способ снятия напрессованного слоя при сухом тонком измельчении в шаровых барабанных мельницах

Формула изобретения

1. Способ снятия напрессованного слоя при сухом тонком измельчении в шаровых барабанных мельницах, включающий вращение барабана относительно продольной оси, отличающийся тем, что изменением положения оси вращения барабана относительно горизонта изменяют угол плоскости траектории движения мелющих шаров к образующей барабана.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поворот барабана при разгрузке производят до угла ссыпания измельченного материала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической и радиохимической промышленности и может применяться для измельчения твердых, в том числе токсичных и радиоактивных материалов, с размером частиц исходного материала 1,5 мм до получения фракций менее 10 мкм в барабанных шаровых мельницах.

Известны процессы сухого тонкого измельчения в шаровых барабанных мельницах с горизонтальной осью вращения (П.М. Сиденко. Измельчение в химической промышленности. М. Химия, 1968).

Из приведенного источника следует:

классификация процесса измельчения подразделяется на дробление и помол, при этом подразделение помола см. в таблице;

указано на тормозящие свойства уже измельченного материала, но не выведенного из процесса измельчения. "Последнее существенно заметно при тонком измельчении, когда в одной машине достигается высокая степень измельчения, доходящая до 100 и выше";

указана экономическая оценка измельчителей. "Она показывает, что современные машины для тонкого измельчения менее совершенны, чем машины для крупного, среднего и мелкого, и поэтому нуждаются в дальнейшем совершенствовании";

указано: "Из всех известных машин для тонкого измельчения основным являются барабанные мельницы".

Авторами изобретения установлено, что тормозящее свойство происходит не в рыхлом слое измельчаемого материала, а в плотном слое, образовавшемся на рабочей поверхности барабана, именуемом в описании "напрессованным слоем". Основным недостатком барабанных шаровых мельниц является то, что в процессе сухого тонкого измельчения образуется напрессованный слой на рабочей поверхности барабана, который резко снижает производительность мельницы, ведет к увеличению энергоемкости процесса и образует значительную задолженность при разгрузке мельницы, что не всегда допустимо. Известно, что для снятия напрессованного слоя с рабочей поверхности барабана и полной разгрузки измельченного материала (в частности, если материал дорогостоящий или токсичный) производят разборку мельницы и зачистку рабочей поверхности барабана с помощью скребков и щеток.

В ГНЦ РФ НИИАР были проведены испытания барабанной шаровой мельницы с параметрами:

Диаметр барабана, мм 200

Диаметр мелющих шаров, мм 25

Число оборотов барабана, об/мин 83

Исходным материалом для испытаний служил промытый и просушенный кварцевый песок с размером фракций 40 20 мкм. Цель испытаний получение конечного продукта с размером частиц 10 мкм. В результате испытаний было установлено: интенсивный процесс измельчения происходит в первые 15 20 мин, после чего процесс измельчения резко замедляется и за последующие 30 мин работы мельницы составляет не более 5% измельченной массы.

Можно предположить, что измельчение такого малого количества исходного материала происходило за счет соударения мелющих шаров, а рабочая поверхность барабана, изолированная напрессованным слоем, полностью исключена из процесса измельчения. Испытания показали, что покрытие рабочей поверхности барабана плотным напрессованным слоем легко определяется на слух, так как звучание ударов шаров становится глухим.

Цель изобретения заключается в создании конструкции барабанной шаровой мельницы периодического действия для сухого тонкого измельчения, не имеющей задолженности после разгрузки, разрешающей вопрос снятия напрессованного слоя во время работы и позволяющей производить измельчение твердых, в том числе токсичных и радиоактивных, материалов с размером частиц менее 1,5 мм.

Указанная цель достигается тем, что барабан мельницы разделен на две секции: приемную и рабочую решеткой с шагом между стержнями, меньшим диаметра шара, при этом длина рабочей секции составляет примерно 1/2 диаметра барабана. Конструкция барабана позволяет производить загрузку, измельчение и разгрузку с пристыкованным контейнером. Кроме этого, вал барабана консольно установлен на подшипниках в кронштейне, который позволяет производить разворот оси барабана в вертикальной плоскости на необходимый угол загрузки и разгрузки материала. Снятие напрессованного слоя, как и разгрузка, в предлагаемой конструкции достигается плавным поворотом оси барабана в вертикальной плоскости при непрерывном вращении барабана.

На чертеже изображена барабанная шаровая мельница периодического действия.

Мельница содержит привод разворота барабана 1, на валу которого закреплен кронштейн 2, несущий на себе привод вращения барабана 3, на валу которого консольно установлен барабан 4 с пристыкованным к нему контейнером 5, содержащим исходный материал 6. Барабан мельницы разделен решеткой 7 на две секции: рабочую с мелющими шарами 8 и приемную. На решетке со стороны приемной секции закреплены лопасти 9, создающие возможность подачи исходного и перетекаемого материала из приемной в рабочую секцию в процессе измельчения.

Мельница работает следующим образом. Разворотом с помощью привода 1 установить барабан 3 в исходное вертикальное положение и пристыковать к барабану контейнер 5 с исходным материалом 6.

Развернуть барабана на 180^o для подачи исходного материала из контейнера в рабочую секцию. Установить барабан в горизонтальное положение, после чего включить привод вращения барабана. Измельчение производить до образования напрессованного слоя, препятствующего нормальной работе измельчения.

Скорость образования указанного слоя зависит от многих факторов и определяется для каждого материала в зависимости от его свойств, энергии удара мелющих шаров и т.д.

По достижении толщины напрессованного слоя, тормозящего дальнейший процесс измельчения, произвести операцию его удаления, для чего необходимо осуществить медленный разворот оси барабана при работающем приводе вращения, на необходимый угол, повторить операцию загрузки продукта в рабочую секцию, после чего установить барабан в горизонтальное положение, продолжая вести процесс измельчения. Кратность повторения снятия напрессованного слоя зависит от свойств материала и степени измельчения.

Благодаря правильно выбранному отношению длины барабана L к его диаметру D при расчетно-необходимом объеме мелющих шаров и исходного материала при медленном развороте вращающегося барабана плоскость вращения шаров плавно перемещается по отношению к оси барабана, изменяя форму периметра самой плоскости вращения шаров, вследствие чего шары, находящиеся под действием центробежных сил, очищают рабочую поверхность барабана от напрессованного слоя. Разгрузку измельченного материала с отсутствием задолженности в мельнице необходимо произвести так же, как и при снятии напрессованного слоя: медленный разворот с вращением барабана в вертикальное исходное положение, после чего привод вращения барабана отключить и снять контейнер с измельченным материалом.