CC BY
25
--------------------------------- © В.Р. Винокуров, Д.А. Осипов,
А.И. Матвеев, 2007
УДК 622.73.734
В.Р. Винокуров, Д.А. Осипов, А.И. Матвеев
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛОВИНЧАТОГО РАЗРУШЕНИЯ ЧАСТИЦ НА ЛАБОРА ТОРНОМ ЦЕНТРОБЕЖНОМ СТЕНДЕ
~П данной статье приведены результаты исследований по-
-Я-М ловинчатого разрушения частиц на лабораторном центробежном стенде. Также даны сравнения экспериментальных данных и теоретической методики расчетов разрушения частиц разной крепости.
In given article results of researches of vague destruction of particles at the laboratory centrifugal stand are resulted. Also comparisons of experimental data and a theoretical technique of calculations of destruction of particles of a different fortress are given.
Институтом горного дела Севера им. Н.В. Черского СО РАН в целях создания мобильных рудообогатительных установок разработаны новые методы дробления и измельчения ударного действия и созданы опытно-промышленные образцы малопроизводительных и компактных аппаратов. При этом основное отличие разрабатываемых способов состоит в переходе от одноактных динамических воздействий к многоактным [1].
Для способов дезинтеграции, которые основываются на разрушении рудных кусков при динамическом контакте с поверхностью подвижных рабочих органов в режиме «свободного» удара, на эффективность разрушения частицы влияет собственная масса (крупность) куска, его относительная скорость и характер динамического контакта. По мере разрушения, т.е., уменьшения размеров куска, для последующего его разрушения нужны более высокоскоростные контакты.
Таким образом, на эффективность разрушения частиц определенной крупности требуется соответствующий уровень высокоскоростного взаимодействия.
На специальном лабораторном стенде с центробежным активатором и неподвижной отражающей стенкой экспериментально получены зависимости вероятности разрушения частиц
крупность,мм
♦ f=8 ■ f=10 ▲ f=15
Линейный ( f=15) Линейный ( f=10 ) Линейный ( f=8)
Рис. 1. Диаграмма половинчатого разрушения частиц разной крупности и крепости от скорости столкновения
разной крупности от скорости столкновения. За критерий разрушения единичного куска принято условие сокращения крупности вдвое, определяемое простым просеиванием материала после динамического контакта в сетке с соответствующей ячеей. Для рудных частиц разной крепости по шкале Протодьяконова ^ = 8 крепкие породы; f = 10; f = 15 очень крепкие породы); получены следующие зависимости разрушения частиц от крупности при разных скоростях столкновения с неподвижной стенкой (рис. 1).
Используя полученную диаграмму, например, можно моделировать процесс последовательного разрушения частицы разной крепости и крупности от 7 мм до крупности 1 мм (т.е. последовательное половинчатое разрушение частиц). Например, для частиц крепостью f = 10 крупностью 3 мм до 1 мм для этого необходимо обеспечить скорости воздействия на частицу соответственно 44,5 м/с; 45,2 м/с; 45,9 м/с. Моделирование процесса последовательного разрушения частицы может быть использована для расчета рабочих параметров работы рудоразмольного аппарата.
Например, конструкция лабораторной центробежной трехступенчатой мельницы позволяет сообщить частицам разрушаемого ма-
териала многократные динамические воздействия за счет противонаправленных импульсов верхним и нижним рабочими
Рис. 2. Конструкция центробежного измельчителя со ступенчатъми рабочими органами: 1 - Корпус мельницы; 2 - загрузочное отверстие; 3 - эл. двигатель; 4 - привод; 5 - верхний рабочий орган; 6 - нижний рабочий орган; 7 - разгрузочный патрубок
органами по мере перемещения по ступеням, где относительная скорость динамического контакта частиц с поверхностью рабочих органов мельницы последовательно увеличивается (рис. 2). Конструкция мельницы позволяет регулировать процесс измельчения за счет изменения скорости вращения верхнего и нижнего рабочих органов. Кинематика движения частиц в лабораторном центробежном измельчителе основывается на алгебраическом сложении линейных скоростей частицы после вылета из кромки ступеней дискового активатора в точке динамического контакта отражающей поверхности противоположно вращающейся рабочего органа.
С учетом геометрических размеров рабочих органов центробежного лабораторного измельчителя и числа ступеней N частицы при отрыве от каждой ступени приобретают следующие нарастаю-
щие линейные сКОрОсти. ^внешн Увнутр. • Увнутр. 2п'п'К-внутр. и Увнешн.
2л-п-Явнешн.., пвнутр- частота вращения
Размеры рабочих органов центробежного измельчителя
и расчет относительной скорости динамического контакта
Число ступеней N ^внутр., м ^внутр. , м/с ^внешн., м ^внешн, м/с будара, м/с
1 0,11 25,3 0,11 20,7 41,84
2 0,12 25,32 0,14 22,6 47,9
3 0,13 29,9 0,17 24,5 54,4
внутреннего диска, пвнешн- частота вращения внешнего диска. Суммарная скорость встречного удара в каждой ступени представляет собой алгебраическую сумму Уудара.= Увнутр+Увнешн.. Нарастание линейной скорости отрыва измельченных частиц от одной ступени к другой происходит в пропорции Я1.Я2.Я3.ЯМ.
Расчетные значения этих параметров при числе ступеней N = 3 и частоте вращения внутреннего диска (активатора) 2200 об/мин, внешнего диска (отражательного рабочего органа) 1800 об/мин приведены в таблице.
При измельчении материала в трехступенчатом варианте основная масса измельченного материала распределена в классах -0,5 мм, что соответствует результатам предварительных стендовых испытаний по разрушению единичных зерен. Таким образом, методика расчета параметров моделирования процессов последовательного разрушения геоматериалов динамическими воздействиями показывает хорошую сходимость с экспериментальными данными.
------------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Федосеев С.М., Матвеев А.И., Винокуров В.П. Оценка энергетической эффективности измельчителя ЦМВУ-800. - М.: Изд-во МГГУ, 2005. - Вып. № 3. - С. 244-248. ЕШ
— Коротко об авторах --------------------------------------------------
Винокуров И. Ф. - младший научный сотрудник,
Осипов Д.А. - инженер II категории,
Матвеев А.И. - доктор технических наук, старший научный сотрудник, зав. лаб. «Обогащение полезных ископаемых»,
Институт горного дела Севера им. Н.В.Черского СО РАН.
