Обоснование конструктивных и режимных параметров энергосберегающих конструкций конусных дробилок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.06, кандидат технических наук Червяков, Сергей Алексеевич

• Червяков, Сергей Алексеевич
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Червяков, Сергей Алексеевич

Введение.

1. Состояние вопроса, задачи и методы исследований.

1.1. Объект и область исследований.

1.2. Обзор исследований по проблеме энергосбережения при дроблении горных пород.

1.3. Задачи и методы исследований.

2. Обобщение опыта промышленной эксплуатации конусных дробилок.

2.1. Анализ режимов работы конусных дробилок.

2.2. Оценка энергопотребления конусными дробилками.

2.3. Средства и методы снижения энергоемкости процесса дробления.

Выводы.

3. Экспериментальное определение энергетической характеристики свойства дробимости горных пород.,.

3.1. Методика экспериментальных исследований.

3.2. Обработка экспериментальных данных.

3.3. Вывод зависимостей для определения энергетических характеристик горных пород.

Выводы.

4. Разработка комплексной модели конусной дробилки.

4.1. Составление математического описания рабочего процесса

4.2. Разработка методики определения параметров рабочего процесса.

4.3. Взаимосвязи конструктивных и режимных параметров с характеристиками перерабатываемого материала.

Выводы.

5. Обоснование параметров энергосберегающих конструкций конусных дробилок.

5.1. Обоснование критериев выбора параметров энергосберегающих конструкций дробилок.

5.2. Обоснование рациональных конструктивных параметров дробилки, обеспечивающих снижение энергозатрат на дробление.

5.3. Рекомендации по повышению эффективности эксплуатации конусных дробилок.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование конструктивных и режимных параметров энергосберегающих конструкций конусных дробилок»

Актуальность работы. Процессы дезинтеграции (дробления и измельчения) минерального сырья являются наиболее распространенными и к тому же энергоемкими технологическими процессами, потребляющими около 20 % всей вырабатываемой в стране электроэнергии.

Повышенные энергозатраты при дроблении горных пород конусными дробилками обусловливаются, с одной стороны, большим сопротивлением пород разрушающим сжимающим нагрузкам и, с другой стороны, резким возрастанием усилий дробления в режиме прессования горной массы, что характерно для дробилок мелкого и тонкого дробления при сравнительно больших (по отношению к размерам кусков) деформациях.

По ряду причин объективного и субъективного порядка проблема энергосбережения при дроблении горных пород приобретает все большую значимость.

Во-первых, в настоящее время в горнодобывающей промышленности наблюдается устойчивая негативная тенденция - увеличение объемов переработки скальных труднодробимых руд с низким содержанием ценных компонентов.

Известно, что переработка крепких горных пород приводит к росту нагруженности дробильного оборудования и энергозатрат на дробление.

Во-вторых, современная практика рудоподготовки характеризуется использованием высокопроизводительного дробильного оборудования большой единичной мощности, интенсификацией процессов дробления за счет роста энерговооруженности оборудования и переходом на форсированные режимы работы (с большей относительной деформацией материала, дробление способом «кусок о кусок»).

Кроме того, затраты на рудоподготовку в целом существенно возрастают ввиду перманентного увеличения стоимости энергоносителей.

Поэтому повышение рентабельности процессов дезинтеграции связано, прежде всего, со сведением к минимуму затрат материальных и, главным образом, энергетических ресурсов.

Таким образом, требования повышения эффективности технологических процессов и создания конкурентоспособных эффективных производств определяют необходимость разработки дробильно-размольного оборудования нового поколения, обеспечивающего резкое (в 2.3 раза и более) снижение затрат на рудоподготовку.

Целью работы является повышение эффективности функционирования конусных дробилок на основе установления рационального уровня взаимосвязей между характеристиками питания и параметрами оборудования.

Идея работы состоит в том, что при прочих равных условиях за счет управления рабочим процессом обеспечивается режим работы, при котором энергоемкость дробления достигает наименьшего значения.

Научные положения, выносимые на защиту.

При дроблении кусков горных пород в конусных дробилках режим работы оборудования и энергозатраты на дробление зависят от случайных операций подачи, распределения по камере дробления и уплотнения перерабатываемого материала, что затрудняет управление рабочим процессом и приводит к снижению эффективности использования оборудования.

Согласование конструктивных и режимных параметров конусных дробилок с учетом грансостава и характера подачи питания на основе принципов универсальности и гибкости обеспечивает стабилизацию технологических показателей оборудования.

Выбор параметров камеры дробления на основе комплексной характеристики свойства дробимости горных пород (гранулометрической и энергетической) позволяет реализовать рациональную степень разрушающего воздействия на материал с наименьшими энергозатратами при заданном качестве продукта.

Обоснованность и достоверность научных положений подтверждается: адекватностью имитационной модели дробилки и рабочего процесса, проверенной результатами экспериментальных и опытно-промышленных исследований; сходимостью результатов расчета с данными эксплуатации (расхождение не превышает 7 %).

Научная новизна заключается: в выявлении основных факторов, определяющих режим работы конусной дробилки и уровень энергозатрат на дробление, а также изучении ранее неизвестного фактора - «удар трением», заключающегося в суммарном действии усилий дробления и трения и обусловленного сложным характером движения подвижного конуса; в разработке комплексной имитационной модели конусной дробилки, обеспечивающей проведение многовариантных расчетов параметров дробилки; в обосновании рациональных значений конструктивных и режимных параметров дробилки, обеспечивающих снижение энергоемкостей дробления.

Научное значение работы определяется установлением закономерностей формирования основных технических и технологических показателей конусных дробилок; разработкой метода проектирования камеры дробления с учетом гранулометрической и энергетической характеристик свойства дро-бимости горной породы.

Практическая ценность и реализация результатов работы заключается: в разработке инженерной методики выбора рациональных конструктивных и режимных параметров энергосберегающих конструкций конусных дробилок; в разработке рекомендаций и комплекса мероприятий по совершенствованию конструкций дробилок, повышению технического уровня эксплуатации конусных дробилок и адаптации оборудования к изменяющимся условиям эксплуатации, прежде всего к изменению грансостава питания.

Результаты исследований внедрены на ОАО «НИИпроектасбест» с экономическим эффектом 650 тыс. руб. и реализованы в проекте камеры дробления дробилки КМД-2200Т.

Разработаны на уровне изобретений технические предложения по конусным дробилкам (а. с. №№ 613803, 651839, 671837, 845836, 884713, 925382, 963547, 1121034, 1121035, 1584993, 1592032, 1592034, 1719055).

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы и отдельные ее разделы с 1985г по 2004г докладывались и обсуждались на научно-технических советах отделения главного конструктора горнорудного и доменного машиностроения НИИтяжмаша ПО Уралмаш, ПО Апатит (1987), Костомукшского ГОКа (1985-89), ГОКа Эрдэнэт (Монголия, 1985), на научно-технических и практических конференциях различного уровня.

Публикации.

Основные научные результаты опубликованы в 22 печатных работах, в том числе в 13 авторских свидетельствах на изобретения.

Вклад автора в публикации, выполненные в соавторстве, состоял в формировании основной идеи /118. 120/, выборе метода исследований /121, 123/, анализе полученных результатов и подготовке на их основе рекомендаций /124/.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 141 наименований и 3 приложений; содержит 175 страниц машинописного текста, 31 рисунок, 24 таблицы.

Заключение диссертации по теме «Горные машины», Червяков, Сергей Алексеевич

1. Установлено, что применение конусных гирационных дробилок мелкого дробления связано с большими энергозатратами на дробление ввиду стохастического характера рабочего процесса и сложностью согласования физико-механических свойств дробимого материала и характеристик пита ния с параметрами оборудования.2. Показано, что повышение эффективности функционирования обо рудования обеспечивается за счет обоснования конструктивных и режимных параметров оборудования с зд1етом гранулометрической и энергетической характеристик свойства дробимости перерабатываемого материала.3. В результате экспериментальных исследований по разрушению сжатием одноразмерных кусков горных пород при различной относительной деформации установлены зависимости энергозатрат от характерного размера кусков (толщины) и относительной деформации.4. Выявлены взаимосвязи конструктивных и режимных параметров дробилки типа КМД с характеристиками питания на основе анализа имита ционной модели рабочего процесса и определены основные параметры, обу словливаюпще технологические показатели рабочего процесса: параметры камеры дробления (крутизна камеры дробления, высота камеры и др.); >^ угол нутации; частота качании конуса.5. Разработана методика выбора рациональных конструктивных и ре жимных параметров дробилки, обеспечивающих снижение энергозатрат на дробление при заданных производительности дробилки и степени дробления перерабатываемого материала.6. Определены области рациональных значений параметров дробилки для конкретных условий эксплуатации (труднодробимые породы, мелкое пи тание и др.).7. Сформулированы технические требования к энергосберегающим конструкциям конусных дробилок мелкого дробления.8. Экономическая эффективность при применении энергосберегаю щей конструкции конусной дробилки мелкого дробления составит 650 тыс.руб. в год.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Червяков, Сергей Алексеевич, 2004 год

1. Аккерман Ю.Э., Зверева Т.В., Казенков М.Н. Зависимость между показателями дробления и индексом работы. - Бюлл. Обогащение руд, 1967. -№6.

2. Аккерман Ю.Э., Костин И.М. К вопросу определения дробимости руд. В кн. Исследования по рудоподготовке, обогащению и комплексному использованию руд цветных и редких металлов. — Л.: Механобр, 1978. - 9-14.

3. Алабужев П.М., Геронимус В.Б., Минкевич Л.М., Шеховцев Б.А. Теория подобия и размерностей. М.: Моделирование, 1968. - 208 с.

4. Андреев Е., Зверевич В.В., Перов В.А. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. - Изд. 2-е. - М.: Недра, 1966. - 395 с.

5. Афанасьев М.М., Зарогатский Л.П., Нагаев Р.Ф. Динамика рабочего органа конусной дробилки. - М.: Машиноведение, 1976. - № 6. - 8-14.

6. Бабенков И.С., Рыжиков Р.К. Некоторые вопросы теории дробления и разрушения горных пород / Тр. Университета дружбы народов им. П. Лумумбы. Строительные и горные машины.- Т. XXVII.- Вып. 5.- Машиностроение, 1976.-С. 128-132.

7. Бабенков И.С., Егоров М.В., Хлебников Г.Д. Энергоемкость процесса разрушения горных пород при дроблении / Тр. Университета дружбы народов им. П. Лумумбы. Строительные и горные машины.- Т. XXVII.- Вып. 5.- Машиностроение, 1976, - 63-70,

8. Барзуков О.П., Иванов Н.А., Кацман Я.М. Уточненный метод расчета перемещения материала в камере дробления конусных дробилок // Обогащение руд, 1983. - № 4.- 3-6.

9. Барон Л.И. Горно-технологическое породоведение. Предмет и способы исследования. - М.: Недра, 1977.- 324 с. > / следования процесса разрушения горных пород ударом. - М.: Изд. АН СССР, 1962.- 320 с.

10. Л.И. Барон и др. Дробимость горных пород. - М,: Изд. АН СССР. -1963.-160 с.

11. Беренов Д.И. Дробильное оборудование обогатительных и дробильных фабрик.- Свердловск: Металлургиздат, 1958. - 285 с.

12. Блехман И.И., Иванов Н.А. Движение материала в камере дробления конусных дробилок как процесс вибрационного перемещения // Обогащение руд. - 1977. - № 2. - 35-41.

13. Блехман И.И., Иванов Н.А. О пропускной способности и профилировании камеры дробления конусных дробилок // Обогащение руд. - 1979. -№1.-0.24-31.

14. Большев Л.Н,, Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. -М.: Наука, 1983. - 132 с.

15. Бочаров П.П., Печинкин А.В. Математическая статистика: Учебное пособие. - М.: Изд. РУДН, 1994. - 164 с.

16. Быков В.И., Пинчук А.В,, Зверховский Я.Я. Эксплуатация и ремонт оборудования дробильных фабрик. - М.: Недра, 1986.

17. Вайсберг Л.А., Зарогатский Л.П. Новое оборудование для дробления и измельчения материалов // Горный журнал. - № 3. - 2000. - 49-50.

18. Веников В.А. Теория подобия и моделирования (применительно к задачам электроэнергетики). - М.: Высшая школа, 1976 . - 476 с.

19. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. - М.: Наука, 1964, - 572 с.

20. Вибрационная дезинтеграция твердых материалов / Ревнивцев В.И., Денисов Г.А., Зарогатский Л.П., Туркин В.Я. - М.: Недра, 1992. - 430 с. • ' < / f