Млини́ бараба́нні (, , ) — машини для подрібнення корисних копалин. Конструктивно являють собою циліндр, що обертається (барабан), завантажений молольними тілами. Торці барабана закриті кришками (завантажувальною і розвантажувальною). При обертанні подрібнюючі тіла під впливом відцентрової сили, а також тертя між собою і футеровкою барабана підіймаються на певну висоту, падають, розбиваючи і стираючи матеріал, що знаходиться в барабанних млинах. Подрібнюючі тіла: сталеві кулі (кульові барабанні млини), стержні (стержневі барабанні млини), короткі трубки — цильпебси, а при самоподрібненні — шматки руди.
Для завантаження млинів застосовуються равликові, барабанні і комбіновані живильники.
Класифікація
Типи барабанних млинів відрізняються формою барабана, способами розвантаження, середовищем подрібнення тощо.
Конструкція барабанів визначається співвідношенням їх діаметрів (D) і довжин (L):
у млинів первинного самоподрібнення типів «Каскад» і «Аерофол» 2:1 < D: L < 4:1 (при D до 10—11 м) і D: L < 1:2 (при D до 5—6 м); у кульових, рудногалькових 1:2 < D: L < 1:1 (при D до 5—5,5 м); у стержневих D: L < 0,8 (при D до 3,6—4,5 м); у трубних D: L < 0,2.
За способом розвантаження при мокрому подрібненні виділяють барабанні млини зливного типу, з розвантаженням через ґрати, з периферійним розвантаженням. При сухому подрібненні — з розвантаженням через центральну цапфу або через вікна в розвантажувальному кінці барабана.
Велика кількість подрібнювальних машин різних конструкцій належить до відцентрових барабанних млинів.
Характерна особливість розвитку барабанних млинів — створення великогабаритного високопродуктивного обладнання. Барабанні млини найпоширеніші в промисловості. Вони порівняно прості щодо конструкції, зручні і надійні в експлуатації, забезпечують високий ступінь подрібнення і легко автоматизуються. Недоліки: низький к.к.д. — (0,01—0,05), високі витрати електроенергії 10—40 кВт·год/т матеріалу, значний знос мелючих тіл і футеровки — 1—3 кг/т матеріалу, велика металоємність і високий шум при роботі.
Кульові млини Див. також Кульове подрібнення, млини кульові з центральним розвантаженням, млини кульові з розвантаженням через решітки.
Кульові млини зі сталевими, чавунними, кременевими, порцеляновими кулями діаметром 30—150 мм застосовують для тонкого (до 40—100 мкм) подрібнення матеріалів з початковою крупністю до 25—30 мм сухим і мокрим способами. Для однорідності помелу використовують суміш куль різного діаметра. Об'єм заповнення барабана кулями звичайно не перевищує 45 %.
Кульові млини з центральним розвантаженням (МШЦ) застосовують для одержання тонкоподрібненого продукту з максимальною крупністю до 0,2 мм. Подрібнений продукт кульових млинів виходить рівномірним по крупності. Щоб уникнути переподрібнення матеріалу, кульові млини звичайно використовують у замкненому циклі з гідроциклонами. Оптимальним живленням для млинів цього типу є подрібнений продукт стержневих млинів крупністю до 6 мм або інший аналогічний матеріал. Кульові млини з розвантаженням через решітки (МШР) застосовують для одержання продукту з максимальною крупністю частинок до 0,4 мм. Оптимальні результати подрібнення у млинах цього типу одержують при живленні їх продуктом дробарок дрібного дроблення крупністю до 10 мм. У млин можна завантажувати і більш крупний матеріал (до 40 мм) при відповідному зниженні питомої продуктивності. Млини типу МШР мають більшу питому продуктивність у порівнянні з млинами типу МШЦ, але складніші у конструктивному відношенні. Млини типу МШР застосовують у схемах переробки середньовкраплених руд і в першій стадії збагачення руд з агрегатним вкрапленням, які переробляють за багатостадійними схемами.
Стержневі млини
Стержневі млини (зі сталевими стержнями діаметром 40—125 мм і довжиною, сумірною з довжиною барабана, або короткими циліндрами — цильпебсами діаметром до 25 мм і довжиною до 40 мм) застосовують для грубого сухого або мокрого помелу (до 500—1000 мкм) сировини. Конструктивною відмінністю стержневих млинів від кульових є збільшений діаметр розвантажувального отвору, що дає змогу знизити рівень пульпи при зливі, збільшити швидкість проходження матеріалу і знизити його переподрібнення. Об'єм заповнення барабана стержнями до 35 %. Використовуються переважно в комплексах збагачення тонковкраплених руд. Стержневі млини з центральним розвантаженням (МСЦ) застосовують для мокрого грубого подрібнення різних матеріалів крупністю до 20 мм (іноді до 40 мм) з одержанням подрібненого продукту з максимальною крупністю 0,5—6 мм. Подрібнений продукт виходить одноманітним і рівномірним за крупністю і являє собою ідеальне живлення для кульових млинів. Стержневі млини звичайно працюють у першій стадії багатостадійних схем збагачення при подачі подрібненого продукту першої стадії в цикл збагачення (наприклад у схемах збагачення магнетитових, олов'яних, вольфрамітових руд). Стержневі млини застосовують також у першій стадії подрібнення поліметалічних руд.
Трубні млини застосовують для отримання найбільшого ступеня подрібнення в одному апараті при роботі у відкритому циклі. Для підвищення ефективності роботи з можливістю подрібнення в декілька стадій трубні М. виконують багатокамерними. Камери розділяють між собою ґратчастими перегородками для пропуску матеріалу і заповнюють тілами (кулями, цильпебсами) зменшуваного розміру.
Стержневі млини з центральним розвантаженням (МСЦ) встановлюють у першій стадії подрібнення. Вони застосовуються для дрібного дроблення перед кульовими млинами, а також для підготовки дрібновкраплених руд перед гравітаційним або магнітним збагаченням (для подрібнення матеріалу до 0,5—3 мм).
Стержневі млини з центральним розвантаженням (МСЦ) застосовують для мокрого грубого подрібнення різних матеріалів крупністю до 20 мм (іноді до 40 мм) з одержанням подрібненого продукту з максимальною крупністю 0,5—6 мм. Подрібнений продукт виходить одноманітним і рівномірним за крупністю і являє собою ідеальне живлення для кульових млинів. Стержневі млини звичайно працюють у першій стадії багатостадійних схем збагачення при направленні подрібненого продукту першої стадії в цикл збагачення (наприклад, у схемах збагачення магнетитових, олов'яних, вольфрамітових руд). Стержневі млини застосовують також у першій стадії подрібнення поліметалічних руд.
Млини самоподрібнення
Див. також Млини самоподрібнення
Млини самоподрібнення мають діаметр до 10—12 м і привод потужністю до 7 кВт і вище. Такі млини здатні приймати великі шматки руд до 600—900 мм і видавати готовий продукт крупністю 0,074 мм до 60—80 %.
Млини самоподрібнення застосовуються переважно в Канаді, Фінляндії, ПАР для підготовки до збагачення азбестових, золотих, уранових, залізних і мідних руд тощо. Млини рудного самоподрібнення і рудногалькові (ММС і МРГ) використовують при переробці залізних, золотовмісних, мідномолібденових, алмазовмісних та інших руд. Крупні шматки виконують роль подрібнювального середовища, а дрібні — роль матеріалу, який подрібнюється.
Розрізняють: рудне самоподрібнення, рудне напівсамоподрібнення, рудногалькове самоподрібнення.
Рудне самоподрібнення — дроблена руда крупністю 0—300 мм після крупного дроблення надходить у млини сухого або мокрого самоподрібнення, що мають короткі барабани великого діаметра (діаметр барабана — до 12 м, співвідношення D/L = 3). Подрібнена руда має крупність 0—6 мм.
Рудне напівсамоподрібнення відрізняється добавкою 5 % сталевих куль діаметром 100—125 мм у млин самоподрібнення.
Рудногалькове самоподрібнення — руда крупністю 0 — 6 мм після рудного само-, напівсамоподрібнення або подрібнення у стержневому млині подрібнюється у рудногалькових млинах типу МРГ. Рудна галька (40—100, 30—75 мм), що використовується як подрібнювальне середовище, відбирається після другої стадії дроблення або виділяється при рудному самоподрібненні.
Відкритий і замкнений цикли помелу
У млинах відкритого циклу матеріал проходить через робочий простір однократно без класифікації. Замкнений цикл передбачає класифікацію матеріалу в спіральних класифікаторах, гідроциклонах або повітряних сепараторах, повернення некондиційного пром. продукту в млинах для доподрібнення. Робота млинів за замкненим циклом раціональніша, продуктивна і економічна.
Млини сухого помелу з одночасним підсушуванням застосовуються при пилоприготуванні вугільного палива на теплових електростанціях, неметалічних викопних (алуніту в алюмінієвій пром-сті, вапняку на агломерац. фабриках, шамоту і ін.), а також при самоподрібненні неміцних матеріалів. Мокрим способом подрібнюють більшість корисних копалин для їх збагачення, а також матеріали з високою природною вологістю, м'які і ті, що легко диспергуються у воді (крейда, вапняк, мергель, клінкер, а також гірничохім. сировина).
Подрібнююче середовище барабанних млинів
У залежності від матеріалу подрібнювальних тіл розрізняють металеве і неметалеве подрібнююче середовище, а у залежності від форми металевих тіл кульові, стержневі і цильпебсні млини.
Під терміном «первинне навантаження подрібнювальних тіл» розуміється їх спільна маса у барабані млина, а терміном «довантаження» позначається безперервна або періодична добавка подрібнювальних тіл у млин для компенсації їхнього зносу.
Сталеві кулі діаметром від 15 до 125 мм виготовляють прокатуванням, куванням або штампуванням із сталі з таким складом: 0,7 — 1,05 % С; 0,17 — 0,37 % Si; 0,25 — 1,65 % Cr; 0,25 — 0,3 % Ni; 0,02 — 0,045 % S; 0,02 — 0,45 % P; 0,2 — 1,2 % Mn, інше — Fe. Кулі повинні бути загартовані і мати твердість від 300 НВ (для куль діаметром 125 мм) до 400 НВ (для куль діаметром 80 мм і менше). На поверхні куль не повинно бути тріщин, пухирів, плівок шлакових включень.
Стержні виготовляють діаметром від 40 до 125 мм прокатуванням із зносостійких сталей 50Г, 60Г, 65Г, С55. Стержні не повинні скручуватись і розламуватись на короткі шматки після зносу до технологічно допустимої межі (приблизно 30—50 мм).
У процесі роботи млинів на збагачувальних фабриках відбувається знос куль, стержнів, цильпепсів і футеровки млина у результаті тертя при ковзанні і перекочуванні подрібнювальних тіл у середовищі абразивного матеріалу, при ударах подрібнювальних тіл між собою і футеровкою. Інтенсивність зносу залежить від: властивостей сталі, з якої виготовлені кулі, стержні, цильпепси, футеровки; розмірів подрібнювальних тіл; абразивності, крупності і міцності матеріалу, що подрібнюється; способу подрібнення; агресивності середовища (кисле, лужне); профілю футеровки; швидкісного режиму роботи млина; розміру барабана млина; схеми подрібнення та ін.
При сухому подрібненні знос сталевих подрібнювальних тіл відбувається у основному за рахунок абразивної дії, тобто мікрорізання, мікродряпання металу частинками матеріалу, що подрібнюється, у вигляді стружки. При мокрому подрібненні абразивний знос доповнюється корозійним зносом: при подрібненні у агресивному середовищі корозійна складова зносу сталевих подрібнювальних тіл може складати від 10 до 60 % від загального зносу.
Знос подрібнювальних тіл на збагачувальних фабриках оцінюють їх питомою витратою на 1 т переробленої руди. Так питомі витрати куль складають 1,2—2,2 кг/т, стержнів — 0,4—0,5 кг/т, футеровки — 0,1—0,2 кг/т. Але такий показник, як витрати сталі на 1 т подрібненої руди, не є стабільним, тому що він пов'язаний з продуктивністю млина, яка, у свою чергу, залежить від властивостей руди. Більш надійним показником є витрата подрібнювальних тіл, віднесена до одиниці корисної енергії, витраченої на подрібнення. У цьому випадку середня витрата сталевих куль віднесена до 1 кВт·год корисної енергії складає 0,09 кг/кВт·год, стержнів — 0,12 кг/кВт·год.
Для компенсації зносу подрібнювальних тіл застосовується два способи довантаження: — регулярне — довантаження найбільш крупними подрібнюючими тілами (кулями, стержнями, рудною галькою) одного розміру; — раціонне — довантаження подрібнюючими тілами різних розмірів, при дотриманні визначеного співвідношення між масами тіл різних розмірів.