РОЗДІЛ 2
ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ СИСТЕМИ КОМП'ЮТЕРНОЇ ІДЕНТИФІКАЦІЇ ТА РЕГУЛЮВАННЯ СПІВВІДНОШЕННЯ РУДА/ВОДА В КУЛЬОВИХ МЛИНАХ З ЦИРКУЛЮЮЧИМ НАВАНТАЖЕННЯМ
2.1. Кульовий млин як керований об'єкт по каналу співвідношення руда/вода
В якості керованого об'єкта виступає кульовий млин, що працює в замкнутому циклі з спіральним механічним класифікатором. Така компоновка першої стадії подрібнення руди отримала найбільш широке розповсюдження. Вона характерна для крупних і середніх за продуктивністю збагачувальних фабрик при подрібненні до 0,15 мм та більш тонкому [58]. Схема циклу подрібнення матеріалу показана на рис. 2.1. Подрібнена кульовим млином 1 руда поступає у ванну спірального механічного класифікатора 2, де відбувається його розподіл по крупності. Готовий клас виходить з класифікатора у злив, а крупний матеріал створює піски, які розвантажуються спіраллю у пісковий жолоб і самостійно транспортуються у приймальний пристрій завиткового живильника, звідки потрапляють на вхід кульового млина. Спіральні механічні класифікатори забезпечують високу ефективність розділення матеріалу по крупності та малу вологість пісків [58]. Характер розвантаження та руху пісків залежить від багатьох факторів. Тому в часі пісковий потік являє собою випадковий процес. Він в одиницю часу переносить певну кількість твердого, яке є циркулюючим навантаженням.
Технологічне значення циркулюючого навантаження полягає в тому, що воно визначає середній вміст крупного класу млина та відносну його продуктивність. Якщо ефективність класифікації становить 100 %, то величина циркулюючого навантаження точно дорівнює відношенню вмісту крупного класу до вмісту готового продукту в розвантаженні млина [58]. Циркулююче навантаження подається в кульовий млин поряд з вихідною рудою. Тому, чим більше циркулююче навантаження, тим більший тоннаж завантаження твердого в кульовий млин. При обертанні барабана кульового млина матеріал рухається вздовж його осі за рахунок нахилу останнього в бік розвантаження та напору неперервної подачі вихідної руди та циркулюючого навантаження. При певній подачі вихідної руди циркулююче навантаження може змінюватись в широких межах [59], однак заповнення пульпою барабана кульового млина та поперечний переріз протікаючого через нього потоку пульпи залишаються практично незмінними. Отже, зростання тоннажу завантаження в кульовий млин, в межах його пропускної спроможності, не збільшує заповнення агрегату матеріалом, а лише збільшує швидкість осьового переміщення пульпи. Тобто, при зростанні циркулюючого навантаження збільшується швидкість проходження матеріалу через кульовий млин.
Подрібненню в кульовому млині підлягають лише зерна крупного класу, тому, чим більший вміст крупного класу в матеріалі, тим вища ефективність подрібнення і тим вища продуктивність агрегату по готовому продукту. Механічна робота, яку виконують кулі на різних ділянках вздовж осі барабана, наближено однакова, але ефективність подрібнення змінюється в залежності від вмісту крупного класу. Якщо вміст крупного класу в наслідок подрібнення зменшується від завантажувального до розвантажувального кінця кульового млина, то і ефективність роботи куль по мірі наближення до розвантаження буде падати. В наслідок збільшення швидкості руху пульпи вздовж осі барабана при зростанні до певної величини циркулюючого навантаження матеріал досягає кожної зони (і навіть зони біля розвантажувального кінця), маючи практично таку ж сприятливу для ефективного подрібнення крупність зерен, яку він мав на вході у кульовий млин. Це сприяє підвищенню ефективності роботи куль, а, як наслідок, забезпечує зростання продуктивності кульового млина по готовому продукту. Крім того, зменшується переподрібнення матеріалу.
Основними факторами, що впливають на роботу млина, є рівномірність завантаження, фізичні властивості та крупність вихідної руди, водний режим подрібнення, характеристики подрібнюючого середовища [2]. Розрідження пульпи в кульовому млині впливає як на транспортування матеріалу, так і на сам процес подрібнення. При меншому вмісті води густина пульпи зростає і кулі, рухаючись в більш в'язкому середовищі, забезпечують меншу силу удару, що зменшує ефективність подрібнення.
При малих вмістах води в пульпі (8-15 %) вона характеризується занадто великою в'язкістю і погано рухається або зовсім не проходить через кульовий млин. Матеріал достатньо вільно проходить через кульовий млин, коли вміщує десь біля 20 % води [60]. Велика густина пульпи сприяє надходженню більш крупних частинок до розвантажувального кінця кульового млина. У кульових млинах з центральним розвантаженням вони потрапляють у розвантаження і вміст крупних класів в продукті подрібнення зростає. У кульових млинах з решіткою зростання крупних класів у розвантаженні не спостерігається, оскільки вони затримуються в барабані. Великі розрідження пульпи в кульових млинах з решіткою забезпечують збільшення швидкості руху матеріалу в барабані і, як наслідок, приводять до зростання крупності частинок твердого у розвантаженні. Великі розрідження пульпи в кульових млинах з центральним розвантаженням, навпаки, забезпечують збільшення вмісту мілких класів у розвантаженні. При експлуатації кульових млинів вміст твердого в пульпі агрегату може змінюватись від 50 до 80 % в залежності від крупності та густини вихідного матеріалу. При подрібненні більш крупного матеріалу розрідження пульпи повинно бути меншим [60]. Конкретне значення розрідження вибирають експериментально. Встановлено, що найбільша продуктивність млинів при подрібненні руд крупністю вище 13 мм забезпечується при вмісті води в пульпі 25-30 %, а при більш дрібному матеріалі - 30-50 % [3].
З розглянутого витікає, що співвідношення руда/вода (розрідження пульпи) необхідно забезпечувати на вході в кульовий млин. Розвантаження кульового млина несе інформацію про співвідношення руда/вода на його вході, але лише в усталеному режимі роботи технологічного агрегату. При дії збурюючих впливів на кульовий млин с