звуковая нагрузка при эксплуатации таких средств, высокая вибронагруженность материала барабана и мельницы в целом, трудоемкость монтажных и демонтажных работ, что обусловило поиск альтернативных материалов для футеровки.
На данный момент широкое распространение получила футеровка барабана мельницы, которая содержит плиты, изготовленные из эластомерного материала, в частности высокопрочной резины. В связи с трудностью теоретической оценки разнообразных факторов, что влияют на движение дробящей загрузки, при проектировании профиля рабочей поверхности футеровки за основу принимают экспериментальные данные и определяют условия, которые удовлетворяют следующим требованиям:
- максимальная износостойкость футеровки;
- интенсивный процесс измельчения материала.
Первое требование, относительно шаровых мельниц, выполняется при надежном захвате шаров, минимальном пути их скольжения по плитам футеровки после падения, отсутствии скольжения на подъеме и отсутствии забрасывания шаров на противоположную стенку барабана.
Второе требование выполняется при минимальном скольжении дробильных тел по футеровке, подъеме шаров на необходимую по технологическим параметрам высоту.
Профиль футеровки, по мере износа за время эксплуатации, не должен изменять характер своего влияния на измельчающую среду мельницы. Это способствует стабилизации выбранного оптимального режима измельчения за весь срок эксплуатации футеровки.
В последнее время широко используется схема крепления плит футеровки барабана с помощью лифтеров из еластомерного материала, которые имеют металлическую арматуру, соединенную методом вулканизации с брусом лифтера. Длительная практика эксплуатации футеровок по схеме «плита-лифтер» показала, что большое значение для долговечности футеровки и экономических показателей измельчения имеют форма и размеры лифтеров. В связи с этим рабочая поверхность лифтеров, в зависимости от условий эксплуатации и, следовательно, от механизма их разрушения, имеет разную геометрическую форму. По этой же причине поверхности резиновых футеровочных плит так же имеют разную геометрическую форму.
Известна футеровка барабана мельницы, которая содержит плиты из эластичного материала, расположенные на внутренней поверхности барабана мельницы и имеющие продольные боковые углубления, в которых установлены лифтеры в виде брусов из эластичного материала, которые содержат ровную и скошенную боковые поверхности и металлическую арматуру, соединенную с материалом брусов с помощью вулканизации, и крепежные элементы для соединения металлической арматуры лифтера с корпусом барабана с одновременным прижатием плит к внутренней поверхности барабана мельницы (патент Украины №54557, опубликованный 10.11.2010р.), выбран за прототип.
Особенностью такой конструкции является то, что лифтеры установлены боковой поверхностью со скосом в сторону восприятия нагрузок от измельчаемого материала и шаровой загрузки.
При вращении мельницы технологическая загрузка вместе с измельчающей средой поднимается на определенную высоту, после чего падает вниз. Процесс измельчения материала осуществляется за счет ударных нагрузок и трений между слоями технологической загрузки. Резиновая футеровка в зоне контакта технологической загрузкам поддается интенсивному износу, при этом рабочая поверхность футеровки приобретает вид волнообразного профиля.
Так как в футеровке по схеме «плита-лифтер» основную нагрузку от перерабатываемого материала принимает лифтер, срок его службы в два раза ниже срока службы футеровочных плит. Объясняется это тем, что при одностороннем вращении мельницы основная нагрузка воспринимается боковой рабочей поверхностью лифтера.
По прототипу боковая рабочая поверхность лифтера уже имеет скос, поэтому, учитывая волнообразный характер износа футеровки, профиль лифтера быстрее изменяет свою форму, уменьшается в размерах и сокращает срок своей службы, что, в конечном итоге, влияет на длительность эксплуатации всей футеровки в целом.
В основу полезной модели поставлена задача увеличения срока эксплуатации футеровки барабана мельницы и увеличения производительности путем изменения конструкции плит футеровки, изменения взаимного расположения плит и лифтеров и применения материала лифтеров и плит с оптимальными физико-технологическими характеристиками.
Поставленная задача решается тем, что в футеровке барабана мельницы, которая содержит плиты из эластичного материала, расположенные на внутренней поверхности барабана мельницы, что имеют продольные боковые углубления, в которых установлены лифтеры в виде брусов из эластичного материала, которые содержат ровную и скошенную боковые поверхности и металлическую арматуру, соединенную с материалом брусов с помощью вулканизации, и крепежные элементы для соединения металлической арматуры лифтера с корпусом барабана с одновременным прижатием плит к внутренней поверхности барабана мельницы, согласно полезной модели, плиты имеют рабочую поверхность, которая содержит наклонный участок, расположенный под углом α в пределах 10°…20° к горизонтальной плоскости, с образованием большей и меньшей боковых поверхностей плиты, причем ровная боковая поверхность лифтера взаимодействует с большей боковой поверхностью плиты, а материал лифтеров имеет условную прочность на разрыв, которая на 2…7 единиц выше, чем условная прочность на разрыв материала плит, при этом угол β между наклонным участком рабочей поверхности плиты и ровной боковой поверхностью лифтера выполнен в пределах 92°…97°.
По аналогии с законами гидродинамики, в силу турбулентности потока, плоское русло футеровки превращается в волнообразное. Если рассматривать резиновую футеровку как гидродинамическую форму, то для водослива с острыми ребрами максимум скорости будет наблюдаться у самого ребра. В этом случае направление потока будет идти от дна и сгибаться к верху, донная скорость уменьшится, а восходящий поток пульпы резко увеличиться и достигнет своего максимального значения на валу переката, то есть на торцевой поверхности лифтера.
Изобретателями, путем многочисленных промышленных испытаний мельниц с футеровкой плитами из эластичного материала установлено, что между структурной формой турбулентности потока и особенностями рельефа рабочей поверхности футеровки существует тесная связь, в которой поток материала для измельчения руководит рельефом футеровки, а футеровка, в свою очередь, управляет этим потоком. Таким образом, осуществляется формирование оптимальных геометрических параметров рабочей поверхности футеровки для обеспечения оптимальных режимов работы мельницы.
Поэтому для уменьшения турбулентности потока материала, а, соответственно, и величины его скорости, при плоской рабочей поверхности плит, боковая поверхность лифтеров выполнялась наклонной под углом α в пределах 10°…20°, при этом угол β между рабочей поверхностью плиты и скошенной боковой поверхностью лифтера составлял не менее 90°.
В существующих конструкциях боковая рабочая поверхность лифтера уже имела скос, поэтому, учитывая волнообразный характер износа футеровки, профиль лифтера быстрее изменял свою форму, уменьшался в размерах и сокращал срок своей службы, что в итоге отражалось на длительности эксплуатации всей футеровки в целом.
Для увеличения срока службы лифтера и увеличения срока службы всей футеровки, в соответствии с полезной моделью, материал лифтеров имеет условную прочность на разрыв, которая на 2…7 единиц выше, чем условная прочность на разрыв материала плит, и расположен ровной боковой поверхностью в сторону восприятия нагрузки.
Разные физико-механические свойства материала плит и лифтеров обеспечивают их равномерный износ.
Рабочая поверхность плит имеет участок с наклоном под углом α к горизонтальной плоскости в пределах 10°…20°. Лифтеры установлены ровной боковой поверхностью (без скоса) со стороны большей боковой поверхности плиты. Угол β между наклонным участком рабочей поверхности плиты и ровной боковой поверхностью лифтера должен находиться в пределах 92°…97°.
В соответствии с предложенной конструкцией плит и лифтеров, после монтажа футеровки получаем волнообразный профиль внутренней поверхности барабана, который улучшает эксплуатационные и технологические параметры работы мельницы.
Расстояние G от края рабочей поверхности плиты к верхнему краю ровной боковой поверхности лифтера должно находиться в пределах 10…70 мм. Такой параметр позволяет увеличить срок службы лифтера, не изменяя технологических показателей работы мельницы.
Футеровка барабанной мельницы представлена на чертежах, а именно:
- на фиг.1 - общий вид установки плит и лифтеров с арматурой U-образного типа;
- на фиг.2 общий вид установки плит и лифтеров с арматурой U-образного типа;
Футеровка барабана мельницы состоит из плит 1, изготовленных из эластичного материала, например резины, смонтированных на внутренней поверхности барабана мельницы 2 и закрепленных к корпусу барабана с помощью лифтеров 3, изготовленных из эластичного материала с металлическим армированием соединенным с резиновым брусом лифтера 3 способом вулканизации. Лифтеры 3 прижаты к барабану мельницы 2 с помощью крепежных элементов 4.
Верхняя рабочая поверхность плит 1 в поперечном сечении имеет участок, выполненный под углом α к горизонтальной плоскости в пределах 10°…20°.
Лифтеры 3 установлены ровной боковой поверхностью со стороны высокой части плиты. Угол β между наклонным участком рабочей поверхности плиты 1 и ровной боковой поверхностью лифтера 3 находится в пределах 92°…97°.
Расстояние G от края рабочей поверхности плиты к верхнему краю ровной боковой поверхности лифтера находится в пределах 10…70 мм
После монтажа футеровки, параметры предложенной конструкции плит и лифтеров позволяют получить волнообразный профиль внутренней поверхности барабана.
Футеровка барабана мельницы работает следующим образом.
При вращении барабана мельницы 2, внутренняя поверхность которой футерована плитами 1, присоединенными к корпусу барабану с помощью лифтеров 3, шаровая загрузка и измельчаемый материал поднимаются рабочей поверхностью лифтера на высоту, обусловленную расстоянием G и углом β между наклонным участком рабочей поверхности плиты 1 и боковой поверхностью лифтера 3.
Отрываясь от боковой стенки барабана измельчаемый материал и шаровая загрузка попадают на рабочую поверхность плит 1 и лифтеров 3.
При дальнейшем перемещении измельчаемого материала по круговой траектории происходит его скольжение по рабочей поверхности плиты 1 и лифтеров 3.
Так как в футеровке по схеме «плита-лифтер» основную нагрузку от перерабатываемого материала принимает лифтер, срок службы его в два раза ниже срока службы футеровочных плит. Для увеличения срока службы лифтера, и, как следствие, увеличения срока службы всей футеровки в целом, лифтер расположен ровной боковой поверхностью со стороны большей боковой поверхности плиты, то есть в сторону восприятия нагрузки.
При этом рабочая поверхность плит имеет наклонный участок, выполненный под углом α равным 10°…20° к горизонтальной плоскости, а угол β между наклонным участком рабочей поверхности плиты и ровной боковой поверхностью лифтера при этом равен в пределах 92°…97°.
После монтажа футеровки, параметры предложенной конструкции плит и лифтеров позволяют получить волнообразный профиль внутренней поверхности барабана, который улучшает эксплуатационные параметры работы мельницы.
Применение предложенной полезной модели позволит надежно защитить рабочую поверхность шаровых и рудно-галечных мельниц, повысить надежность и долговечность работы футеровки и увеличить производительность мельницы.