способ тонкого измельчения мягких пород и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ тонкого измельчения мягких пород, включающий загрузку породы в замкнутый объем, его герметизацию, дробление лопастями импеллера и вихревыми потоками среды, отличающийся тем, что измельчение породы осуществляют в турбулентном несжимаемом потоке жидкой среды.

2. Устройство для тонкого измельчения мягких пород, включающее камеру с импеллером и приводом под ней, отличающееся тем, что устройство имеет эксцентрический привод, соединенный с корпусом привода импеллера, закрепленного на оси с возможностью поворота в вертикальной плоскости на острый угол.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии измельчения мягких пород, в частности к способам тонкого измельчения в жидких средах, и может быть использовано в горнорудной, угольной, химической и других областях, например, для измельчения бурого угля в водной среде.

В технологии измельчения горных пород обычно применяют роторные дробилки или мельницы, состоящие из герметизируемого корпуса, импеллера в нижней его части и привода под корпусом, в которых материал, подлежащий дроблению, попадая в вихревой воздушный поток, создаваемый импеллером, во взвешенном состоянии ускоряется, перемещаясь вместе с потоком, причем за счет различного напора воздушного потока в центре и у стенок создается циркуляция частиц, что приводит к измельчению последних относительно друг друга [1]

Однако указанный способ имеет недостаточную эффективность измельчения за счет "залипания" частиц у стенок в верхней и особенно в нижней части дробилки в результате воздействия только центральных сил; большие энергетические затраты на измельчения до малых фракций за счет преодоления действия центробежных сил, что приводит к снижению циркуляции частиц и самоизмельчения относительно друг друга; значительные временные затраты на измельчение при снижении скорости вращения импеллера, что приводит лишь к частичному восстановлению циркуляции частиц, но малой эффективности самоизмельчения частиц, имеющих низкие скорости при соударениях, что в свою очередь не обеспечивает достаточную однородность готового продукта.

В результате снижается производительность.

Наиболее близким к предлагаемым способу и устройству техническим решением является технология измельчения и дробилка, состоящая из герметизируемого корпуса с дробящей лопастью, выполненной с дисбалансом, в нижней его части и приводом под корпусом, соединенным с дробящей лопастью скользящей вилкой, в которой дисбаланс импеллера приводит к увеличению производительности за счет колебания корпуса дробилки вдоль оси воздушного потока, создаваемого импеллером, что приводит лишь к частичному сбросу прижатых к стенкам дробилки частиц и соскальзыванию их на лопасти импеллера [1]

Это несколько снижает энергетические и временные затраты на дробления за счет дополнительного прохождения частиц, падающих с верхних частей стенок, через плоскость вращения импеллера.

Недостатками указанного способа и устройства являются значительное увеличение залипания в нижних зонах стенок дробилки за счет эффекта соскальзывания измельчаемого материала из верхних зон дробилки при вибрации, что приводит к образованию дополнительных слоев частиц, еще больше прижимающих дробимый материал из нижних зон к стенкам дробилки, что в свою очередь не обеспечивает требования однородности продукта.

Задачей изобретения является повышение производительности тонкого измельчения мягких пород в замкнутом объеме и достижение требуемой однородности за счет увеличения эффективности дробления.

Поставленная задача достигается тем, что измельчение породы осуществляют в турбулентном несжимаемом потоке жидкой среды, а также тем, что устройство имеет эксцентричный привод, соединенный с корпусом привода импеллера, закрепленного на оси с возможностью поворота в вертикальной плоскости на острый угол.

В результате осуществляется принципиально иной режим измельчения за счет формирования дополнительных зон дробления у стенок дробилки под воздействием жидкой среды в турбулентном потоке.

Предлагаемый способ соответствует критериям "Новизна", "Изобретательский уровень", "Промышленное применение".

На фиг. 1 изображена схема дробилки для измельчения, например, углей в водной среде; на фиг.2 схема процесса измельчения.

На опоре 1 шарнирным соединением 2 крепят электродвигатель 3, промвал 4 которого соединен с импеллером 5 камеры дробилки 6, закрывающейся со стороны, противоположной импеллеру, герметической крышкой 7. Электродвигатель 3 дробилки через тягу 8 шарнирными соединениями соединен с диском 9, закрепленным на валу 10 электродвигателя 11, который через диск и тягу создает отклонения корпуса дробилки от оси 12, перпендикулярной плоскости импеллера, на острый угол.

Способ реализуют следующим образом.

Бурый уголь вместе с водой загружается в камеру дробилки 6, после чего камера герметически закрывается крышкой 7, включается электродвигатель 3. При установившейся частоте вращения импеллера 5 частицы угля и воды за счет возрастающего действия центробежных сил начинают циркулировать и устремляются от центра камеры 6 к ее стенкам (фиг.2) по траекториям А В₁С₁ и А В₂С₂, стремясь занять всю свободную поверхность стенок; за счет трения слоев частиц и соударения с частицами воды происходит частичное измельчение, и эти измельченные частицы, поднимаясь по стенкам (участки траектории С₁D₁ и C₂D₂), ударяются о крышку 7, опять частично измельчаясь, и за счет инерции двигаются по крышке навстречу друг другу (участок траектории D₁E и D₂E), соударяясь попутно снова измельчаются и в центре камеры 6, где перестает действовать центробежная сила, под действием силы тяжести падают на плоскость вращения импеллера 5 (участок EF). Затем цикл повторяется. Но это касается в основном только слоев частиц в зонах, находящихся ближе к оси вращения импеллера. Что же касается пограничных с ними слоев и слоев в зонах, прилегающих к стенкам дробилки, то за счет давления на них наружных слоев и сил трения слоев о стенки дробилки происходит как бы "залипание" этих слоев, и измельчениe в них идет слишком медленно. Для увеличения результирующей силы в направлении сил тяжести в этих слоях и тем самым ускорения измельчения включают через тягово-дисковый механизм 8(9) другой электродвигатель (11), который раскачивает дробилку в вертикальной плоскости вокруг горизонтальной оси, параллельной плоскости вращения импеллера 5, отклоняясь влево и вправо на один и тот же острый угол (фиг.2). За счет таких колебаний дробилки периферийные слои под действием силы тяжести и поступательного характера движения камеры 6 преодолевают центробежные силы и падают на импеллер 5 по траекториям АВ₂С₂D₂E₂F и АВ₁С₁Е₁F при отклонении влево и по траекториям АВ₁С₁D₁E₁F и АВ₂С₂Е₂F при отклонении вправо. Таким образом в замкнутом объеме создаются турбулентные потоки частиц угля и воды, в которых происходит интенсивное измельчение, и ускоряется время возврата частиц в плоскости импеллера 5, что также ускоряет процесс дробления.

Если дробилка не отклоняется от оси, перпендикулярной плоскости импеллера 5, то на измельчаемую массу лопасти импеллера оказывается недостаточное воздействие за счет "залипания" частиц у стенок дробилки в результате действия на них центробежных сил, которые гораздо больше силы тяжести частиц, заключенных в оболочке из жидкости, стремящейся вернуть частицы в плоскость импеллера 5. Если дробилка отклоняется от оси, перпендикулярной плоскости импеллера 5, больше чем на острый угол, то вся увлажненная масса измельченных частиц сосредоточивается поочередно на одной из стенок дробилки, обнажая часть лопастей импеллера 5, что приводит к свободному вращения и недостаточному прохождению частиц через плоскость импеллера 5, а значит, к увеличению времени дробления и снижению производительности дробилки.

Как показывают результаты сравнительных экспериментов известной дробилки и предложенного технического решения, измельчения в водной среде, во-первых, снижают до минимума диссипативные потери энергии на нагрев измельчаемых частиц, а во-вторых, частицы воды при соударении с углем, учитывая упругие свойства и практическую несжимаемость воды, ускоряют процесс измельчения, что в свою очередь приводит к увеличению производительности дробилки (см. таблицу).

Как следует из данных таблицы, основным техническим преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом является повышение производительности и рост степени однородности продукта заданной фракции за счет дробления в турбулентном потоке жидкой среды.