Расчёт стержневой мельницы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Пермского края

ГБОУ СПО

«Березниковский политехнический техникум»

РАСЧЁТ СТЕРЖНЕВОЙ МЕЛЬНИЦЫ

МСЦ 3200х4500

Пояснительная записка

КП 240107. 00. 00. П3

Выполнил: студент гр. 4ТНВ Б

Нивашова Н.П.

Проверил: преподаватель

Симанова. В.Н.

2014



СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Теоретические основы процесса измельчения

1.2 Описание технологической схемы

1.3 Устройство и принцип действия стержневой мельницы

1.4 Режим и контроль работы аппарата

1.5 Техника безопасности обслуживания проектируемого аппарата

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Материальный баланс

2.2 Расчёт конструктивных размеров аппарата

2.3 Механический расчет аппарата

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА



ВВЕДЕНИЕ

Питательным элементом калийных удобрений является К₂О.

Калий принадлежит к весьма распространенным химическим элементам. По содержанию в земной коре (около 2%) он уступает только кислороду, кремнию, алюминию, железу, кальцию и натрию.

В настоящее время главными источниками получения соединений калия служат растворимые калийные соли: сильвинит, карналлит, лангбейнит, каинит и др. Добычу сильвинитовых руд осуществляют шахтным методом, применяя буровзрывной или комбайновый методы, реже встречаются карьерные разработки.

Существуют две теории образования залежей калийных месторождений -континентальная и лагунная.

По континентальной теории соляные месторождения образовались за счет выщелачивания легко растворимых солей из осадочных горных пород. Затем эти растворы скапливались в закрытых котлованах и при их испарении происходило образование залежей солей.

По лагунной теории, которая в настоящее время получила наибольшее признание, залежи растворимых солей образовались в результате их кристаллизации при испарении морской воды.

Основные месторождения калийных солей:

- Верхнекамское (Средний Урал).

- Старобинское (Белоруссия).

- Предкарпатское (Украина).

- Гаурдакское (Туркмения).

- Саскачеванское (Канада).

Верхнекамское месторождение является одним из крупнейших месторождений площадью около 2000 км ². Благодаря сравнительной чистоте и неглубокому залеганию (от 90 до 220 м) мощных пластов сильвинита и карналлита это месторождение относится к наиболее значительным калийным месторождениям мира.

Основным направлением в технологии переработки калийных руд является получение высококачественных удобрений с минимальными потерями полезного вещества и высокими технико-экономическими показателями.

Главным продуктом калийной промышленности является хлористый калий KCl. Хлористый калий получают в основном из сильвинита. Реже для этих целей используют карналлит. Обычно хлористый калий выпускают в виде порошкообразного или гранулированного продукта, полученного флотационным или галургическим методом. Хлористый калий, получаемый флотационным методом, обычно имеет окраску от розовой до красной. Продукт, полученный галургическим методом, белый.

98% хлористый калий предназначен для использования в сельском хозяйстве в качестве удобрения, различных отраслях промышленности, в том числе пищевой - для производства хлебопекарных и кормовых дрожжей, лечебно-профилактических солей.

Значительная часть природных калийных солей перерабатывают в технический продукт -- хлористый калий, который используется как удобрение, вносимое либо напрямую в почву, либо в составе сложных, комплексных, удобрений. Помимо этого хлористый калий используется и в других отраслях промышленности: химической, нефтехимической, пищевой, фармацевтической.

Также калий играет большую роль в регулировании жизненных процессов происходящих в растении. В частности он выполняет следующие физиологические функции: влияет на углеводный обмен; т.е. на образование, передвижение и разложение крахмала; оказывает влияние на азотный обмен и синтез белка в зеленых частях растений; регулирует активность других минеральных элементов питания; нейтрализует органические кислоты, играющие важную физиологическую роль; активизирует различные ферменты, стимулирует рост молодых растений и активизирует их водный режим.

Поэтому развитие калийной промышленности тесно связано с уровнем развития сельского хозяйства. В настоящее время промышленность минеральных удобрений - ведущая отрасль химической промышленности. [4, с. 40] измельчение стержневой мельница проектируемый



1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Теоретические основы процесса измельчения

Измельчение при обогащении сильвинитовой руды флотационным способом проводят для более полного раскрытия зёрен сильвинита, для того чтобы в дальнейшем процесс флотации протекал легче и без потерь ценного компонента с отходами производства

Измельчение твёрдых веществ представляется процессами дробления и размола. В результате измельчения значительно увеличивается поверхность обрабатываемого материала.

Применение твёрдых материалов, раздроблённых на мелкие куски (путём дробления) или измельченных в порошок (путём размола), позволяет значительно ускорить растворение, обжиг, химическое взаимодействие, т.е. различные процессы, протекающие тем быстрее, чем больше поверхность участвующего в них твёрдого вещества.

В настоящее время для измельчения материалов применяют машины различных типов, начиная от крупных щековых дробилок, дробящих глыбы материала объёмом до 2 м³, и кончая коллоидными мельницами, измельчающими продукты на частицы размером до 0,1 мк.

Дробление и размол характеризуются степенью измельчения, i, по формуле

где d_Н - диаметр кусков материала до измельчения, мм;

d_К - диаметр кусков материала после измельчения.

Куски исходного материала и куски или зёрна, получаемые в результате измельчения, не имеют правильной (симметричной) формы. Поэтому на практике размеры кусков определяются размером отверстий сит, через которые просеивают сыпучий материал, то есть с помощью ситового анализа.

Измельчение проводится в одну или несколько стадий. Каждая машина, в зависимости от устройства, может обеспечивать ограниченную степень измельчения, которая является от 3 до 4 для щековых дробилок степень i=100 и более для мельниц. Для достижения высоких степеней измельчения этот процесс проводят в несколько стадий, используя последовательно соединённые дробильно-размольные машины, так как за один приём (на одной машине) не удаётся получение кусков заданной конечной крупности.

В зависимости от начального и конечного размера наибольших кусков условно различают следующие виды измельчения.

Таблица 1.1 - Виды измельчения

Вид измельчения	dН, мм	dК, мм
Крупное (дробление)	от 1500 до 150	от 250 до 40
Среднее (дробление)	от 250 до 40	от 40 до 6
Мелкое (дробление)	от 25 до 3	от 6 до 1
Тонкое (размол)	от 10 до 1	от 1 до 75*10-3
Сверхтонкое (размол)	от 12 до 0,1	от 75*10-3 до 1*10-4

Крупное и среднее дробление производятся как правило, сухим способом, мелкое дробление и размол - сухим или мокрым способом (в водной среде). При мокром измельчении уменьшается пылеобразование и частицы получаемого продукта имеют более равномерные размеры, кроме того, облегчается выгрузка продукта.

Измельчение материалов производится раздавливанием, ударом, истиранием и раскалыванием.

Выбор того или иного вида механического воздействия зависит от крупности и прочности материала. В зависимости от предела прочности при раздавливании, , кгс/см², материалы условно делятся на группы.

Таблица 1.2 - Группы материалов

Группа	1 , кгс/cм2	2 , кгс/cм2
Твёрдые	Более 500	Более 50
Средней твёрдости	от 100 до 500	от 10 до 50
Мягкие	Менее 100	Менее 10

Обычно при измельчении материала комбинируются те или иные усилия, например раздавливание и удар. Раздавливание применяют главным образом при крупном и среднем дроблении, истирание при тонком измельчении. В зависимости от физико-механических свойств материалов выбирают определённые методы измельчения.

Таблица 1.3 - Методы измельчения

Материал	Метод
Твердый и хрупкий	Раздавливание, удар
Твёрдый и вязкий	Раздавливание
Хрупкий, средней твёрдости	Удар, раскалывание и испарение
Вязкий, средней твёрдости	Истирание или истирание и удар

При выборе метода измельчения необходимо учитывать свойства материала, например его склонность к комкованию, влажность и другое. Измельчение проводят по двум основным схемам в открытом или замкнутом циклах. При работе по первой схеме весь материал проходит через дробилку (мельницу) только один раз, при работе по замкнутому циклу большая часть материала проходит через дробилку (мельницу) многократно, так как материал с размерами кусков больше допустимого предела возвращается на повторное дробление. Это достигается при соединении дробилки или мельницы с устройствами для разделения измельченного материала по крупности частиц - грохотами или классификаторами.

Измельчение в замкнутом цикле позволяет значительно увеличить производительность установки и получить более равномерный по крупности продукт.

Машины для измельчения (дробления и разлома) делят на дробилки и мельницы. Обычно мельницами называют машины для тонкого измельчения, дробилками -- машины для крупного, среднего и мелкого дробления, но такое деление является весьма условным.

При производстве хлористого калия флотационным способом обогащения используют замкнутую схему измельчения с предварительной и поверочной классификацией на дуговых ситах. [7, с.9]

1.2 Описание технологической схемы отделения измельчения и классификации

В отделении измельчения и классификации проводят мокрое измельчение сильвинитовой руды в стержневых мельницах МСЦ 3200x4500 в сочетании с процессом предварительной и поверочной классификацией руды на дуговых ситах.

Молотый сильвинит подается из отделения приемки руды на реверсивные надбункерные конвейера ГПО обогатительной фабрики КЛ1 - КЛ4

Руда распределяется в бункера Б в зависимости от работающих секций. Руда из бункеров дозируется при помощи шибера на ленточный питающий конвейер КЛ5, оборудованный конвейерными весами, посредством которых поддерживается определенная нагрузка по руде на секцию.

После бункеров руда проходит предварительную классификацию на 2-х каскадах дуговых сит СД1 - СД4. Надрешетный продукт направляется в стержневую мельницу для измельчения, подрешетный продукт самотеком поступает на дуговые сита. Для транспортировки руды, в течки конвейеров подается оборотный маточный раствор с плотностью (12355 кг/м³) и температурой не менее 15 ⁰С. На предварительную классификацию в сита вместе с рудой и маточным раствором могут подаваться промпродукты.

Подрешетные продукты дуговых сит предварительной классификации крупностью от 0 до 1,0 мм самотеком поступают в мешалку М2, куда также подаются подрешетные продукты дуговых сит поверочной классификации. Надрешетный продукт дуговых сит крупностью более 1,0 мм самотеком направляется в стержневую мельницу МС для измельчения до крупности от 0 до 1,0 мм.

Слив мельницы поступает в мешалку М1, где разбавляется маточным щелоком, откуда перекачивается в пульподелитель ПД1 и распределяется на дуговые сита поверочной классификации. Надрешетный продукт дуговых сит дополнительно классифицируется по классу 0,8 мм на дуговых ситах поверочной классификации.

Сита работают в замкнутом цикле со стержневой мельницей. Надрешетный продукт дуговых сит поверочной классификации крупностью более 0,8 мм возвращается на доизмельчение в стержневую мельницу МС. Подрешетные продукты дуговых сит самотеком поступают в мешалку М2. Так же в мешалку М2 подается слив из гидросепаратора через пульподелители ПД3 и ПД4.

В отделение измельчения подается разгрузка сгустителя, предназначенного для сбора проливов и смывов с полов отделений малого и большого сгущения, и распределяется по пульподелителям, по мешалкам в зависимости от количества работающих секций и производительности их по руде. Суспензия из мешалки М2 перекачивается на гидроциклоны. [9, с.11]

1.3 Устройство и принцип действия стержневой мельницы

Мельница стержневая с центральной разгрузкой предназначена для измельчения сильвинитобой руды в замкнутом цикле.

Условное обозначение МСЦ 3200 х 4500, расшифровывается следующим образом

М - мельница;

С - стержневая;

Ц - с центральной разгрузкой;

3200 - диаметр внутреннего барабана, мм;

4500 - длина барабана внутренняя, мм.

Мельница представляет собой цилиндрический барабан, закрытый торцевыми стенками. Центральная часть барабана мельницы представляет собой сварной корпус с футеровкой.

Торцевая стенка со стороны загрузки материала вместе с футеровкой и установленным в стенку загрузочным патрубком, называется загрузочной частью барабана

Торцевая стенка со стороны выхода измельченного материала вместе с установленным на ней торцевой футеровкой, разгрузочной воронкой и горловиной воронки называется разгрузочной частью барабана мельницы

Стенки имеют полые цапфы с проточенными на них опорными шейками, которыми барабан опирается на коренные подшипники.

Изнутри корпус барабана и торцевые стенки с целью предохранения их от износа защищены футеровочными бронеплитами изготовленными из износостойких материалов так как пульпа (измельчаемый материал в смеси с водой) абразивная и поверхности деталей, соприкасающихся с пульпой при работе мельницы интенсивно изнашиваются. Укладка футеровки внутри барабана производится с учетом направления его вращения (острым концом основания плиты по направлению вращения) и на резиновых прокладках.

Барабан мельницы опирается на коренные подшипники Один из подшипников (возле привода) выполняется фиксированным, второй - свободным с гарантированным зазором между буртом и опорной шейки цапфы и торцом корпуса подшипника. Это обеспечивает возможность компенсации удлинения барабана работающей мельницы при нагреве его за счет энергии, выделяемой в процессе измельчения материала

Подшипники коренные состоят из фундаментных и опорных плит, корпусов с баббитовой заливкой, крышек и уплотнений Для обеспечения возможности перемещения плит опорных по плитам фундаментным при установке барабана и регулировке зубчатого зацепления привода мельницы на фундаментных плитах предусмотрены регулировочные винты

Защита коренных подшипников мельницы от перегрева осуществляется аппаратурой температурной встроенной защиты и сигнализации.

Вращение барабана осуществляется с помощью привода. Привод мельницы состоит из тихоходного синхронного электродвигателя, упругой муфты с промежуточным валом и открытой зубчатой передачи.

Зубчатая передача состоит из вал шестерни входящей в сборку вала приводного, и зубчатого венца, установленного на барабане мельницы.

Вращение барабана имеет такое направление, чтобы усилие в зубчатом зацеплении прижимало вал приводной к фундаменту и анкерные шпильки привода не работали на отрыв.

Подлежащий измельчению материал и мелющие тела (стержни) загружаются в барабан мельницы. Подача материала и воды производится при работе мельницы непрерывно. Загрузка и догрузка стержней производится при остановке мельницы, подлежащий измельчению материал загружается в барабан через загрузочную течку и подается на шнеки загрузочного патрубка и затем поступает в барабан.

Измельчение материала происходит за счет ударов мелющих тел (стержней), а также раздавливания и истирания его между измельчающими телами и футеровкой при вращении барабана. Измельченный материал в смеси с водой (пульпа) свободным сливом через воронку разгрузочную, горловину воронки и бутару удаляются из барабана мельницы. Разгрузка осуществляется за счет различного уровня разгрузочной воронки и шнеков загрузочного патрубка, а также за счет подпора постоянно поступающего нового материала.

Инородные тела, случайно попавшие в мельницу (щепа, ветошь, пласкуша), отделяются от пульпы с помощью бутары, установленной на фланце цапфы разгрузочной торцевой стенки. [6, с.137]

1.4 Режим и контроль работы стержневой мельницы

Режим роботы стержневой мельницы:

- равномерная нагрузка по руде на технологическую секцию в пределах 200 - 255 т/ч;

- равномерная подача оборотного маточного раствора в питание предварительной и поверочной классификации в стержневую мельницу (контроль осуществляется визуально);

- равномерная подача оборотного маточного раствора в питание предварительной и поверочной классификации, в стержневую мельницу (контроль осуществляется визуально).

- равномерная подача в питание предварительной классификации сгущенного продукта сгустителя.

- контроль за выходом слива мельниц с плотностью в пределах Ж:Т от 1,0 до 1,2.

В случае нарушения норм технологического режима принимать меры по их устранению.

Контроль за работой стержневой мельницы:

- наблюдение за наличием и температурой масла в масляной системе мельниц;

- контроль за работой маслостанции мельниц (в случае неисправностей в работе маслонасосов и маслофильтров делать переход на резервное оборудование);

- контроль за болтовыми соединениями крепления брони мельницы.

Температуры подшипников и электродвигателя приведены в таблице 1.4. Возможные отклонения в работе мельницы приведены в таблице 1.5. Нормы технологического режима отделения измельчения и классификации приведены в таблице 1.6.

Таблица 1.4 - Измерения температуры на стержневой мельнице

Наименование измерения	Установка предварительной сигнализации	Установка аварийной сигнализации
Температура обмотки двигателя. Фаза 1. (медь)	80	83
Температура обмотки двигателя. Фаза 2. (медь)	80	83
Температура обмотки двигателя. Фаза 3. (медь)	80	83
Температура подшипника №1 двигателя	53	55
Температура подшипника №2 двигателя	53	55
Температура подшипника №1 вал - шестерни	60	70
Температура подшипника №2 вал - шестерни	60	70
Температура подшипника №1 барабана мельницы	38	42
Температура подшипника №2 барабана мельницы	38	42
Температура обмотки двигателя. Фаза 1. (железо)	95	100
Температура обмотки двигателя. Фаза 2. (железо)	95	100
Температура обмотки двигателя. Фаза 3. (железо)	95	100



Таблица 1.5 - Возможные отклонения при работе стержневой мельницы

Наименование отклонения	Причины возникновения	Способы устранения
Греется коренной подшипник мельницы	- недостаточная подача масла; - забивка трубок, вентиля маслопровода.	Снять нагрузку, немедленно остановить мельницу, поставить в известность оператора ПУ, увеличить подачу масла
Обрыв болтов, или течь через болтовые соединения крепления брони	- ослабли болты; - срезало болт; - упала броня.	Снять нагрузку, немедленно остановить мельницу, поставить в известность оператора ПУ, поднять или заменить болт
Токовая нагрузка на электродвигатель выше нормы 103 А в статоре и 265 А в роторе. Искрят щетки	- ослабли болты; - срезало болт; - упала броня.	Снять нагрузку, немедленно остановить мельницу, поставить в известность оператора ПУ, сообщить дежурному электромонтёру
Греется подшипник электродвигателя	- недостаток масла в подшипнике электродвигателя	Снять нагрузку, немедленно остановить мельницу, поставить в известность оператора ПУ, добавить масло в подшипник
Остановка мельницы	- остановка маслонасоса; - Падение давления масла.	Снять нагрузку, проверить работу маслонасоса, поднять давление масла.

Таблица 1.6 - Нормы технологического режима

Контролируемые параметры	Нормы технологического режима	Частота средств и способ контроля	Исполнитель
Сильвинит молотый (руда) расход т/час	от 230 до 250	Непрерывно автоматически	Оператор ПУ
Слив стержневых мельниц	от 0,9 до 1,2	1 раз в час весовой метод	Машинист мельниц

[9 стр.121]



1.5 Техника безопасности обслуживания стержневой мельницы

Действия при возникновении аварий и ситуаций которые могут привести к нежелательным последствиям, действия по оказанию медицинской помощи пострадавшим при травмировании внезапном отравлении, или заболевании отражены в инструкции №1 для трудящимся флотационной обогатительной фабрики.

Требования по охране труда промышленной безопасности, газовой безопасности пожарной безопасности и промсанитарии изложены в Инструкции №1 для работников флотационной обогатительной фабрики.

Основные требования по охране труда и промышленной безопасности:

- запрещается чистка смазка, и ремонт Прощающихся частей работавшего оборудования;

- запрещается загромождение проходов и рабочих мест тарой посторонними предметами производственными отходом;

- в качестве переносного освещения использовать светильники напряжением не выше 36 В;

- пользоваться защитными очками во бремя работы, если эти работы связаны с опасностью травмирования глаз;

- при возгорании оборудования находящегося под напряжением, можно пользоваться только порошковыми огнетушителями или песком;

- работники должны находиться но рабочем месте в спецодежде. Спецодежда должна подбираться по размеру и содержаться в исправном состоянии. На голове должна быть одета каска волосы должны быть убраны под косынку концы которой не должны висеть. Рукава спецодежды должны плотно прилегать к кистям рук;

- знать расположение аварийных выходов в случае аварии в отделении;

- не пользоваться неисправным ручным инструментом и подручными средствами;

- запрещается эксплуатировать оборудование при отсутствии ограждений на вращающихся частях и механизмах, при отсутствии заземления на электродвигателе;

- в аварийных ситуациях, когда работа оборудования угрожает безопасности людей и выводу из строя оборудования, необходимо самостоятельно принимать меры по его остановке, с последующим сообщением мастеру, оператору ПУ. [10, с. 161]



2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Материальный баланс

Материальный баланс - эmo расчет качественных и количественных характеристик процесса обогащения по потокам, анализ эффективности технологического процесса.

Исходные данные для расчета:

Мощность флотационной обогатительной фабрики - 1161000 т/год

Состав сильвинитовой руды:

- частиц менее 0,25 мм 14%;

- менее 1 мм 35%;

- от 1 до 5 мм не нормируется;

- более 10 мм 40%.

Извлечение КCl d готовый продукт 82,53% в год. В 100 т руды содержится:

- KCl 32,2%;

- н.о. 5,5%;

- H₂O 0,8%.

В отделении измельчения проходит замкнутый цикл. Поэтому питание в мельницу подается с предварительной и поверочной классификации.

В питание предварительной классифшации в 11 дуговых сит подается сильвинитовая руда (нагрузка по руде 220 т/час), оборотный маточный раствор 172,5 т/час и разгрузка сгустителя с содержанием твердого компонента Q_тв = 6,3 т/час и жидкого компонента Q_ж=93,4 т/час. На предварительной классификации установлены сита с шириной щели 2 мм, следовательно в подрешетный продукт уйдут частицы размером менее 0,25 мм 14% и частицы размером менее 1 мм 35%.

Следовательно выход подрешетного продукта Q = 14+35=49%.

Определим какое количество твёрдого вещества, Q_тв, т/час, и жидкой фазы, Q_ж, т/час, подаётся в питание 11 дуговых сит

Q_тв = 220+6,3 = 226,3 т/час

Q_ж = 172,5 * 93,4 = 265,9 т/час

Рассчитаем выход подрешетного продукта предварительной и классификации, Q_т, т/час, 11 дуговых сит по формуле

где - выход подрешетного и надрешетного продуктов, %;

Q_ТВ - количество твёрдого вещества, т/ч.

Рассчитаем количество жидкой фазы подрешетного продукта, Q_ж, т/ч, 11 дуговых сит по формуле

Q_ж = Q_т * ,(2.2)

где Q_т - количество твердой фазы, т/ч;

- отношение веса жидкой фазы к твердой в продуктах обогащения.

Q_ж = 110,8 * 3,6 = 233,79 т/ч

Рассчитаем выход надрешетного продукта предварительной классификации, Q_т, т/час, 11 дуговых сит по формуле (2.1)

Рассчитаем количество жидкой фазы надрешетного продукта, Q_ж, т/ч, 11 дуговых сит по формуле (2.2)

Q_ж = 115,4* 0,4 = 46,1 т/ч

Так как в питание стержневой мельницы подаётся камерный продукт перечистной флотации Q_т = 9,2 т/ч, Q_ж = 82,0 т/ч, то содержание твердой и жидкой фазы будет составлять

Q_т = 9,2+115,4 = 124,6 т/ч

Q_ж = 82+46,1 = 128,1 т/час

На поверочной классификации установлено два каскада 14 дуговых сит.

На первый каскад дуговых сит подаётся питание с мельницы.

Рассчитаем выход подрешетного продукта предварительной классификации, Q_т, т/час, 14 дуговых сит первого каскада по формуле (2.1)

Рассчитаем количество жидкой фазы подрешетного продукта, Q_ж, т/ч, 14 дуговых сит первого каскада по формуле (2.2)

Q_ж = 128,1 * 2,3 = 294,63 т/ч

Рассчитаем выход надрешетного продукта предварительной классификации, Q_т, т/час, 14 дуговых сит первого каскада по формуле (2.1)

Рассчитаем количество жидкой фазы надрешетного продукта, Q_ж, т/ч, 14 дуговых сит первого каскада по формуле (2.2)

Q_ж = 128,1 * 0,6 = 76,8 т/ч

Так как в питание 14 дуговых сит второго каскада подаётся оборотный маточный раствор Q_ж = 92,8 т/ч, то содержание жидкой фазы будет составлять

Q_ж = 92,8 + 76,8 = 169,8 т/ч

Рассчитаем выход подрешетного продукта предварительной классификации, Q_т, т/час, 14 дуговых сит второго каскада по формуле (2.1)

Рассчитаем количество жидкой фазы подрешетного продукта, Q_ж, т/ч, 14 дуговых сит второго каскада по формуле (2.2)

Q_ж = 169,8* 3 = 509,4 т/ч

Рассчитаем выход надрешетного продукта предварительной классификации, Q_т, т/час, 14 дуговых сит второго каскада по формуле (2.1)

Рассчитаем количество жидкой фазы надрешетного продукта, Q_ж, т/ч, 14 дуговых сит второго каскада по формуле (2.2)

Q_ж = 169,8 * 0,3 = 50,9 т/ч

В питание стержневой мельницы подаётся надрешётный продукт предварительной классификации 11 дуговых сит и поверочной классификации 14 дуговых сит второго каскада.

Q_т = 81,6 + 124,6 = 206,2 т/ч

Q_ж = 50,9 + 128,1 = 179 т/ч

2.2 Подбор конструктивных размеров аппарата. Подбор аппарата по ГОСТ

Часовая производительность фабрики, Q_час, т, находится по формуле

где Q_час - производительность отделения измельчения фабрики по руде за один час, т;

- мощность фабрики, т/год;

а - количество рабочих дней в году, дни;

в - количество рабочих часов в сутки, час;

К - коэффициент неравномерности нагрузки, от 1,1 до 1,15.

Принимаем а = 360 дней, в = 24 часа, К = 1,1.

Определим мощность фабрики по готовому продукту,, т, по формуле



где - мощность фабрики по готовому продукту, т;

1,583 - коэффициент измельчаемости для сильвинита, от 1,5 до 2;

а - содержание KCl в исходной руде;

- товарное извлечение, %;

W_Р - влажность руды, %.

Определим часовую производительность фабрики, Q_час, т, по формуле (2.3)

Определим производительность одной мельницы за один час Q, т/час, по формуле

где n - количество мельниц установленных на фабрике.

Для обеспечения заданной производительности требуется объём, V_б, м³, который определяется по формуле

где Q - производительность одной мельницы за один час, т/час.

Используя технические характеристики стержневых мельниц с центральной разгрузкой принимаем к установке стержневую мельницу МСЦ 3200х4500 с обёмом барабана 32 м³.

Максимальная производительность стержневой мельницы, Q, т/час, составляет

Q = 7*32 = 224 т/час

Коэффициент использования мельницы, К, %, составляет

В зависимости от частоты вращения различают каскадный, водопадный и смешанный режим работы мельницы. При каскадном режиме работы частота вращения барабана мала и стержни, на некоторую высоту вместе с барабаном, затем скатываются или сползают вниз параллельными слоями, измельчая материал главным образом истиранием. При увеличении частоты вращения барабана стержни под действием центробежной силы поднимаются выше и, достигнув определённой для каждой частоты вращения высоты, нанося удары по руде. Такой режим работы мельницы называется водопадным. руда в этом случае измельчается главным образом за счет удара стержней и частично истирания. Смешанный режим осуществляется при переходе от каскадного режима к водопадному.

Частота вращения барабана может быть такой, когда центробежная сила достигает настолько большой величины, что стержни не могут оторваться от барабана и вращаются вместе с ним. Руда при этом случае не измельчается.

Частота вращения барабана, при которой стержни прижимаются центробежной силой к внутренней поверхности барабана и начинает вращаться вместе с ним, называется критической.

Определим критическую частоту вращения барабана мельницы, n_кр, об/мин, по формуле



где D - диаметр барабана, м.

Рабочая частота вращения составляет от 75% до 85% критической частоты вращения, значит должна быть в пределах

n_кр = (0,750,85) * 23,7 = 17,820,1 об/мин (не более)

При такой частоте вращения барабана производительность и эффективность работы мельницы будут максимальными.

Установлено, что оптимальная частота вращения барабана зависит от степени его заполнения измельчающими телами, которая характеризуется коэффициентом заполнения . Для стержневых мельниц коэффициент заполнения обычно равен от 0,3 до 0,4.

Определим массу стержней, G_ст, кг, по формуле

где _ст - насыпная масса стержней, т/м³;

L - длина барабана, м;

D - диаметр барабана, м.

Определим коэффициент заполнения мельницы стержнями, , по формуле



где G_ст - масса стержней, т;

_ст - насыпная масса стержней, т/м³;

L - длина барабана, м;

D - диаметр барабана, м.

Исходя из практики измельчения сильвинитовой руды, склонной к шламообразованию принимаем стержневую нагрузку 35 тонн, что обеспечивает измельчение до крупности 1,25 мм.

Мельница оборудованна электродвигаетлем ДСП 260 - 1901 - 36 мощностью 900 кВт, число оборотов 167 об/мин и весом 15900 кг.

Таблица 2.1 - Характеристики привода мельницы

Число зубьев вал шестерни	22
Число зубьев зубчатого венца	254
Передаточное отношение	11,545
Модуль в нормальном сечении, мм	20
Угол зацепления, град	20
Межцентровое расстояние, мм	2771,64
Наибольший допускаемый момент, мм	20

Таблица 2.2 - Техническая характеристика мельницы МСЦ 3200х4500

Длина аппарата, мм	12440
Ширина, мм	7205
Высота, мм	5228
Внутренний диаметр барабана, мм	3200
Длина барабана, мм	4500
Объём барабана номинальный, м3	32
Частота вращения барабана, об/мин	14,46
Мощность электродвигателя, кВт	900
Масса мельницы (без электрооборудования, смазочной станции, мелющих тел), кг	133119
Масса вращающихся частей (без мелющих тел и измельчаемого материала), кг	108000
Масса мелющих тел, кг	До 70000



2.3 Механический расчёт аппарата

Исходные данные для расчёта:

число зубьев вал шестерни Z₁ = 22;

число зубьев зубвенца Z₂ = 254;

передаточное отношение U = 11,245;

модуль зацепления - т_п = 20 мм;

угол зацепления = 20^О;

межосевое расстояние а_W = 2760 мм.

Расчёт передачи сводится к проверке прочности зубьев по контактным напряжениям _н ? []_н, то есть рабочее контактное напряжение должно быть меньше или равно допускаемому. В этом случае прочность зубьев в зацеплении обеспеченна.

Определим геометрические параметры передачи.

Найдём делительный параметры, d₁ и d₂, мм, по формуле

d₁ = m_n * Z₁ (2.10)

d₂ = m_n * Z₂ , (2.11)

где т_п - модуль зацепления, мм;

Z₁ - число зубьев вал шестерни, шт;

Z₂ - число зубьев зубвенца, шт.

d₁ = 20 * 22 = 440 мм

d₂ = 20 * 254 = 5080 мм

Найдём диаметры вершин зубьев, d_a1 и d_a2, мм, по формуле

d_a1 = d₁ + 2т_п (2.12)

d_a2 = d₂ + 2т_п , (2.13)



где т_п - модуль зацепления, мм;

d₁ и d₂ - делительный параметры, мм.

d_a1 = 440 + 2 * 20 = 480 мм

d_a1 = 5080 + 2 * 20 = 5120 мм

Найдём диаметры впадин зубьев, d_f1 и d_f2, мм, по формуле

d_f1 = d₁ - 2,4т_п (2.14)

d_f2 = d₂ - 2,4т_п , (2.15)

где т_п - модуль зацепления, мм;

d₁ и d₂ - делительный параметры, мм.

d_f1 = 440 - 2,4 * 20 = 392 мм

d_f2 = 5080 - 2,4 * 20 = 5032 мм

Исходя из данных расчетов определим ширину зубчатого венца

колеса - В₂ = 800 мм;

шестерни - В₁ = 800 мм.

Найдём межосевое расстояние, a_W, мм, по формуле

где d₁ и d₂ - делительный параметры, мм.

Проведём расчет прочности зубьев по контактным напряжениям, _н , Н/мм², по формуле



где k - вспомогательный коэффициент. Для прямой зубчатой передачи 436;

F_t - окружающая сила в зацеплении, Н*м;

- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями передачи. Для прямого колеса = 1,0;

- коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба. Он зависит от ширины колеса по диаметру, то есть от ш_Bd;

- коэффициент динамической нагрузки, зависящей от окружной скорости колёс и степени точности передачи.

Найдём окружную силу в зацеплении, F_t, Н*м, по формуле

F_t = 2 * Т₂ * , (2.18)

Т₂ = 20 т*м =20*10³ кг*м = 20*10⁴ Н*м

F_t = 2 * 20*10⁴ * = 78,7 * 10³Н

Определим коэффициент неравномерности нагрузки,, по длине зуба. Он зависит от ширины колеса по диаметру, то есть от ш_Bd

По табличным данным = 1,0.

Определим коэффициент динамической нагрузки, , зависящей от окружной скорости колёс и степени точности передачи по формуле

где d₂ - делительный параметр, мм.

При данной степени точности изготовления колес и U= 3,84 м/с, = 1,2.

Шестерню и колесо изготавливают из стали 45, термообработка- У+ТВЧ, то есть улучшение с закалкой токами высокой частоты, твердость по Роквелу от 45 до 53 HRC.

Найдём допускаемое контактное напряжение, []_Н, Н/мм², по формуле

[]_Н = К_HL*[]_{HO1 ,} (2.20)

где К_HL - коэффициент долговечности.

При длительной работе передачи К_HL = 1.

Рассчитаем допускаемое контактное напряжение зависящее от термообработки и твердости и стали, []_HO1 , Н/мм², по формуле

[]_HO1 = 14HRC + 170, (2.21)

где HRC - твёрдость по Роквелу, от 45 до 53 HRC.

[]_HO1 = 14 * 50 + 170 = 870 Н/мм²

[]_Н = 1 * 870 = 870 Н/мм²

Исходя из расчетов определим рабочее контактное напряжение, _н , Н/мм², по формуле (2.17)

Исходя из расчётов, можно сделать вывод, что _н=235 Н/мм²<[]_н=870 Н/мм².

Рассчитаем недогруз, %, по формуле



где []_Н - допускаемое контактное напряжение, Н/мм²;

_н - рабочее контактное напряжение, Н/мм².

Следовательно можно поставить марку стали 45, но термообработку взять улучшенную с твёрдостью НВ 180.

Так как термообработка изменилась, то допускаемое контактное напряжение тоже изменилось.

Рассчитаем допускаемое контактное напряжение зависящее от термообработки и твердости и стали, []_HO1 , Н/мм², по формуле (2.21)

[]_HO = 1,8 * 180 + 67 = 391 Н/мм²

Найдём допускаемое контактное напряжение, []_Н, Н/мм², по формуле (2.20)

[]_Н = 1 * 391 = 391 Н/мм²

Исходя из расчётов, можно сделать вывод, что _н=235 Н/мм²<[]_н=391 Н/мм². Следовательно, прочность зубьев в зацеплении обеспеченна.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте была рассчитана стержневая мельница МСЦ 3200х4500 эксплуатируется в схемах на всех обогатительных фабриках по переработке хлористого калия ОАО "Уралкалий".

Основной производимой продукцией является хлорид калия. Он играет большую роль в регулировании жизненных процессах, происходящих в растениях. Имеет широкое распространение в сельском хозяйстве, а так же является сырьём для промышленного производства.

Исходным сырьем для производства хлорида калия является сильвинит молотый, представляющий собой измельченную руду, состоящую из минералов сильвина (KCl) и галита (NaCl) с небольшими примесями других минеральных соединений: солей кальция, магния, нерастворимого в воде остатка и др.

В теоретической части рассмотрены теоретические основы происходящие в аппарате, описание технологической схемы, устройство и принцип действия аппарата, режим и контроль работы мельницы, технику безопасности обслуживания мельницы.

Рассчитан материальный баланс отделения измельчения.

Произведен конструктивный и механический расчет в результате которого был сделан вывод, что _н=235 Н/мм²<[]_н=391 Н/мм². Следовательно, прочность зубьев в зацеплении обеспеченна.



ЛИТЕРАТУРА

1. Лащинский А.А., Толщинский А.А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: Справочник / А.А. Лащинский, А.А. Толчинский. - М.: Альянс, 2008-752 с.

2. Игнатович Э.А. Химическая техника. Процессы и аппараты: Учебное пособие /Э.А. Игнатович - М.: Техносфера, 2007-656 с.

3. Ромазанов П.Г. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие /П.Г. Ромазанов - М.: Химиздат, 2010-544 с.

4. Печковский В.В. Технология калийных удобрений: Учебное пособие / В.В. Печковский, Х.М. Александрович, Г.Ф. Пинаев - М.: Высшая школа, 1968 - 264с.

5. Зверевич В.В. Основы обогащения полезных ископаемых: Учебное пособие / В.В. Зверевич, В.А. Перов, - М.: Недра, 1971 - 216с.

6. Олевский В.А. Размольное оборудование обогатительных фабрик: Учебное пособие / В.А. Олевский - М.: Недра, 1963 - 447 с.

7. Плановский А.Н. Процессы и аппараты химической технологии: Учебн. для техникумов /А.Н. Плановский, В.М. Рамм, С.З. Каган. - М.: Химия, 1967 - 895с.

8. Позин М.Е. Технология минеральных удобрений: Учебное пособие /М.Е. Позин - Л.: Химия, 1974 - 590с.

9. Постоянный технологический регламент №38. Производство хлористого калия флотационным способом.

10. Инструкция №5 по рабочему месту и охране труда машиниста мельниц (сменного) сильвинитовой обогатительной фабрики ОАО «Уралкалий»

Размещено на Allbest.ru