Струйная мельница
Полезная модель относится к технике тонкого измельчения твердых материалов и преимущественно предназначено для измельчения руд и других неоднородных по составу материалов с целью извлечения из них полезных составляющих сухим способом.
Предложена струйная мельница (1), содержащая патрубки (11) и (12) для подвода исходного материала, помольную камеру (2), инжекторы (3) и (4) с приемными камерами (7) и (8) и разгонными трубками (9) и (10), входящими в помольную камеру (2), выходной патрубок (13) помольной камеры, классификатор (14) частиц, установленный в выходном патрубке (13), СВЧ-камеру (23), трубопровод (22) для подвода исходного материала, установленный в СВЧ-камере (23) и соединенный с патрубками (11) и (12) для подвода исходного материала, которая согласно полезной модели снабжена приспособлением (30) для охлаждения исходного материала, установленным в трубопроводе (22) на входе и/или выходе СВЧ-камеры (23).
Технический результат состоит в повышении эффекта разупрочнения частиц исходного материала (руды) за счет повышения разности температур между нагреваемыми СВЧ-излучением металлическими составляющими руды и охлаждаемой горной породой, обуславливающей возникновение трещин в местах контакта металлических составляющих и горной породой. 3 з.п. ф-лы, 2 илл.
Полезная модель относится к технике измельчения твердых материалов и может быть применена при измельчении руд и шлаков с целью последующего извлечения из них металлов сухим способом.
Известна струйная противоточная мельница, содержащая питающий патрубок, помольную камеру, инжекторы с приемными камерами и разгонными трубками, выходной патрубок и соединенный с ним классификатор частиц (см. авт. свид. СССР №886985, В02С 19/02, 1981).
Недостатком известной струйной мельницы является то, что она практически непригодна для целей измельчения таких твердых материалов как руда или шлаки, которые в своем составе содержат разнородные по плотности материалы (например, окислы металлов и порода, в которой они содержатся). Это обусловлено тем, что в известных струйных мельницах используются классификаторы частиц, которые разделяют частицы измельченного материала в восходящем потоке воздуха по разнице их веса. В случае измельчения, например, руды в помольную камеру из классификатора для доизмельчения поступают не только крупные частицы материала малой плотности (например, частицы породы), но и мелкие частицы материала повышенной плотности (например, частицы окислов металлов). Это приводит к дополнительным затратам энергии, обусловленным многократным возвратом в помольную камеру из классификатора частиц материалов повышенной плотности.
Наиболее близкой предлагаемой струйной мельнице по совокупности существенных признаков является струйная мельница, содержащая патрубки для подвода исходного материала, помольную камеру, выходной патрубок помольной камеры, классификатор частиц, установленный в выходном патрубке, СВЧ-камеру, в которой установлен трубопровод для подвода исходного сыпучего
материала, соединенный с патрубками для подвода исходного материала (см. патент на ПМ РФ №70822U1, В02С 19/06, 2007 г.).
В известной струйной мельнице, принятой за прототип, благодаря обработке исходного сыпучего материала, например, частиц руды СВЧ-излучением содержащиеся в руде частицы окислов металлов или их сернистые соединения быстро разогреваются до температуры 50-150°С. При этом сама горная порода, содержащая эти частицы, не разогревается. Вследствие термического расширения частиц окислов металлов или их сернистых соединений в местах контакта их с горной породой возникают механические напряжения, которые приводят к образованию трещин, разупрочняющих частицы исходного материала руды. Это приводит к резкому снижению затрат энергии на измельчение частиц руды и способствует высвобождению частиц окислов металлов и их сернистых соединений из материала горной породы.
Задача полезной модели состояла в усилении эффекта разупрочнения частиц исходного материала (руды или подобного неоднородного по свойствам составляющих веществ материала).
Эта задача решается тем, что предложена струйная мельница, содержащая патрубки для подвода исходного материала, помольную камеру, инжекторы с приемными камерами и разгонными трубками, входящими в помольную камеру, выходной патрубок помольной камеры, классификатор частиц, установленный в выходном патрубке, СВЧ-камеру, трубопровод, установленный в СВЧ-камере и соединенный с патрубками для подвода исходного материала, которая согласно полезной модели снабжена приспособлением для охлаждения исходного сыпучего материала, установленным в трубопроводе для подвода исходного сыпучего материала на входе и/или выходе СВЧ-камеры.
В качестве приспособления для охлаждения может быть использована воздушная турбохолодильная машина, вырабатываемый которой охлажденный воздух подается в трубопровод для подвода исходного сыпучего материала на входе и/или выходе СВЧ-камеры.
Благодаря тому, что в предлагаемой струйной мельнице практически одновременно осуществляется разогрев металлических составляющих частиц исходного материала (до 50-150°С) и охлаждение (до -5°С) их внешней оболочки происходит усиление эффекта увеличения механических напряжений в местах контакта металлических составляющих и горной породы с образованием трещин, разупрочняющих частицы исходного материала. В этом и состоит технический результат от использования полезной модели.
Другим отличием струйной мельницы является то, что дно помольной камеры снабжено патрубком для разгрузки ее от частиц повышенной плотности, скапливающихся на дне, в котором установлен шнек для разгрузки и запирания патрубка, приводимый во вращение от управляемого электродвигателя. Это обеспечивает периодический или непрерывный вывод из помольной камеры частиц повышенной плотности, которые представляют собой преимущественно частицы окислов металлов или их сернистых соединений, высвобождаемые из частиц руды при ее измельчении в помольной камере.
Еще одним отличием струйной мельницы является то, что она снабжена бункером для загрузки мельницы исходным сыпучим материалом, соединенным с трубопроводом для подвода исходного сыпучего материала посредством соединительного канала, в котором установлен шнек для перемещения исходного материала и запирания соединительного клапана. Наличие этого шнека препятствует обратному проскоку охлажденного потока воздуха, подаваемого в трубопровод для подвода исходного сыпучего материала до и/или после СВЧ-камеры.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена частично схематично и частично в разрезе предлагаемая струйная мельница.
На фиг.2 изображен вариант выполнения струйной мельницы с использованием в качестве хладоагента охлажденного воздуха, подаваемого от воздушной турбохолодильной машины.
Предлагаемое устройство содержит струйную мельницу 1, включающую помольную камеру 2, инжекторы 3 и 4 с каналами 5 и 6 для подвода сжатого газа (воздуха), приемными камерами 7 и 8 и разгонными трубками 9 и 10, введенными в помольную камеру 2. Устройство также содержит патрубки 11 и 12 для подвода исходного сыпучего материала, соединенные с приемными камерами 7 и 8 инжекторов 3 и 4, патрубок 13 для вывода измельченного материала в потоке газа и классификатор 14 частиц, установленный в патрубке 13 для вывода измельченного материала. Классификатор 14 частиц имеет канал 15 для вывода газового потока, содержащего легкие частицы измельченного материала, в котором установлен циклон 16 для их улавливания. На выходе циклона 16 могут быть установлены другие известные средства пылеулавливания. Классификатор 14 частиц имеет также два канала 17 и 18 для возврата на доизмельчение тяжелых частиц, соединенных с приемными камерами 7 и 8 инжекторов 3 и 4. Дно помольной камеры 2 снабжено патрубком 19 для разгрузки ее от частиц повышенной плотности, в котором установлен шнек 20 для разгрузки и запирания патрубка 19, приводимый во вращение от управляемого электродвигателя 21. Патрубки 11 и 12 для подвода исходного сыпучего материала соединены с общим трубопроводом 22 для подвода исходного сыпучего материала, установленным в резонансной СВЧ-камере 23, которая с помощью волновода 24 соединена с генератором 25 СВЧ-излучения. Трубопровод 22 выполнен из материала прозрачного для СВЧ-излучения, например из керамики. На входе трубопровода 22 установлен бункер 26 для загрузки мельницы 1 исходным сыпучим материалом, который соединен с трубопроводом 22 посредством соединительного канала 27 с установленным в нем шнеком 28 для перемещения материала из бункера 26 в трубопровод 22. Шнек 28 снабжен управляемым электродвигателем 29, приводящим шнек 28 во вращение. На входе и/или выходе СВЧ-камеры 23 на трубопроводе 22 для подвода исходного сыпучего материала установлено приспособление 30 для охлаждения исходного сыпучего материала. В качестве такого приспособления может быть использовано любое известное устройство для охлаждения, например, термоэлектрический холодильник. В
предпочтительном варианте выполнения мельницы в качестве приспособления 30 для охлаждения может быть использована известная воздушная турбохолодильная машина, охлажденный воздух с выхода которой подается непосредственно в трубопровод 22 для подвода исходного сыпучего материала по патрубку 31 (см. фиг.2).
Изображенное на фиг.2 устройство отличается от описанного выше тем, что в качестве приспособления 30 для охлаждения использована воздушная турбохолодильная машина, выход которой с помощью патрубка 31 соединен с трубопроводом 22 для подвода исходного сыпучего материала. Патрубок 31 может быть установлен как на входе трубопровода 22 в СВЧ-камеру, так и на выходе.
Описанное выше устройство работает следующим образом.
Предварительно измельченный, например, с помощью конусной дробилки мелкого дробления исходный материал, например, хромовая руда, содержащая частицы размерами от 2 до 10 мм, загружается в бункер 26 (фиг.1). Одновременно включается генератор 25 СВЧ-излучения и приспособление 30 для охлаждения. После выхода СВЧ-камеры 23 и приспособления 30 для охлаждения на рабочий режим с помощью электродвигателя 29 приводится во вращение шнек 28, установленный в соединительном канале 27, под действием СВЧ-излучения включения окислов металла, заключенные в горную породу нагреваются до температуры 50-100°С. При этом сама горная порода не нагревается, а напротив, охлаждается с помощью приспособления 30 для охлаждения. При использовании воздушной турбохолодильной машины горная порода может охлаждаться до -5°С. На границах включений окислов металлов и горной породы возникает перепад температур, который приводит к возникновению механических напряжений, обусловленных сжатием горной породы и термическим расширением частиц окислов металлов. Вследствие этих напряжений на границе включений окислов металла и горной породы возникают трещины, которые приводят к разупрочнению частиц руды и облегчают последующее их разрушение в струйной мельнице 1. Исходный сыпучий материал, подвергнутый воздействию СВЧ-
излучения и охлаждения по патрубкам 11 и 12 поступает в приемные камеры 7 и 8, где подхватывается потоками сжатого воздуха, подаваемого в инжекторы 3 и 4, и поступают в разгонные трубы 9 и 10, в которых они разгоняются в потоках сжатого воздуха до скоростей 100-300 м/сек. Струи частиц руды в потоках сжатого воздуха, выходящие из разгонных трубок 9 и 10, сталкиваются в центре помольной камеры 2, где происходит их разрушение под действием соударения и трения между собой. При этом, поскольку на границе раздела включений окислов металла и горной породы предварительно под воздействием СВЧ-излучения и охлаждения образовались трещины, то при соударении частиц руды и взаимного их трения включения окислов металлов (или их сернистых соединений) освобождаются от оболочки горной породы. Подхваченные воздушным потоком частицы измельченного в помольной камере 2 материала по выходному патрубку 13 поступают в классификатор 14. Скорости газовых потоков в помольной камере 2 и классификаторе 14 подбираются таким образом, чтобы из классификатора 14 по каналу 15 в циклон 16 выводились только мелкие частицы вещества, имеющего меньший удельный вес. Как правило, удельный вес вещества горной породы, входящей в состав руды, меньше удельного веса окислов или сернистых соединений металлов, входящих в состав руды. Вследствие этого по каналу 15 из классификатора 14 с газовым потоком при надлежащем выборе скорости газового потока будут выноситься мелкие частицы пустой горной породы. Крупные частицы горной породы, которые могут еще содержать включения окислов металлов или их сернистых соединений, и мелкие и крупные частицы окислов металлов или их сернистых соединений будут оседать на стенках классификатора 14 и под действием сил гравитации по каналам 17 и 18 возвращаться в приемные камеры 7 и 8 помольной камеры 2 для доизмельчения. Скапливающиеся на дне помольной камеры 2 частицы веществ повышенной плотности (окислы металлов или их сернистые соединения) периодически с помощью шнека 20 по выходному патрубку 19 выводятся из помольной камеры и поступают на дальнейшую металлургическую переработку.
Работа варианта устройства, изображенного на фиг.2, отличается от работы устройства, изображенного на фиг.1 только тем, что поступающий по патрубку 31 холодный воздух от воздушной турбохолодильной машины 30 выполняет не только функции охлаждения исходного сыпучего материала, но и транспортировки его по патрубкам 11 и 12 в приемные камеры 7 и 8.
1. Струйная мельница, содержащая патрубки для подвода исходного материала, помольную камеру, инжекторы с приемными камерами и разгонными трубками, входящими в помольную камеру, выходной патрубок помольной камеры, классификатор частиц, установленный в выходном патрубке, СВЧ-камеру, трубопровод для подвода исходного сыпучего материала, установленный в СВЧ-камере и соединенный с патрубками для подвода исходного материала, отличающаяся тем, что она снабжена приспособлением для охлаждения исходного сыпучего материала, установленным в трубопроводе для подвода исходного сыпучего материала на входе и/или выходе СВЧ-камеры.
2. Струйная мельница по п.1, отличающаяся тем, что в качестве приспособления для охлаждения использована воздушная турбохолодильная машина, подающая охлажденный воздух в трубопровод для подвода исходного сыпучего материала на входе и/или выходе СВЧ-камеры.
3. Струйная мельница по п.1 или 2, отличающаяся тем, что дно помольной камеры снабжено патрубком для разгрузки ее от частиц повышенной плотности, в котором установлен шнек для разгрузки и запирания патрубка, приводимый во вращение от управляемого электродвигателя.
4. Струйная мельница по п.3, отличающаяся тем, что она снабжена бункером для загрузки мельницы исходным сыпучим материалом, соединенным с трубопроводом для подвода исходного сыпучего материала посредством соединительного канала, в котором установлен шнек для перемещения исходного материала и запирания соединительного клапана.
