Встановлення впливу одночасного зменшення внутрішньокамерного завантаження та вмісту подрібнюваного матеріалу на енергоємність автоколивного подрібнення в барабанному млині

Автор(и)

  • Катерина Дейнека Національний університет водного господарства та природокористування, Україна https://orcid.org/0000-0001-7376-6734
  • Юрій Науменко Національний університет водного господарства та природокористування, Україна https://orcid.org/0000-0003-3658-3087

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.224948

Ключові слова:

барабанний млин, ступінь заповнення камери, вміст подрібнюваного матеріалу, автоколивання, енергоємність

Анотація

Оцінено вплив одночасної зміни ступеня заповнення камери завантаженням κbr та вмісту подрібнюваного матеріалу κmbgr на ефективність автоколивного процесу подрібнення в барабанному млині.

Методом чисельного моделювання на основі результатів експериментальної візуалізації течії встановлено емерджентний динамічний ефект різкого підвищення автоколивної дії двофракційного завантаження при спільному зменшенні κbr та κmbgr. Виявлено значне зменшення пасивної квазітвердотільної зони руху завантаження, збільшення активної пульсаційної зони та зростання дилатансії. Прояв ефекту посилюється одночасною взаємодією збільшення розмаху автоколивань та послаблення зв’язних властивостей частинок незв’язної крупної фракції під впливом частинок дрібної фракції. Встановлено суттєве спадання значень інерційних параметрів завантаження: максимальної дилатансії υmax, відносного розмаху автоколивань ψRυ, максимальної частки активної частини κfammax та узагальненого комплексного ступеня динамічної активації Ка. Виявлено зростання υmax у 2.65 рази, ψRυ у 5 разів, κfammax у 4.36 рази та Ка у 18.4 рази при спільному зменшенні κbr з 0.45 до 0.25 та κmbgr з 1 до 0.

Встановлено синергетичний технологічний ефект різкого зниження питомої енергоємності Еo/Еs та підвищення відносної продуктивності Co/Cs автоколивного подрібнення внаслідок значного зростання динамічної дії завантаження, що посилюється спільною взаємодією зменшення κbr та κmbgr.

Розглянуто процес автоколивного помелу цементного клінкеру. Виявлено зниження Еo/Еs на 62% та зростання Co/Cs на 125% при спільному зменшенні κbr з 0.45 до 0.25 та κmbgr з 1 до 0.125.

Встановлені ефекти дозволяють обґрунтувати параметри енергоефективного автоколивного процесу подрібнення в барабанних млинах традиційних конструктивних рішень

Біографії авторів

Катерина Дейнека , Національний університет водного господарства та природокористування

Кандидат технічних наук

Рівненський технічний професійний коледж

Юрій Науменко , Національний університет водного господарства та природокористування

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра будівельних, дорожніх, меліоративних, сільськогосподарських машин і обладнання

Посилання

  1. Góralczyk, M., Krot, P., Zimroz, R., Ogonowski, S. (2020). Increasing Energy Efficiency and Productivity of the Comminution Process in Tumbling Mills by Indirect Measurements of Internal Dynamics – An Overview. Energies, 13 (24), 6735. doi: https://doi.org/10.3390/en13246735
  2. 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
  3. Deineka, K., Naumenko, Y. (2019). Revealing the effect of decreased energy intensity of grinding in a tumbling mill during self-excitation of auto-oscillations of the intrachamber fill. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(1 (97)), 6–15. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.155461
  4. Deineka, K., Naumenko, Y. (2019). Establishing the effect of a decrease in power intensity of self-oscillating grinding in a tumbling mill with a reduction in an intrachamber fill. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (7 (102)), 43–52. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.183291
  5. Deineka, K., Naumenko, Y. (2020). Establishing the effect of decreased power intensity of self-oscillatory grinding in a tumbling mill when the crushed material content in the intra-chamber fill is reduced. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (1 (106)), 39–48. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.209050
  6. De Carvalho, R. M., Tavares, L. M. (2013). Predicting the effect of operating and design variables on breakage rates using the mechanistic ball mill model. Minerals Engineering, 43-44, 91–101. doi: https://doi.org/10.1016/j.mineng.2012.09.008
  7. Owen, P., Cleary, P. W. (2015). The relationship between charge shape characteristics and fill level and lifter height for a SAG mill. Minerals Engineering, 83, 19–32. doi: https://doi.org/10.1016/j.mineng.2015.08.009
  8. Cleary, P. W., Owen, P. (2018). Development of models relating charge shape and power draw to SAG mill operating parameters and their use in devising mill operating strategies to account for liner wear. Minerals Engineering, 117, 42–62. doi: https://doi.org/10.1016/j.mineng.2017.12.007
  9. Orozco, L. F., Nguyen, D.-H., Delenne, J.-Y., Sornay, P., Radjai, F. (2019). Discrete-element simulation of particle breakage inside ball mills: A 2D model. arXiv.org. Available at: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1901/1901.07402.pdf
  10. Orozco, L. F., Delenne, J.-Y., Sornay, P., Radjai, F. (2020). Scaling behavior of particle breakage in granular flows inside rotating drums. Physical Review E, 101 (5). doi: https://doi.org/10.1103/physreve.101.052904
  11. Orozco, L. F., Nguyen, D.-H., Delenne, J.-Y., Sornay, P., Radjai, F. (2020). Discrete-element simulations of comminution in rotating drums: Effects of grinding media. Powder Technology, 362, 157–167. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2019.12.014
  12. Gupta, V. K. (2020). Energy absorption and specific breakage rate of particles under different operating conditions in dry ball milling. Powder Technology, 361, 827–835. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2019.11.033
  13. Cleary, P. W., Owen, P. (2019). Effect of particle shape on structure of the charge and nature of energy utilisation in a SAG mill. Minerals Engineering, 132, 48–68. doi: https://doi.org/10.1016/j.mineng.2018.12.006
  14. Cleary, P. W., Owen, P. (2019). Effect of operating condition changes on the collisional environment in a SAG mill. Minerals Engineering, 132, 297–315. doi: https://doi.org/10.1016/j.mineng.2018.06.027
  15. Yin, Z., Peng, Y., Zhu, Z., Yu, Z., Li, T. (2017). Impact Load Behavior between Different Charge and Lifter in a Laboratory-Scale Mill. Materials, 10 (8), 882. doi: https://doi.org/10.3390/ma10080882
  16. Yin, Z., Peng, Y., Zhu, Z., Yu, Z., Li, T., Zhao, L., Xu, J. (2017). Experimental study of charge dynamics in a laboratory-scale ball mill. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 232 (19), 3491–3499. doi: https://doi.org/10.1177/0954406217738031
  17. Mulenga, F. K., Mkonde, A. A., Bwalya, M. M. (2016). Effects of load filling, slurry concentration and feed flowrate on the attainable region path of an open milling circuit. Minerals Engineering, 89, 30–41. doi: https://doi.org/10.1016/j.mineng.2016.01.002
  18. Soleymani, M., Fooladi Mahani, M., Rezaeizadeh, M. (2016). Experimental study the impact forces of tumbling mills. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering, 231 (2), 283–293. doi: https://doi.org/10.1177/0954408915594526
  19. Mulenga, F. K. (2019). Towards a Pool-based Model of Volumetric Slurry Hold-up for Cylindrical Ball Mills. Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review, 41 (4), 227–239. doi: https://doi.org/10.1080/08827508.2019.1635471
  20. Mohammadi Soleymani, M., Mirzadeh, S. (2020). Multi-objective optimization of operating parameters in tumbling mill with Neuro-Fuzzy network. Modares Mechanical Engineering, 20 (9), 2331–2341.
  21. Soleymani, M. M. (2020). Experimental study of operational parameters on product size distribution of tumbling mill. Research Square. doi: https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-38045/v1

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-02-19

Як цитувати

Дейнека , К. ., & Науменко , Ю. . (2021). Встановлення впливу одночасного зменшення внутрішньокамерного завантаження та вмісту подрібнюваного матеріалу на енергоємність автоколивного подрібнення в барабанному млині. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(1 (109), 77–87. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.224948

Номер

Том 1 № 1 (109) (2021): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Екатерина Дейнека , Юрий Науменко

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.