Виявлення ефекту зниження енергоємності подрібнення в барабанному млині при самозбудженні автоколивань внутрішньокамерного завантаження

Автор(и)

  • Kateryna Deineka Технічний коледж Національний університет водного господарства та природокористування вул. Соборна, 11, м. Рівне, Україна, 33028, Україна https://orcid.org/0000-0001-7376-6734
  • Yurii Naumenko Національний університет водного господарства та природокористування вул. Соборна, 11, м. Рівне, Україна, 33028, Україна https://orcid.org/0000-0003-3658-3087

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.155461

Ключові слова:

барабанний млин, внутрішньокамерне завантаження, ударна дія, самозбудження автоколивань, енергоємність подрібнення

Анотація

Розглянуто можливість здійснення порівняльного оцінювання ефективності процесу подрібнення в барабанному млині при традиційному усталеному та самозбудженому автоколивному режимах руху внутрішньокамерного завантаження.

Побудовано математичну модель параметрів ударної дії молольного завантаження на подрібнюваний матеріал. Застосовано аналітико-експериментальний метод візуального аналізу картин течії у поперечному перерізі обертової камери.

Чисельно за допомогою наближених процедур встановлено динамічний ефект зростання середніх сум вертикальних складових ударних імпульсів та середніх сум потужностей таких складових при самозбудженні автоколивань.

Експериментально встановлено технологічний ефект суттєвого зниження енергоємності та деякого зростання продуктивності виявленого автоколивного процесу подрібнення порівняно із характеристиками традиційного усталеного процесу. Для цього було використано ситовий аналіз продукту подрібнення та вимірювання оборотності руху завантаження і потужності приводу обертання барабана.

Як приклад, було розглянуто процес подрібнення цементного клінкера при ступені заповнення камери завантаженням 0,45, відносному розмірі кульових молольних елементів 0,026 та повному заповненні подрібнюваним матеріалом проміжків між молольними тілами. Встановлено, що при самозбудженні автоколивань енергоємність подрібнення знижується на 27,2 %, а продуктивність зростає на 6,7 %.

Встановлені в роботі ефекти дозволяють прогнозувати раціональні параметри автоколивного процесу подрібнення в барабанному млині

 

Біографії авторів

Kateryna Deineka, Технічний коледж Національний університет водного господарства та природокористування вул. Соборна, 11, м. Рівне, Україна, 33028

Кандидат технічних наук

Yurii Naumenko, Національний університет водного господарства та природокористування вул. Соборна, 11, м. Рівне, Україна, 33028

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра будівельних, дорожніх, меліоративних, сільськогосподарських машин і обладнання

Посилання

  1. Naumenko, Yu. V. (1999). The antitorque moment in a partially filled horizontal cylinder. Theoretical Foundations of Chemical Engineering, 33 (1), 91–95.
  2. Naumenko, Yu. V. (2000). Determination of rational rotation speeds of horizontal drum machines. Metallurgical and Mining Industry, 5, 89–92.
  3. Naumenko, Y. (2017). Modeling of fracture surface of the quasi solid-body zone of motion of the granular fill in a rotating chamber. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (1 (86)), 50–57. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.96447
  4. Naumenko, Y., Sivko, V. (2017). The rotating chamber granular fill shear layer flow simulation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (7 (88)), 57–64. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.107242
  5. Naumenko, Y. (2017). Modeling a flow pattern of the granular fill in the cross section of a rotating chamber. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (1 (89)), 59–69. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.110444
  6. Jiang, S., Ye, Y., Tan, Y., Liu, S., Liu, J., Zhang, H., Yang, D. (2018). Discrete element simulation of particle motion in ball mills based on similarity. Powder Technology, 335, 91–102. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2018.05.012
  7. Usman, H., Taylor, P., Spiller, D. E. (2017). The effects of lifter configurations and mill speeds on the mill power draw and performance. AIP Conference Proceedings. doi: https://doi.org/10.1063/1.4974432
  8. Powell, M. S., Hilden, M. M., Weerasekara, N., Yahyaei, M., Toor, P., Franke, J., Bird, M. (2012). A more holistic view of mill liner management. 11th AusIMM Mill Operators’ Conference, 95–104.
  9. Xu, L., Luo, K., Zhao, Y. (2018). Numerical prediction of wear in SAG mills based on DEM simulations. Powder Technology, 329, 353–363. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2018.02.004
  10. Ebrahimi-Nejad, S., Fooladi-Mahani, M. (2009). Optimizing the characteristics of the motion of steel balls and their impact on shell liners in SAG mills. Iranian Journal of Mechanical Engineering, 10 (1), 5–22.
  11. Wu, Q., Bai, Y., Zhang, J. G., Dong, H., Ye, X. (2014). Characteristic analysis on process of grinding ball impacting charge in ball mil. Mining and Processing Equipment, 1.
  12. Tavares, L. M. (2017). A Review of Advanced Ball Mill Modelling. KONA Powder and Particle Journal, 34, 106–124. doi: https://doi.org/10.14356/kona.2017015
  13. Powell, M. S., Govender, I., McBride, A. T. (2008). Applying DEM outputs to the unified comminution model. Minerals Engineering, 21 (11), 744–750. doi: https://doi.org/10.1016/j.mineng.2008.06.010
  14. Tavares, L. M., de Carvalho, R. M. (2009). Modeling breakage rates of coarse particles in ball mills. Minerals Engineering, 22 (7-8), 650–659. doi: https://doi.org/10.1016/j.mineng.2009.03.015
  15. McElroy, L., Bao, J., Yang, R. Y., Yu, A. B. (2009). Soft-sensors for prediction of impact energy in horizontal rotating drums. Powder Technology, 195 (3), 177–183. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2009.05.030
  16. Weerasekara, N. S., Powell, M. S., Cleary, P. W., Tavares, L. M., Evertsson, M., Morrison, R. D. et. al. (2013). The contribution of DEM to the science of comminution. Powder Technology, 248, 3–24. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2013.05.032
  17. Weerasekara, N. S., Liu, L. X., Powell, M. S. (2016). Estimating energy in grinding using DEM modelling. Minerals Engineering, 85, 23–33. doi: https://doi.org/10.1016/j.mineng.2015.10.013
  18. Zhen-Xu, Sun, J., Cheng, H. (2018). Study on the influence of liner parameters on the power of ball mill and impact energy of grinding ball. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 153 (2), 022027. doi: https://doi.org/10.1088/1755-1315/153/2/022027
  19. Yahyaei, M., Weerasekara, N. S., Powell, M. S. (2014). Impact of mill size on low-energy surface damage. XXVII International Mineral Processing Congress – IMPC 2014: Conference Proceedings, 53–62.
  20. Razavi-Tousi, S. S., Szpunar, J. A. (2015). Effect of ball size on steady state of aluminum powder and efficiency of impacts during milling. Powder Technology, 284, 149–158. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2015.06.035
  21. Bonfils, B., Ballantyne, G. R., Powell, M. S. (2016). Developments in incremental rock breakage testing methodologies and modelling. International Journal of Mineral Processing, 152, 16–25. doi: https://doi.org/10.1016/j.minpro.2016.04.010
  22. Akhondizadeh, M., Rezaeizadeh, M. (2016). Experimental investigation of the effect of energy on the ore breakage. Mechanics & Industry, 18 (1), 113. doi: https://doi.org/10.1051/meca/2016050
  23. Akhondizadeh, M., Rezaeizadeh, M. (2018). Effect of specimen size and ball size on breakage throughput in the drop-weight test. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering, 095440891876529. doi: https://doi.org/10.1177/0954408918765293
  24. Tuzcu, E. T., Rajamani, R. K. (2011). Modeling breakage rates in mills with impact energy spectra and ultra fast load cell data. Minerals Engineering, 24 (3-4), 252–260. doi: https://doi.org/10.1016/j.mineng.2010.08.017
  25. Crespo, E. F. (2011). Application of particle fracture energy distributions to ball milling kinetics. Powder Technology, 210 (3), 281–287. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2011.03.030
  26. Pérez-Alonso, C. A., Delgadillo, J. A. (2013). DEM-PBM approach to predicting particle size distribution in tumbling mills. Mining, Metallurgy & Exploration, 30 (3), 145–150. doi: https://doi.org/10.1007/bf03402260
  27. Tavares, L. M., Cavalcanti, P. P., de Carvalho, R. M., da Silveira, M. W., Bianchi, M., Otaviano, M. (2018). Fracture probability and fragment size distribution of fired Iron ore pellets by impact. Powder Technology, 336, 546–554. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2018.06.036
  28. Yahyaei, M., Banisi, S. (2010). Spreadsheet-based modeling of liner wear impact on charge motion in tumbling mills. Minerals Engineering, 23 (15), 1213–1219. doi: https://doi.org/10.1016/j.mineng.2010.08.013
  29. Powell, M. S., Weerasekara, N. S., Cole, S., LaRoche, R. D., Favier, J. (2011). DEM modelling of liner evolution and its influence on grinding rate in ball mills. Minerals Engineering, 24 (3-4), 341–351. doi: https://doi.org/10.1016/j.mineng.2010.12.012
  30. Ashrafizadeh, H., Ashrafizadeh, F. (2012). A numerical 3D simulation for prediction of wear caused by solid particle impact. Wear, 276-277, 75–84. doi: https://doi.org/10.1016/j.wear.2011.12.003
  31. Akhondizadeh, M., Fooladi Mahani, M., Mansouri, S. H., Rezaeizadeh, M. (2013). A computational wear model of the oblique impact of a ball on a flat plate. Journal of Solid Mechanics, 5 (2), 107–115.
  32. Akhondizadeh, M., Fooladi Mahani, M., Rezaeizadeh, M., Mansouri, S. H. (2014). Experimental investigation of the impact wear. Mechanics & Industry, 15 (1), 39–44. doi: https://doi.org/10.1051/meca/2014006
  33. Akhondizadech, M., Mahani, M. F., Mansouri, S. H., Rezaeizadech, M. (2015). A new procedure of impact wear evaluation of mill liner. International Journal of Engineering (IJE), TRANSACTIONS A: Basics, 28 (4), 593–598.
  34. Akhondizadeh, M., Fooladi Mahani, M., Rezaeizadeh, M., Mansouri, S. (2016). Prediction of tumbling mill liner wear: Abrasion and impact effects. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology, 230 (10), 1310–1320. doi: https://doi.org/10.1177/1350650116635424
  35. Deineka, K. Y., Naumenko, Y. V. (2018). The tumbling mill rotation stability. Scientific Bulletin of National Mining University, 1, 60–68. doi: https://doi.org/10.29202/nvngu/2018-1/10

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-02-04

Як цитувати

Deineka, K., & Naumenko, Y. (2019). Виявлення ефекту зниження енергоємності подрібнення в барабанному млині при самозбудженні автоколивань внутрішньокамерного завантаження. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(1), 6–15. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.155461

Номер

Том 1 № 1 (2019): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Kateryna Deineka, Yurii Naumenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.