OffLine версия Рекламодателям О нас
товаров 5514    фирм 720   статей 932

блокнот 0
№25
 
Измельчительные валки высокого давления
Главная     Лента     Авторы     Источники     Архив   
Товары в каталоге


подшипник  

Словарь


Также по теме:

Дробилки для переработки дорожного полотна
В основном‚ конструкции установок по переработке строительных отходов (от сноса домов или замены дорожного полотна) зависят‚ с одной стороны‚ от физико-механических...

Стационарные дробильные комплексы
При строительстве автомобильных дорог важным критерием, определяющим надежность их работы, является качество щебня, используемого в конструктивных слоях...

Технологии производства щебня
Технологии производства высококачественного щебня. Щебень для дорожного строительства, щебень для производства бетонов, щебень для балластного слоя на...


ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬНЫЕ ВАЛКИ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ: КОНСТРУКЦИЯ, ДОСТИЖЕНИЯ, ПРОБЛЕМЫ

Известно, что сжатие минеральной частицы между двумя рабочими органами (средами) приводит к измельчению только ее самой, тогда как сжатие частицы между другими приводит к измельчению всех находящихся в контакте частиц (при этом для достижения необходимой крупности продукта требуется менее половины энергии, расходуемой барабанными мельницами). Именно на этом принципе основан процесс измельчения в валках высокого давления. Два вращающихся в противоположных направлениях валка, между которыми сжимается материал, служат измельчающими органами. Требуемое для измельчения давление передается через подвижный (плавающий) валок.

Технология измельчения в валках высокого давления появилась в середине 80-х годов XX столетия. Приоритет ее создания принадлежит профессору Шонерту (Schonert, патент 1986 года). Реализующие этот способ измельчения мельницы носят различные названия: дробилки межчастичного измельчения, пресс-валки, роллер-прессы, Ecoplex, Polycom и т. д.


Отличие пресс-валков от валковых дробилок с гладкими валками заключается в конструктивном исполнении валков
(а точнее – их поверхностей), которые могут изготовляться в трех основных вариантах:


  • рифлеными;
  • с наварным (наплавленным) профилем (Hexadur);
  • оштифтованными (Durapin).

Наличие профилей, сводя к минимуму относительное скольжение материала по поверхности валка, уменьшает его износ. Возможны следующие конструктивные исполнения валков:

  • валки из прочных литых сегментов используются при низких рабочих давлениях измельчения и высокоабразивном исходном материале; имеют значительную (до 160 мм) толщину изнашиваемого слоя металла; срок службы в зависимости от абразивности материала – от 1500 до 15 тыс. часов; достаточно низкая стоимость;
  • кованые стальные валки с наварными или наплавленными слоями толщина изнашиваемого слоя – 10–12 мм, причем повторная наварка может производиться на валке, находящемся в машине; срок службы до 17 тыс. часов;
  • цельнолитые валки используются при высоких давлениях измельчения; толщина изнашиваемого слоя металла до 160 мм; срок службы – до 40 тыс. часов.

Основными узлами пресс-валков являются: валки (два) (рис.1), подшипники валков с корпусами, рама, гидравлическая система прижатия плавающего валка, приводы валков.

Валки пресс-валков

Рис. 1. Валки пресс-валков

В больших установках диаметр валков составляет 1,0–2,8 м; ширина – 0,8–1,6 м; окружная скорость – 1–2 м/с; удельный расход энергии – 1,5–5,0 кВт-ч/т. Установленная мощность двигателей может доходить до 4,5 тыс. кВт, а производительность самых крупных установок достигать 1800 т/ч.

Передающаяся посредством гидроцилиндров сила, действующая на находящийся в зазоре между валками слой материала, составляет порядка 50 кН на 1 см ширины валка (при диаметре валка 1 м). Так как измерить эффективное давление в слое материала, находящегося между валками, практически невозможно, для сравнения пользуются дополнительным критерием – удельной нагрузкой Fs (Н), отнесенной к ширине валка B (м) и его диаметру D (м) – Fs / (B D), Н/м2. (Эта величина ни в коей мере не равна наибольшему давлению Pmax в зазоре). Суммарное усилие, действующее на слой материала, в больших установках достигает 20 тыс. кН.

Механизм измельчения в валках высокого давления проиллюстрирован на рис.2. Валки диаметром D вращаются с окружной скоростью V. В зоне А частицы подаваемого на измельчение материала получают ускорение и транспортируются вниз за счет трения, достигая скорости, близкой или равной V. Если d – расстояние между валками в осевой плоскости, то уплотнение (сжатие) материала должно начаться в том месте, где выполняется пропорция:

Механизм измельчения в валках высокого давления

Рис. 2. Механизм измельчения в валках высокого давления

g / d = ρли,

где pл – плотность материала в выходящей из валков ленте продукта, ρи – плотность исходного материала при вступлении в рабочую зону.

Это равенство определяет верхнюю границу зоны сжатия Б. При выходе из рабочей зоны лента уплотненного материала немного расширяется в зоне В. Для гладких валков зона сжатия определяется углом, равным 5–70°.

Количество материала М, прошедшее через валки (т/ч), определяется из выражения:

M=V·В·δ·ρ·360

где V – м/с; В – ширина валка, м; δ – толщина ленты на выходе из валков (продукта), м; ρ – плотность материала в ленте, кг/м3.

Равенство верно, если скорость ленты равна окружной скорости валков. В зависимости от вида поверхности валков (грубая или профилированная) толщина ленты может значительно возрастать. Соответственно увеличится производительность.

Исследования показали, что радиальное давление ρr в зоне сжатия материала растет до уровня немного выше осевой линии валков, а затем падает к нижней границе зоны расширения В ленты продукта. Радиальное давление меняется по величине в зависимости от условий работы валков и может достигать 300 МПа. В случае попадания кусков, превышающих размерами рабочий зазор, местные пики давлений могут возникать и в более высоких зонах рабочего пространства. Удалось оценить и величину тангенциальных напряжений ρt, составивших 30–50 % от радиальных.

Можно было бы полагать, что за исключением некоторого краевого эффекта давление вдоль валка относительно большой ширины должно быть постоянным. Однако исследования показали, что даже на полупромышленном образце пресс-валков диаметром 1000 мм и шириной всего 320 мм краевой эффект распространяется до середины валка с обеих сторон.


Конструкция пресс-валков

В настоящее время над созданием измельчительных валков высокого давления наиболее плодотворно работают немецкие фирмы Polysius (группа Thyssen Krupp), KHD Humboldt Wedag AG и Koppern. Пресс-валки каждой из них имеют существенные различия.

Пресс-валки фирмы KHD.

При создании этих своих моделей специалистами фирмы KHD наибольшее внимание уделялось снижению эксплуатационных затрат и повышению надежности. Основными направлениями при этом явились: подшипники валков, рабочие поверхности валков, технология изготовления валков, гидравлическая система, узел загрузки (питания), рама машины, система управления работой валков.

Разработан целый ряд машин, включающий 7 основных типов. Стандартизованы следующие конструктивные параметры:

  • масса машин – от 45 до 295 т;
  • наименьший диаметр валка – 1000 мм при ширине 300 мм;
  • наибольший диаметр валка – 1700 мм при ширине 2600 мм;
  • производительность – от 50 до 1400 т/ч;
  • суммарное усилие измельчения – от 2х103 кН до 20х103 КН;
  • наибольшее рекомендуемое удельное давление в рабочей зоне – не более 7 Н/мм2.

Валки

Практика применения пресс-валков показала, что значительное влияние на работоспособность валков оказывают условия эксплуатации. Попадание недробимого тела или недопустимо крупного куска, а также высокая температура исходного материала могут представлять существенную опасность. Помимо широко принятого конструктивного исполнения валка с бандажом, была улучшена технология получения цельнолитого валка. Такие валки предпочтительно применять в случае колебаний температуры исходного материала.

Для низких рабочих давлений разработаны сегментные конструкции валков (для измельчения руд). Надежность работы такого валка зависит от удельных давлений в рабочей зоне и температуры исходного материала. Срок службы сегментных валков составил 9000 ч.

Валок, состоящий из вала с насаженным на него бандажом, характеризуется низкими капитальными затратами, простотой монтажа бандажа и оптимальным подбором материалов, поскольку требования к материалам вала и бандажа различные. Поверхность валка может быть восстановлена на месте или вне машины. Можно заменить и целиком бандаж.

Принятая технология изготовления валков предусматривает защиту основного материала износостойким слоем или применением термообработки. В зависимости от специальных требований поверхность валков может быть профилированной для улучшения способности захватывать материал в рабочую зону. Средняя твердость поверхности валка – от 57 до 60 HRC при высоком содержании карбидов. Разработанная технология наплавки поверхностного слоя улучшает износостойкость валков.

Альтернативным сплошной наплавке поверхностного слоя решением является применение оштифтования валков. В этом случае средством борьбы с износом валков является не соответствующее увеличение толщины защитного слоя, а непосредственная защита поверхности валка слоем измельчаемого материала. Штифты вставляются в соответствующие отверстия, так что вся поверхность валка оказывается покрыта выступающими частями штифтов. Сплав, применяемый для изготовления штифтов, имеет высокую износостойкость. Средняя твердость штифтов – от 65 до 67 HRC.


Подшипники

Машины фирмы KHD оснащены многорядными роликовыми подшипниками взамен самоустанавливающихся роликовых подшипников (это вызвано отрицательным опытом эксплуатации последних).

Опорный узел включает: подвижный валок, корпус подшипника, наружную направляющую шпонку, резиновый амортизатор, промежуточный элемент, гидроцилиндр.

Многорядные роликовые подшипники воспринимают радиальные усилия. Корпуса подшипников перемещаются по вращающимся направляющим шпонкам, установленным снаружи корпуса. Осевые силы, возникающие при измельчении, воспринимаются упорным подшипником двустороннего действия. Изменения в длине валка вследствие, например, температурных флуктуаций могут компенсироваться осевым смещением этого подшипника.

В отличие от самоустанавливающихся роликовых подшипников, в рассматриваемой конструкции корпус подшипника в случае перекоса может перемещаться так, что сам корпус и ось валка всегда будут находиться в одной вертикальной плоскости. Важно отметить, что корпус подшипника и валок не перемещаются относительно друг друга, но могут поворачиваться в горизонтальной плоскости как одно целое. Конструкция гидроцилиндров также позволяет осуществлять такой поворот валка. Такая конструкция обеспечивает более надежную работу уплотнительных устройств, поскольку при перекосах валков не возникает движений уплотнительных элементов относительно корпусов подшипников. Равномерное распределение нагрузки вдоль подшипников, и как следствие повышение их срока службы, обеспечивается упругой вставкой в виде резиновой плиты.

Рама машины состоит из двух одинаковых верхних и нижних балок, концевых элементов и резиновых упорных пластин. Верхние секции могут быть подняты как одно целое вместе с поперечными балками, что значительно снижает время, требуемое для замены валков. Верхние и нижние поперечины (балки) устроены так, что беспрепятственно обеспечивают доступ к валкам с торца. В случае забивки рабочего пространства и невозможности его расчистки щель может быть открыта удалением резиновых пластин с помощью специального приспособления.


Привод

Фирмой разработаны машины для различных вариантов применения. Мощности приводных устройств варьируются от 2х60 кВт до 2х2100 кВт. В приводах используются планетарные редукторы, обеспечивающие величины крутящих моментов в пределах от 1,75х105 до 1,85х106 Нм. Передача от вала двигателя осуществляется с помощью гидромуфты.

Особенностью конструкции привода пресс-валков является применение плавающих, подвижных редукторов, не имеющих жесткой связи со станиной. Карданные валы обеспечивают свободное смещение валков в горизонтальной плоскости при их работе.

Подытоживая сказанное о пресс-валках фирмы КНD, можно кратко указать на следующие основные конструктивные особенности машин:

  • прочная, жесткая рама;
  • валок с профилированной или оштифтованной поверхностью (штырьковой футеровкой);
  • многорядные роликовые подшипники;
  • подвижные планетарные редукторы.

Пресс-валки фирмы Корреrn

Пресс-валки фирмы Корреrn уже длительное время успешно используются для измельчения цементного клинкера, однако значительный износ валков не давал возможности применять их для измельчения руд. В настоящее время благодаря новой технологии изготовления поверхности валков и конструктивным изменениям привода и гидросистемы появилась возможность эффективно измельчать прочные и абразивные материалы.

Пресс-валки состоят из шарнирной рамы, загрузочного устройства, подвижного и неподвижного валков, подшипников валков, гидросистемы, системы смазки, привода.

Материал подается в валки через питающее устройство с регулируемым уровнем загрузки, в виде имеющего равную толщину по всей рабочей ширине валков слоя. Конструкция обеспечивает силовое замыкание внутри машины, поэтому при нормальной работе усилие прессования не передается на фундамент. Шарнирная конструкция рамы обеспечивает возможность легкой и быстрой замены валков при ремонтах машины. В качестве опор валков служат самоустанавливающиеся роликовые подшипники, смазываемые густой смазкой.

Необходимое давление в рабочем пространстве валков создается с помощью горизонтально установленных гидроцилиндров, воздействующих на подвижный валок. Дробящие средства – два вращающиеся в противоположных направлениях профилированных валка. В зависимости от назначения они могут быть монолитными или составными. Цельные выполнены в виде поковки и имеют защитный закаленный поверхностный слой, который может наплавляться несколько раз. Составной валок состоит из средней части и насаженного на нее бандажа, который также может быть закален или покрыт оригинальной мозаичной структурой типа Hexadur. Валок может быть выполнен в виде составных литых бандажей. При чрезмерном износе бандажи легко могут быть заменены.

В больших установках валки задействованы от отдельных двигателей. Электронная система управления обеспечивает синхронное вращение валков. Вращающие моменты от двигателей передаются на валки с помощью карданных валов и планетарных передач.

Футеровка валков

Рис. 3. Футеровка валков

Последние усовершенствования машин фирмы Koppern касаются поверхности валков. Защита валков от износа под названием WT 1 была применена в цементной промышленности. Разработанная технология позволяет получить износостойкую поверхность с большим содержанием твердой фазы, основанную на комбинации материалов с различными свойствами и различными геометрическими характеристиками. На весьма прочном (1000 МПа) субстрате закрепляется антифрикционный слой, состоящий из двух материалов. Из материала с высокой степенью износостойкости выполнены пластины правильной шестиугольной формы (рис. 3, компонент А), покрывающие большую часть поверхности валка. Пластины окружены материалом (компонент В) с более низкой износостойкостью. Выбор двух материалов является основополагающим, поскольку обеспечивает оптимальный захват материала, находящегося в рабочем пространстве между валками.

Благодаря более низкой износостойкости компонента В промежутки между пластинами быстро изнашиваются, но скоро заполняются измельчаемым материалом. Заполненные промежутки более грубы, чем остальная поверхность, что улучшает захват материала. Соотношения площадей, покрытых компонентами, можно менять на стадии их изготовления. Таким образом, поверхность Hexadur может быть подобрана в зависимости от свойств и параметров исходного материала (размера, влажности и т. д.). Толщина слоя варьируется в пределах от 10 до 50 мм в зависимости от диаметра валка и требуемого срока службы. Для обоих компонентов используется материал повышенной твердости.

Для измельчения руд разработан новый вариант покрытия – WT II. Его твердость 72 HRC, тогда как у материала WT I она составляет 61 HRC. Структура материала характеризуется плотным распределением мелкой твердой фазы в закаленном металле-основе. Помимо тонкоизмельченной твердой фазы в основу добавляют грубоизмельченную. Благодаря такой структуре материал обладает более высокими характеристиками. При той же микрогеометрии, при футеровке WT II исходный материал захватывается на 40% лучше, что обеспечивает меньшее скольжение его по поверхности валков и большую производительность. Толщина ленты разгружаемого материала при новой футеровке также больше.


Пресс-валки фирмы Krupp-Polysius

Пресс-валки фирмы 	Krupp-Polysius (Германия)

Рис. 4. Пресс-валки фирмы Krupp-Polysius (Германия)

Измельчительные валки высокого давления фирмы Krupp-Polysius («Polycom») (рис. 4) по сравнению с обычными дробилками производят больше мелкой фракции. Кроме того, частицы в продукте имеют гораздо большую трещиноватость. Эти отличия сказываются положительно на последующих процессах измельчения и обогащения. Более высокое содержание мелочи и пониженный индекс Бонда позволяют снизить затраты на измельчение в барабанных мельницах, а также уменьшить их износ. На рис.5 показаны сравнительные характеристики крупности исходного материала и продуктов дробилок и пресс-валков. Крупность исходного материала может доходить до 100 мм. Крупность продукта зависит от давления между валками. При большем давлении снижается крупность продукта и увеличивается содержание мелочи в нем. Обычно рабочее давление в зоне сжатия находится в пределах 50–100 бар, но может доходить до 180 бар. Для крупных машин это соответствует усилию в 25000 кН.


Достижения и проблемы

Пресс-валки вначале применялись в цементной промышленности для относительно легко дробимых материалов. За прошедшие два десятилетия область применения валков значительно расширилась. В настоящее время их применяют:

  • на кимберлитах (вторая, третья стадии дробления и додрабливание);
  • на железных рудах (в мельницах самоизмельчения и галечного измельчения);
  • для измельчения известняков, тонких концентратов, золотосодержащих руд.

Перспективным является применение этой технологии для фосфатов, гипса, медных руд и углей.

Характеристика крупности

Рис. 5. Характеристика крупности
1.исходный материал
2.продукт после дробилки
3.продукты пресс-валков
4.продукты пресс-валков при большем давлении

Основные соображения в пользу применения валков высокого давления – это снижение энергетических затрат по сравнению с существующими дробилками и мельницами и возможность улучшить технологические показатели гравитационного обогащения, флотации, кучного выщелачивания, а также сгущения и фильтрации. Эти преимущества могут быть объяснены явлением образования микротрещин в каждой частице вследствие высоких давлений в рабочей зоне. Причем трещины образуются, главным образом, на границах зерен, что увеличивает вероятность их высвобождения. В то же время снижение индекса работы измельчения, вызываемое микротрещиноватостью, уменьшает переизмельчение и образование шлама. Интенсивность образования микротрещин зависит от свойств руды и от величины рабочего давления в зоне измельчения. Поэтому в каждом конкретном случае следует учитывать, с одной стороны, эффект, получаемый от увеличения трещиноватости материала за счет дополнительных энергетических затрат, и необходимость повышения мощности привода пресс-валков – с другой.

Механизм межчастичного разрушения особенно выгоден в алмазодобывающей промышленности (переработка кимберлитов), где коренная порода разрушается, а алмазы высвобождаются неповрежденными.

Что касается прочных (крепких) материалов, то многие специалисты считают неоправданным применение пресс-валков для их измельчения в связи с повышенным износом поверхностей валков.

Из опыта эксплуатации пресс-валков на ряде предприятий можно сделать следующие выводы:

  • Технология измельчения в валках высокого давления хорошо разработана, но требуются полномасштабные исследования на предмет применения этой технологии для измельчения крепких пород.
  • Пресс-валки чувствительны к неравномерному по ширине питанию, что вызывает перекос валков и снижает эффективность измельчения, а также к попаданию недробимого тела, что может вызвать порчу валков и нарушения в их работе.
  • Механическая надежность пресс-валков относительно высока, и потери в работе машины на крепких материалах вызываются в основном необходимостью часто заниматься изношенными частями, т.е. поверхностями и торцами валков, а также защитными боковыми плитами.
  • Изнашиваемые поверхности валков, находящихся в эксплуатации, могут быть гладкими, иметь основу на базе высокопрочной никелевой стали, быть закаленными, профилированными или иметь мозаичную структуру (типа Hexadur), либо иметь штырьковую футеровку из карбида вольфрама, с наплавленным изнашиваемым слоем между ними. Концепция наплавленного слоя, подлежащего износу, – наиболее важный элемент в технологии получения износостойкой поверхности валков. Именно это делает возможным применение пресс-валков для измельчения крепких и абразивных материалов.
  • На прочных материалах пресс-валки чувствительны к величине наибольшего куска в питании. Разрушение штифтов напрямую зависит от величины наибольших кусков в исходном материале, который в идеале не должен превышать рабочей ширины щели. В то же время интенсивность износа штифтов является функцией индекса абразивности.
  • Рабочие элементы валков выполняются в двух основных вариантах: в виде бандажей и в форме сегментов. Первые рекомендуются для крепких руд, когда рабочее давление превышает 3 Н/мм2, поскольку представляют однородную поверхность износа; следовательно, здесь нет характерных для сегментов краев, которые изнашиваются более интенсивно. Кроме того, бандажи проще в изготовлении и потому менее дороги.
  • Валки с бандажами требуют большего времени для замены (до 10 дней вместо 3–5 дней). Для замены сегментов бывает достаточно 24 часов. Для уменьшения времени, необходимого для замены валков, фирма Koppern разработала шарнирную раму. При этом на полную замену валков требуется лишь 24 часа. С той же целью фирма Polysius применяет устройство, способное вращаться вокруг оси. Хотя в машинах фирмы KHD нет подобных решений, время на замену валков приближается к указанному.
  • Износ краев валков и щек остается проблемой, в особенности в конструкциях, в которых не предусмотрены породные отсеки для отвода части материала. Фирма KHD уделяет внимание разработке средств защиты щек от износа. Фирма Polysius раньше использовала на своих установках породные отсеки, но сейчас также склонна усовершенствовать защиту щек. Торцы валков также требуют регулярного восстановления, обычно наплавкой на месте. Однако известно, что обе фирмы разрабатывают альтернативные решения, предполагающие использование сменных краев сегментов, что в значительной мере должно уменьшить время на их замену. Фирма Koppern может применить мозаичные вставки типа Hexadur для краев валков.

Влияние отдельных факторов на выбор и работу пресс-валков

При выборе надлежащей схемы дробления с применением пресс-валков приходится учитывать множество факторов. Основные рекомендации состоят в следующем:

  • При выборе двигателя и подшипников определяющей является прочность дробимого материала на сжатие. В случае применения оштифтования поверхностей валков возможность повреждения штифтов в основном определяют прочность руды, наибольший размер кусков в питании и рабочее давление. С ростом каждого из указанных факторов, а в особенности при их совместном действии, вероятность разрушения штифтов увеличивается.
  • Абразивность руды определяет интенсивность износа штифтов и базового материала валка. Так, сроки службы на различных рудниках варьировались от 14000 и 10000 часов на железных рудах до 8000 часов – на алмазосодержащих.
  • Пресс-валки не пригодны для измельчения высокоокисленных руд или материалов с высоким содержанием мелочи. (Исключение составляет измельчение концентратов, когда весь материал мелкий). Такие материалы создают подпрессовку и снижают эффективность измельчения. В таких случаях рекомендуется применять предварительное грохочение для удаления мелочи.

    Пресс-валки также в общем случае не годны для измельчения чрезмерно влажного материала, который стремится вымыть защитный слой с оштифтованной поверхности валка и увеличивает проскальзывание на гладких валках. В обоих случаях это приводит к ускоренному износу рабочих поверхностей. На одном из предприятий при измельчении обводненной руды класс –4+1 мм направляют в обход пресс-валков.


Удельное давление

Удельное давление определяется отношением суммарного усилия прижатия валков к площади сечения валка в диаметральной плоскости: p=P/(D В). Типичная для p величина – 1–4 Н/мм2.


Удельный расход энергии

Отношение затрачиваемой мощности к часовой производительности машины: n=N/Q. Обычно этот показатель равен 1–3 кВт-ч/т. При одной и той же крупности измельчения более прочная руда дает более высокий показатель n. Расход энергии определяется удельным давлением, от которого находится примерно в линейной зависимости. В целом, удельная энергия составляет от 0,5 до 0,33 от удельного давления. Таким образом, применяемому на практике давлению p=3–4,5 Н/мм2 соответствуют значения n=1–2,5 кВт-ч/т. При тонком измельчении это отношение может достигать 1,05.


Наибольший размер исходного

При измельчении крепких руд эта величина является решающим фактором для нормальной работы валков. При гладких валках слишком большая величина кусков приводит к снижению способности затягивать материал в рабочую зону, а значит, к проскальзыванию и ускоренному износу. В оштифтованных валках, вследствие более раннего затягивания кусков, создается возможность дробления единичных кусков за счет непосредственного контакта с штифтами, что повышает вероятность разрушения штифтов. В литературе отмечались ограничения на величину Dmax наибольшего куска в питании в зависимости от диаметра валка и размера щели b – приемлемые значения до 7 % от диаметра валка и тройной ширины щели. В настоящее время при измельчении крепких руд Dmax принимается равным b, что требует работы пресс-валков в замкнутом цикле. На более мягких материалах (например, кимберлитах) пресс-валки успешно работают при Dmax=(1,8–2,0)·b. Можно считать, что разрушение единичного куска и возможность порчи штифтов происходит при углах захвата 10–13°, тогда как измельчение частиц в слое материала происходят при углах 5–7°.


Удельная производительность

Удельная производительность q валков, зависящая от свойств измельчаемого материала, определяется в ходе испытаний по следующей зависимости: q=Q/(DBv), т·с/(м3·ч). Эта величина используется как критерий подобия при моделировании процесса измельчения. При этом необходимо вводить поправку на «краевой эффект» (о чем говорилось выше) и на установку породных бункеров и боковых пластин. Следует отметить, что удельная производительность зависит от множества факторов. Учитывая богатый опыт эксплуатации пресс-валков на различных материалах, в различных условиях, можно указать общие тенденции.

Измельчительные валки высокого давления в настоящее время представляют из себя хорошо конструктивно разработанную машину, которая может заменять дробилки третьей и четвертой стадий дробления, а также стержневые мельницы. Большой опыт эксплуатации этих устройств в течение почти 20 лет на различных материалах доказывает их экономическую пригодность. В то же время имеется ряд нерешенных проблем. Так, в ходе эксплуатации этих устройств выявились такие недостатки, как чувствительность пресс-валков к переувлажненности исходного материала и неудовлетворительная работа валков при низких температурах. Таким образом, эти интересные машины нуждаются в дальнейшем совершенствовании.


  1. С ростом прочностных характеристик материала величина q возрастает.
  2. C ростом удельного давления q незначительно уменьшается.
  3. С увеличением «текстуры» (т. е. неровности) поверхности q возрастает. Таким образом, гладкие валки дают наименьшее значение удельной производительности, профилированные валки – средние значения и оштифтованные – наивысшие (в среднем на 50 % по сравнению с гладкими). Этот эффект объясняется уменьшением проскальзывания материала по поверхности валка (за счет увеличения кинетического трения между материалом и валком).
  4. Для гладких валков q уменьшается с ростом окружной скорости валков, так что фактическая производительность с ростом v увеличивается, но с понижающейся интенсивностью, вследствие увеличивающегося проскальзывания. Эффект значительно снижается при применении профилированных или оштифтованных валков.
  5. С увеличением наибольшего размера исходного q может слегка увеличиваться.
  6. С увеличением минимального размера исходного q значительно снижается. Так, наибольшее значение q достигается, когда весь материал представлен мелкой фракцией.
  7. При содержании влаги в исходном материале более 1 %, q снижается по мере увеличения влажности. Это объясняется, прежде всего, замещением в ленте продукта твердой фракции водой. Как указывалось выше, высокое содержание влаги в материале может привести к чрезмерному проскальзыванию материала относительно валков и вымыванию защитного слоя на оштифтованных валках. Имеются свидетельства того, что при влажности менее 1 % q снижается для профилированных и оштифтованных валков вследствие трудности сохранения защитного слоя.
  8. При прочих равных условиях размер зазора между валками прямо влияет на производительность валков. В зависимости от конкретных условий отношение b/D лежит в пределах 0,010–0,028.
  9. Содержание мелкого продукта увеличивается с ростом давления в рабочей зоне (и соответственно подводимой мощности) до некоторого максимума. С точки зрения энергетических затрат выгоднее работать на более низких давлениях и в замкнутом цикле с грохотом. Тонина помола в общем снижается с увеличением «текстуры» поверхности, так что гладкие валки дают наиболее мелкий продукт, а оштифтованные – наиболее крупный.
  10. Скорость валков влияет на крупность продукта (с увеличением V крупность снижается). Интересно, что крупность продукта в большинстве случаев не зависит от влажности материала. Вид характеристики крупности продукта зависит от отношения D/В. Высокие значения этого отношения дают существенно более крупный продукт.
    Форма характеристики крупности у пресс-валков отличается от стандартных дробилок, поскольку у пресс-валков содержание мелких классов в продукте значительно выше. Это означает, что измельчение такого материала в шаровых мельницах потребует меньшего расхода энергии, а производительность мельниц возрастет.
  11. Износ поверхностей валков зависит от их скорости. Фирма Polysius пользуется следующим правилом: периферическая скорость валка (м/с) не должна превышать диаметр валка (м), т.е. V<D. Фирма Koppern принимает отношение V/D<1,3. Фирма KHD принимает такие же значения для своих установок с меньшими диаметрами валков; для больших установок принимается V/D<1.
    Повышенное содержание влаги существенно увеличивает износ рабочих органов валков. Полагают, что это происходит от совместного действия эрозии и коррозии. Интенсивность (скорость) износа для оштифтованной поверхности валков может меняться в зависимости от фактического срока службы изнашиваемых поверхностей. Так, в одном случае наблюдалось повышение интенсивности износа с течением времени от 0,006 ммк/т после 200 часов работы до 0,015 ммк/т после 1000 ч. работы, после чего была достигнута постоянная величина скорости износа (на графике – горизонтальная линия). Полагают, что этот эффект объясняется изначальной разницей в скоростях износа штифтов и субстрата.
    Хорошо известен эффект большего износа валков в центральной части. Для гладких валков это приводит к требованию регулярной шлифовки поверхностей для обеспечения их параллельности. У оштифтованных валков в центральной части могут быть установлены штифты с большей твердостью, чтобы обеспечить равномерный износ по всей ширине валка. Однако более твердые штифты являются и более хрупкими, и поломка штифтов, а не их износ может явиться определяющим фактором. Оптимальное соотношение твердости штифтов в центральной и периферической частях валков может быть установлено только опытным путем.
    Важно упомянуть еще один эффект – неодинаковую скорость износа подвижного и неподвижного валков (подвижный валок изнашивается быстрее). Причина этого пока до конца не выяснена.
  12. Теоретически пресс-валки должны пропускать недробимые тела беспрепятственно, так как конструкция опор позволяет валку отклоняться. Однако (это касается главным образом, крупных установок) большая инерционность валков, а также малое время воздействия на них металлических включений в зоне сжатия вызывает разрушение поверхности валка, несмотря или вопреки срабатыванию гидравлической защиты. Поэтому особое внимание нужно обратить на удаление недробимых тел из поступающего на дробление материала.
  13. При работе валков иногда наблюдается т. н. «выброс материала» – явление, когда продукт выходит из рабочей зоны со скоростью, превышающей окружную скорость валков. Это превышение в пределах 2–5 процентов может вызвать повышенный износ валков, особенно валков большого диаметра. Вероятность выброса возрастает с увеличением давления между валками и повышением влажности материала. Эффект этот наиболее заметен у гладких валков при скоростях около 1,5 м/с.
  14. Продукт измельчения в пресс-валках выходит в виде уплотненной ленты («хлопьев») или спрессованного материала («кека»). Связанность материала в кеке зависит, в первую очередь, от типа руды, влажности исходного материала и давления в рабочем пространстве валков. Обычно продукт требуемой консистенции получается из более мягких материалов или материалов с высоким содержанием глинистых веществ или влаги (например, кимберлиты), тогда как крепкие (неокисленные) руды склонны образовывать хрупкие хлопья (сгустки). В зависимости от связанности материала в хлопьях и требований последующих операций должен быть предусмотрен процесс дезагломерирования продукта пресс-валков. Так, кимберлитовые хлопья дезагломерируют во вращающихся барабанах-скрубберах, а затем подвергают грохочению для удаления мелочи, прежде чем направить полученный продукт на обогащение.

Продукт пресс-валков, полученный при измельчении крепких руд, не требует дезагломерирования, так как практически разрушается при транспортировании и в бункерах.




Опубликовано: 22.02.06
Версия для печати
Рубрика: Дробилки
Автор: Денегин В.В.  
Источник: Горная техника (Все статьи..)