Исследование кинетико-энергетических характеристик измельчения руд с учетом механики движения измельчающих тел

• Автор: Туманова, Карина Владимировна
• Шифр специальности: 05.15.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 167 с. : ил.

ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКО- ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ РУД С УЧЕТОМ МЕХАНИКИ ДВИЖЕНИЯ ИЗМЕЛЬЧАЮЩИХ ТЕЛ.
ОГЛАВЛЕНИЕ:

1. Введение
2. Критический анализ состояния проблем определения кинетикоэнергетических характеристик продуктов измельчения и механики барабанных мельниц.
2.1. Обзор и анализ работ , посвященных определению гранулометрического состава продуктов дробления (измельчения )
2.2. Обзор и анализ формул, используемых для расчета энергии, расходуемой на дробление (измельчение)
2.2. Анализ теоретических формул для расчета полезной мощности барабанных мельниц
3. Уточнение и развитие уравнения кинетики измельчения А.И. Загустина.
3.1. Уравнение кинетики измельчения руд и экспериментальные
методы изучения кинетики дробления и измельчения руд
3.2. Расчет гранулометрических характеристик продуктов дробления в открытом цикле(уточнение методики
Разумова - Перова)
3.3. Уравнения прогноза гранулометрических характеристик продуктов дробления в замкнутом цикле
3.4. Расчет характеристик крупности продуктов измельчения
( в замкнутом и открытом цикле)
3.5. Прогноз полезной мощности с учетом гранулометрических характеристик материала
3.6. Прогноз энергии измельчения с учетом гранулометрических характеристик материалов
4. Кинетика измельчения полиминерального сырья.
4.1. Грануло- прочностное уравнение кинетики измельчения
4.2. Решение уравнения в простом случае
4.3. Случаи упрощения грануло - прочностных уравнений
4.4. Прогноз полезной мощности и энергии разрушения полиминерального сырья
5. Изучение статики и динамики однослойных шаровых цепочек.
5.1. Статика однослойных шаровых цепочек.
5.1.1. Построение математических моделей шаровых цепочек
5.1.2. Определение сил и реакций, действующих в несимметричных шаровых цепочках .Равновесие шаровых цепочек на внутренней вращающейся поверхности цилиндра
5.1.3.0 равновесии покоящихся шаровых цепочек
5.2. Динамика однослойных шаровых цепочек.
5.2.1. Вычисление центра масс однослойных шаровых цепочек
5.2.2. Определение движущей силы, приведенной к центру
масс однослойных шаровых цепочек.
5.2.3. Движение однослойных шаровых цепочек по внутренней поверхности неподвижного цилиндра.
5.2.4. Центрифугирование однослойных шаровых цепочек.

6. Расчетно-экспериментальная проверка основных теоретических положений, полученных в данной работе.
6.1. Экспериментальное определение технологических характеристик операции 2-х стадиального измельчения
6.2. Расчеты функций отбора и разрушения (пакет ишСгиОг,
программа БВР)
6.3. Компьютеризация расчетов энергии дробления и
измельчения с учетом гранулометрических характеристик
6.4. Идентификация законов дробления и измельчения
(пакет ишСгиИг, программа СЬ8)
6.5. Расчёт технологических схем измельчения((пакет ишСга(Зг, программа СИР)
6.6. Проверка условий свойства плоского тела шаровых цепочек и определение числа шаров, нарушающих равновесие цепочек
6.7. Расчетно-экспериментальное подтверждение центрифугирования однослойных шаровых цепочек
6.8. Расчетно-экспериментальное определение угла и времени останова движущихся шаровых цепочек по неподвижной поверхности цилиндра
7. Заключение
8. Библиографический список
Приложение № 1.
Приложение № 2.
Приложение № 3.
Приложение № 4.
Приложение № 5.
Приложение № 6.
Приложение № 7.
Приложение № 8.
Приложение № 9.
Приложение № 10.

1. Введение.
Поскольку затраты на процессы рудоподготовки составляют до 70 % всех затрат на обогащение, то применение наиболее эффективных и экономичных способов измельчения, упрощения схем имеет важное промышленное значение. Поэтому оптимизация грансостава продуктов измельчения и минимизация энергозатрат играет важную роль при проектировании, выборе наиболее подходящих схем измельчения. Используемые в настоящее время теории и уравнения, определяющие гранулометрический состав продуктов измельчения и потребляемую при этом мощность, содержат недостатки, которые вызывают расхождение теоретических и практических данных.
Широко применяемые за рубежом интегро-дифференциальные уравнения кинетики измельчения содержат функции отбора и разрушения, определение которые вызывает затруднения. Это вызвало необходимость не только получить теоретические формулы для расчета этих функций, но учесть влияние таких основных характеристик процесса измельчения, как степень заполнения ф количество материала М, и прочность перерабатываемого сырья. Это позволит не только создать более усовершенствованную теоретическую модель процесса измельчения, но и обеспечит возможность комбинации различных вариантов технологических процессов и выбор оптимальных проектно-компоновочных решений обогатительных фабрик.
Известно, что при разработке своей кинематической гипотезы Дэвис опирался на следующие допущения: рассматривал шары как материальные точки; не учитывал силы трения шаров о футеровку мельницы; не учитывал влияния находящейся в мельнице пульпы; принимал одинаковые скорость и угол отрыва для тел разных размеров и форм. На основании этих допущений Дэвисом была создана приближенная модель закономерностей движения одиночного тела по внутренней вращающейся поверхности барабана мельницы, распространенная им на всю шаровую нагрузку, что вызвало несоответствие результатов расчета полезной мощности для водопадного режима по выведенной им формуле с практическими данными [5,27,47,60-62,68,83-90,101], В связи с этим нами предпринята попытка создания элементов теории однослойных шаровых цепочек, являющихся основными элементами шаровой нагрузки, учитывающей силы трения шаров о футеровку барабана мельницы, размеры барабана мельницы и шаров, находящихся в цепочках [41-44]. Данная теория, в дальнейшем, позволит получить более точную модель для шаровой нагрузки в целом, а также учесть влияние находящейся в мельнице пульпы и кинетики измельчения.
Цель данной диссертации - определение гранулометрических характеристик продуктов измельчения с учетом степени заполнения ф шарами и количества материала М в мельнице; определение характеристик энергопотребления при измельчении руд и разработка элементов теории однослойных одноразмерных шаровых цепочек.
Научная новизна- разработка методик количественной оценки гранулометрических характеристик продуктов измельчения для различных типов руд и методик определения полезной мощности и энергии измельчения с учетом основных технологических характеристик процесса измельчения; разработка на базе теории сыпучих сред элементов теории одноразмерных однослойных шаровых цепочек, являющихся основными структурными элементами шаровой нагрузки, и рассматривающих последнюю с позиции теории сыпучих сред.

тем вся теория Дэвиса, как и его последователей, базируется на предположении о том, что водопадный режим реализуется в мельницах с гладкой футеровкой.
В работах таких авторов, как Дун И.Ф., Крюков Д.В., Гольдман П.С. и др., было детально исследовано проскальзывание слоев шаровой загрузки и её влияние на процессы измельчения.
Для кинематической гипотезы Дэвиса рядом авторов предложены решения динамической задачи, приводящие к различным формулам для определения полезной мощности, основанным на различных гипотезах о количестве энергии, расходуемой на движение мелющих тел [42,60,78]. Рассмотрим эти формулы последовательно.
Неронов Н.П. [61] рассматривал установившийся режим шаровой мельницы при постоянной угловой скорости вращения барабана, причем величина и направление скорости различных шаров, проходящих через одну и ту же точку пространства с течением времени не изменяются. Данная теория имеет некоторые недостатки: предполагалось отсутствие проскальзывания рядов шаров; принималась гипотеза о независимости относительного движения ( по отношению к вращающемуся барабану) различных слоев (т.е. пренебрежение радиальным давлением шаров друг на друга). На основе теории цепочек Неронов
Н.П. пришел к режиму движения нагрузки, приближающемуся к центрифугированию шаров, сопровождающемуся меньшей затратой полезной энергии. Расчет по теории цепочек дает по сравнению с обычной теорией сильно заниженный результат. Формула Неронова Н.П. [62] выводится из эпюры Дэвиса при условии, что полезная мощность расходуется только на подъём частиц загрузки по круговым траекториям, без учета той части мощности, которая расходуется на сообщение падающим частицам необходимой окружной скорости:
горизонтальной оси вращения О, кг- м; 1- длина мельницы, м; о- угловая скорость вращения барабана, 1 /сек; а- отсчитываемый от вертикали угол верхнего шара для промежуточного слоя загрузки с радиусом Я, м; а0- значение угла а для внешнего слоя с радиусом Я0 ,м ; а, - значение угла а для внутреннего слоя с радиусом Я, ,м.
В работах [33,4,57,60] показано, что формула Неронова, а также эквивалентный ей графо- аналитический способ вычисления мощности [82] фактически равноценны следующему способу вычисления полезного вращающего момента Мо:
где И,. - вес части загрузки, находящейся на круговых траекториях; 1к-расстояние от центра тяжести до вертикальной оси барабана.
При этом, в правой части уравнения ошибочно не учитывается момент силы тяжести той части загрузки, которая находится на параболических траекториях. Если просуммировать работу на подъем всех шаров, затраченную в единицу времени, то можно получить следующую «энергетическую» формулу Неронова Н. П.:
(64)
где ГГ- мощность, кг- м/сек; Ь- момент веса загрузки относительно

(65)