Мельница мокрого рудного самоизмельчения с периферийной разгрузкой

 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, а именно к конструкции мельниц мокрого рудного самоизмельчения, и может быть использовано в золотодобывающей промышленности и при подготовке любых руд к обогащению. Мельница включает обечайку барабана, выполненную в виде горизонтально расположенного усеченного конуса с углом наклона образующей к горизонту до 6^o и окна с решетками, расположенными равномерно по боковой поверхности обечайки у основания усеченного конуса, загрузочную торцовую крышку, выполненную конической с углом конусности 150 - 170^o, снабженную загрузочным патрубком с внутренним диаметром (0,3 - 0,4) D от диаметра мельницы и пустотелой цапфой, опирающейся на 6 - 8 опорных роликов в качестве подшипников, разгрузочную торцовую крышку, выполненную конической с углом конусности 160 - 180^o, снабженную внутренним центральным дефлекторным кольцом и глухой консольной цапфой, опирающейся на 6 - 8 опорных роликов в качестве подшипников. Мельница мокрого рудного самоизмельчения с периферийной разгрузкой позволяет обеспечить более полную дезинтеграцию глины, более эффективное разрушение горной породы с повышенной избирательностью помола, повышение скорости вывода измельченного продукта, снижение шламообразования, повышение производительности, снижение расхода электроэнергии, большую экономию металла и технологичность при изготовлении оборудования. 2 з. п. ф-лы, 7 ил., 4 табл.

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, а именно к конструкции мельниц мокрого рудного самоизмельчения, в которых измельчение осуществляется крупными и средними кусками исходной руды, и может быть использовано в золотодобывающей промышленности и при подготовке любых руд к обогащению.

Известна мельница мокрого рудного самоизмельчения руд черных и цветных металлов, включающая барабан с загрузочным и разгрузочным устройствами и сборник готового продукта. Разгрузочное устройство представляет собой решетку, установленную вертикально на торцовой стороне вращающегося вокруг горизонтальной оси барабана [1] Недостатком этой мельницы является то, что при измельчении в ней руды происходит переизмельчение ценного компонента и рудного материала, обусловленное излишней длительности пребывания измельченного материала в барабанной мельнице. Следовательно, наблюдается и излишний перерасход электроэнергии. При этом наблюдаются трудности регулировки водного режима и обеспечения оптимальных условий рудоподготовки.

Все это вызывает снижение эффективности, производительности оборудования и качества готового продукта при измельчении рудного сырья и излишний расход электроэнергии на переизмельчение готового по крупности продукта.

Известна мельница рудного самоизмельчения, включающая барабан с загрузочным м разгрузочным устройствами и сборник готового по крупности измельченного продукта. Здесь разгрузочное устройство представляет собой трехъярусную решетку, установленную с торцовой стороны барабана, внутренний ярус которой диаметром (0,4 0,8) D от диаметра барабана выполнен "глухим", а средний ярус выполнен с коэффициентом "живого" сечения в пределах (0,1 0,4) D от диаметра барабана мельницы, при этом высота периферийного яруса решетки 0,05 от диаметра мельницы, а коэффициент "живого" сечения его определяют из соотношения K K_эЛ, где K коэффициент "живого" сечения периферийного яруса решетки; K_э коэффициент "живого" сечения периферийного яруса решетки эталонной мельницы с диаметром D и длиной барабана L равным D L 1 м (K_э 0,02 м^-1).

Недостатком этой мельницы является то, что, хотя она обеспечивает некоторое снижение за счет поддержания определенного уровня материала с размерами зерен мельче отверстий разгрузочной решетки, избежать в достаточной степени переизмельчения ценных компонентов нельзя, при этом наблюдается за счет демпфирования ударных усилий повышенным уровнем пульпы снижение производительности и эффективности работы оборудования.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату барабанная мельница, состоящая из цилиндрического барабана с торцевыми крышками и цапфами, которая снабжена сменной кольцевой поперечной перегородкой, установленной со стороны разгрузки у торцовой крышки, причем в последней по периметру выполнены сливные патрубки [3] При всех положительных сторонах этого устройства работа барабанной мельницы [3] характеризуется следующими недостатками.

Измельчаемый материал, поступающий в мельницу, из-за большой длины загрузочной цапфы требует для своего продвижения помощи дополнительных устройств в виде мощных спиралей внутри цапфы или иного принудительного усилия. Наличие кольцевой поперечной перегородки в разгрузочной зоне оказывает излишне большое торможение движению рудной загрузки вдоль рабочей зоны мельницы, в результате усиленное переизмельчение, перетир и повышенное ошламование как материала пустой породы, так и зерен тяжелых ценных минералов, в частности, золота, алмазов, платины и т.д. Крупные и средние по крупности зерна ценного компонента вынуждены накапливаться и пока не перейдут в крупность шламов не смогут поступить в сливную камеру разгрузочной части, так как наличие поперечной перегородки обеспечивает в барабане мельницы действие эффекта классификации по крупности.

Указанное вызывает повышенный расход электроэнергии на переизмельчение и снижение производительности мельницы, а в виду переошламования зерен ценных компонентов и пустой породы вызывает снижение степени извлечения ценных минералов в последующих операциях обогащения.

Как показала и наша практика использования подобных технических решений, ко всему указанному добавляется быстрая забивка металлическим скрапом вперемежку с куском руды кольцевого кармана, названного сливной камерой (эффект зависания и закупоривания сводообразованием выпускных отверстий).

Задача изобретения создание мельницы, работа которой характеризовалась бы достаточно высокой производительностью по большему количеству классов крупности, минимальной степенью ошламования ценных минералов при достаточно низком значении удельного расхода электроэнергии.

Задача достигается тем, что в мельнице мокрого рудного самоизмельчения, включающей загрузочную и разгрузочную торцевые крышки, барабан и разгрузочное устройство, выполненное в виде окон с решетками, сборник измельченного продукта, согласно изобретению обечайка барабана выполнена в виде горизонтально расположенного усеченного конуса с углом наклона образующей конусной поверхности 0 6^o к горизонту, а разгрузочные решетки окон расположены равномерно на боковой поверхности обечайки у основания усеченного конуса с общей площадью "живого" сечения, которое определяется из соотношения где S суммарная площадь "живого" сечения отверстий разгрузочных решеток, м²; К коэффициент динамического подобия, учитывающий изменение свойств руды при изменении ее крупности, К 0,6 1,2; Q объемная производительность мельницы, м^3oCч. D диаметр мельницы при установленной футеровке (в свету) на выходе руды из барабана, м.

Загрузочная торцовая крышка выполнена с углом конусности 150 170^o и снабжена загрузочным патрубком с внутренним диаметром (0,3 0,4) D от диаметра мельницы, загрузочный патрубок одновременно выполняет роль пустотелой цапфы, опирающейся на 6 8 опорных роликов в качестве подшипников.

Разгрузочная торцовая крышка выполнена конической с углом конусности 160 180^o, снабжена внутренним центральным конусом, выполняющим роль дефлекторного кольца, и опорной глухой консольной цапфой, опирающейся на 6 8 опорных роликов в качестве подшипников.

Количество разгрузочных окон и суммарная площадь их "живого" сечения экспериментально подобрано таким, при которых исключается образование "мертвых" зон в барабане и не снижается при этом жесткость конструкции мельницы.

Сопоставительный анализ предлагаемой мельницы и прототипа позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "новизна".

Сравнение с другими техническими решениями, включенными в "уровень техники" показало, что известно устройство для измельчения кускового и крупнозернистого рудного материала, в котором разгрузка измельченного материала происходит на цилиндрической поверхности [4 и 5] В этом устройстве подколосниковые балки расположены по всей цилиндрической поверхности барабана и разделены на неподвижные дистанционные стержни и колосниковые элементы.

Такая конструкция ненадежна в эксплуатации, особенно при значительном объеме барабана. Кроме того, при использовании ее для самоизмельчения руды циркулирующая нагрузка значительно увеличивается, что вызывает необходимость увеличения фронта классификации и грохочения.

В предлагаемой мельнице выполнение обечайки в виде усеченного конуса с углом образующей конусной поверхности 0 6^o к горизонту обеспечивает достаточно высокую скорость вывода измельченного продукта из зон интенсивного разрушения без излишнего переизмельчения и ошламования пустой породы и ценных минералов. При этом создаются оптимальные условия разрушения кусков и зерен руды до требуемой крупности, обеспечивается требуемое воздействие гидроабразивной среды для дезинтеграции глин и измельчения частиц руды силами трения.

Вышеуказанный эффект усиливается еще и тем, что разгрузочные решетки расположены равномерно по боковой поверхности обечайки у основания горизонтально расположенного усеченного конуса.

Указанное исключает образование "мертвых" зон в барабане и измельченный продукт разгружается равномерно. Все это способствует уменьшению циркулирующей нагрузки, повышает производительность и эффективность работы оборудования.

Предлагаемая конструкция мельницы характеризуется технологичностью изготовления, высокой механической прочностью, надежностью и жесткостью.

Сокращение времени пребывания продукта расчетной крупности в мельнице при отсутствии "мертвых" зон обеспечивает уменьшение величины удельного расхода электроэнергии на измельчение руды.

Диапазон угла конусности внутренней поверхности загрузочной торцовой крышки 150 170^o вполне достаточен для: отбрасывания кусков руды внутрь рабочего пространства мельницы при ее работе; обеспечения требуемой пространственной формы рабочей зоны и объема барабана при достаточной технологичности изготовления оборудования; обеспечения оптимального сочетания разрушающих сил при рудном самоизмельчении.

При уменьшении угла конусности излишне увеличивается скорость продольного перемещения рудной загрузки. При увеличении угла конусности выше 170^o коническая крышка переходит в плоскую, что потребует установки дополнительного дефлекторного кольца (как в мельнице сухого рудного самоизмельчения типа Аэрофол).

При крупности питания мельницы мельче 0,1 D от диаметра мельницы, выполняя экспериментально проверенное требование о минимальном диаметре пропускного отверстия, минимальный диаметр загрузочного патрубка принимается равным 0,1 x 3 0,3 от диаметра мельницы. При увеличении этого диаметра больше 0,4 D от диаметра мельницы загрузочное отверстие потребует резкого снижения заполнения рудой барабана мельницы, что снизит производительность оборудования.

Диапазон угла конусности внутренней поверхности обечайки барабана достаточен для: обеспечения требуемой скорости продольного передвижения руды в процессе ее самоизмельчения; приближения формы рабочего пространства к оптимальной, при которой наблюдается требуемое сочетание разрушающих сил при рудоподготовке;
повышение эффективности работы мельницы как рудоразмольного агрегата.

При увеличении угла наклона образующей конической поверхности более 6^o мельница переходит при работе в роль питателя, а не измельчителя. Если указанный угол становится равным 0^o, барабан мельницы становится стандартно цилиндрическим.

Диапазон угла конусности разгрузочной торцовой крышки достаточен для:
обеспечения эффективной работы мельницы, сама же разгрузочная крышка выполняет роль отбойной плиты, направляющей измельченную руду к разгрузочным окнам, а недоизмельченные куски руды внутрь рабочего пространства мельницы, чему дополнительно способствует установленный на разгрузочной торцовой крышке центральный конус;
обеспечения требуемой оптимальной пространственной формы рабочего пространства барабана мельницы;
обеспечения оптимального сочетания сил, разрушающих рудные куски, и повышение эффективности работы мельницы.

При уменьшении угла конусности нарушаются все оптимальные параметры кинематического и механического режима работы рудной загрузки и, как следствие, снижается производительность оборудования, качество измельченного продукта, а также повышается крупность помола и резко увеличивается объем циркулирующей нагрузки.

При конусности разгрузочной торцовой крышки 180^o крышка переходит в плоскую, что потребует установки дополнительного дефлекторного кольца, как в мельнице Аэрофол.

Вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 показан общий вид и разрез мельницы; на фиг. 2 разрез загрузочной торцовой крышки; на фиг. 3 общий вид загрузочной торцовой крышки, вид А на фиг.2; на фиг. 4 разрез барабана мельницы; на фиг. 5 - общий вид барабана с его торца; на фиг. 6 разрез разгрузочной торцовой крышки; на фиг.7 общий вид разгрузочной торцовой крышки
Мельница мокрого рудного самоизмельчения (фиг. 1) включает приемную воронку 1, загрузочный патрубок 2, который опирается по техническим соображениям на 6 8 роликоопор 3 в качестве подшипников (вместо подшипников скольжения), что уменьшает длину загрузочного патрубка 2, а последний является частью загрузочной торцовой крышки 4, которая болтами жестко соединена с коническим барабаном 5, у большего основания которого предусмотрены разгрузочные окна 6.

Барабан 5 болтами жестко соединен с разгрузочной глухой торцовой крышкой 7. Обе торцовые крышки укомплектованы ребрами жесткости 8. Сам же барабан 5 в сборе с торцовыми крышками помещен в бункеркороб 9, в который разгружается измельченный в мельнице рудный материал. Разгрузочная торцовая крышка 7 жестко соединена болтами с консольной цапфой 10, опирающейся на роликоопоры 3; на консольную цапфу 10 насажен шкив-маховик 11, которому передается вращение посредством текстропной клино-ременной передачи от привода (не показан).

Загрузочная торцовая крышка 4 (фиг. 2 и 3) выполнена с углом конусности 150-170^o и футерована коническими секторами бронеплит 12, которые крепятся к крышке вертикальными клинообразными лифтерами 13 и болтовыми соединениями. В центральной части загрузочной торцовой крышки 4 снаружи закреплен загрузочный патрубок 2, изнутри барабан 5 укомплектован дифлекторным кольцом 14 вокруг загрузочного отверстия для дополнительного отражения к центру барабана 5 от крышки 4 кусков зерен рудной загрузки при работе мельницы.

Барабан 5 (фиг. 4 и 5) представляет собой геометрически усеченный конус с наклоном образующей до 6^o к горизонту. Отношение большего диаметра D к его длине L принимается равным D:L 1:1 до 2:1 Изнутри барабан 5 футерован бронеплитами 15 и лифтерами 16, обеспечивающими защиту корпуса барабана 5 и рекомендуемую оптимальную форму рабочего пространства.

Разгрузочная торцовая крышка 7 (фиг. 6 и 7) сплошная (глухая) коническая с углом конусности 160 180^o, футерована секторами бронеплит 17 с вертикальными клиновидными лифтерами 18 по образу загрузочной торцовой крышки 4, укомплектована центральным конусом сварной или отлитой конструкции 19 и консольной опорой цапфой 10.

Привод мельницы включает электродвигатель, редуктор, клино-ременную или зубчатую передачу вращения от редуктора барабану мельницы. Шкив или венцовая шестерня привода может монтироваться либо на цапфе разгрузочной торцовой крышки (что предпочтительнее), либо на наружной стороне барабана ближе к загрузочной или разгрузочной крышкам.

Мельница работает следующим образом.

Посредством бункера с колосниковой решеткой, питателя и загрузочной воронки 1 через загрузочный патрубок (цапфу) 2 подается во вращающуюся на роликоопорах 3 мельницу исходная руда, крупностью мельче (0,1 0,15) D от диаметра барабана 5 мельницы и технологическая вода. Исходная руда футеровкой 12 и 13 и дефлекторным кольцом 14 загрузочной торцовой крышки 4 отбрасывается в рабочую зону барабана 5, где лифтерами и футеровкой барабана 15 и 16 (лифтеры 16 высотой 0,04 D от диаметра мельницы) руда поднимается за счет вращения мельницы и сцепления руды с футеровкой до тех пор, пока радиальная составляющая силы тяжести не превзойдет центробежную силу, после чего куски руды падают вниз, скатываются и скользят по поднимающейся вверх руде, ударяются и трутся друг о друга при постоянном перемешивании измельчаемого материала. Во время такого движения рудный материал измельчается путем раскалывания, раздавливания и истирания.

Измельченный материал проникает в нижнюю часть загрузки, где с помощью воды, вращения мельницы и конической поверхности футеровки 15 барабана 5 продвигается к разгрузочным окнам 6. Зерна измельченной руды, крупность которых мельче размера щелей разгрузочных решеток (окон) 6 вместе с водой проходят через щели, выгружаются из мельницы в сборник 9 и поступают на последующую переработку. Направление движения измельченного материала к разгрузочным решеткам совпадает с продольным несколько напорным движением всей рудной загрузки, что увеличивает скорость его вывода. В случае же наличия в исходной руде трудноразмывистой глины, последняя дезинтегрируется в зоне интенсивного гидроабразивного износа наклонной конической поверхности футеровки.

Для выполнения экспериментов была взята проба руды Тассеевского золоторудного месторождения. Руда представлена трещиноватыми окварцованными мелко- и среднезернистыми песчаниками, техногалечным конгломератом. Для руды характерна высокая степень окварцевания и окремнения пород. Жильные и породообразующие минералы представлены кварцем, карбонамами, полевыми шпатами, слюдами, присутствуют амфиболы, пироксены, акцессории. Руда пробы представляет собой убогосульфидную кварц-золотосодержащую породу. Прочность пород 104,4 МПа (брекчии и конгломераты) и 166,4 МПа (метасоматические окварцованные породы). Крепость по шкале Протодьяконова соответственно 9,4 и 13,0.

В процессе самоизмельчения наиболее прочные нетрещиноватые метасоматиты представляют собой измельчающую среду. Брекчиевые породы при измельчении в водной среде быстро разрушаются с образованием классов критической крупности, что отрицательно сказывается на процесс рудного самоизмельчения.

Сравнительные испытания моделей мельниц рудного самоизмельчения проводились с целью определения их основных технологических показателей при измельчении конкретной золотосодержащей руды.

Режимные и технологические параметры (частота вращения барабана мельницы 0,75 от критической скорости, степень заполнения барабана рудой 0,4 от вместимости и водный режим) были выдержаны постоянными для обоих мельниц.

Измельчение руды осуществлялось в замкнутом цикле с вибрационным грохотом. Размер отверстий сетки грохота 0,5 мм. Руда в процессе измельчения в мельницу поступала непрерывно. Верхний предел крупности руды исходного питания был постоянным и равным 0,1 D от диаметра мельницы, т.е. крупность руды принималась равной минус 70 мм (табл. 1). Размер щелей разгрузочной решетки был принят из механических соображений равным 6 мм, что при работе мельницы обеспечивал выход продукта мельче 5 мм. Массовая доля крупности минус 0,074 мм в разгрузке мельницы составляла в среднем 16,6%
Исследования проводились при оптимальных значениях производительности, величина которой для каждой мельницы определялась экспериментально при проведении предварительных опытов.

Сравнивались два типа конструкции мельниц: мельница мокрого рудного самоизмельчения известной конструкции с разгрузкой через решетку (ММР) и мельница мокрого рудного самоизмельчения с периферийной разгрузкой МПР (предлагаемая).

При сравнительных испытаниях водный режим по разгрузке мельницы поддерживался в пределах 67 70% твердого и величина коэффициента заполнения была равна 35 40% от вместимости.

Как показали испытания, эффективность измельчения руды в предлагаемой мельнице оказалась выше за счет:
увеличения скорости разгрузки;
исключения "мертвых" зон и вредной циркуляции рудной загрузки в рабочей зоне мельницы;
отсутствия внутрибарабанной циркуляции пульпы измельченной руды (в ММР внутрибарабанная циркуляция имеет место из-за наличия узла принудительной разгрузки (разгрузочная решетка пульпоподъемники-разгрузочная цапфа, при этом большая часть пульпы циркулирует по схеме: барабан-разгрузочная решетка-пульподъемник разгрузочная решетка-барабан) благодаря отсутствию вертикальной внутренней разгрузочной решетки, пульпоподъемников и пустотелой разгрузочной цапфы, т.е. стандартного узла разгрузки, и наличию разгрузочных окон, при этом повышается технологичность изготовления мельницы и снижается ее металлоемкость;
оптимального и эффективного обезвоживания процесса измельчения и отсутствия при этом демпфирующего эффекта воды в пульпе, при этом наблюдалась быстрая стабилизация процесса рудного самоизмельчения при пуске мельницы в работу.

Средние оптимальные ситовые характеристики продуктов измельчения и классификации приведены в табл. 2.

При измельчении руды в предлагаемой мельнице с периферийной разгрузкой (МПР) производительность по исходной руде возрастает на 40 50% (табл. 3), удельная производительность по классу минус 0,074 мм повышается на 40 46% Конечно, выход этого класса в разгрузке мельницы снизился в 1,2 1,4 раза, но в готовом (подрешетном) продукте грохота снижения выхода класса 0,074 мм замечено не было. Это косвенно указывает на снижение шламообразования.

Работа предлагаемой мельницы характеризуется снижением расхода электроэнергии на 7,1% и повышением эффективности измельчения на 50 60%
При измельчении руды в предлагаемой мельнице с периферийной разгрузкой в подрешетном продукте грохота зерен свободного золота наблюдалось на 3% больше при снижении выхода тонкодисперсного и пылевидного, т.е. наблюдалось снижение ошламования ценного компонента (табл. 4). Обогащение полученного измельченного продукта при этом позволило зафиксировать повышение извлечения ценного в концентрат на 2-2,5% по сравнением с измельчением руды в обычной мельнице мокрого рудного самоизмельчения с разгрузкой через вертикальную решетку (ММР). Измельчение золотосодержащих и иных руд в предлагаемой мельнице с периферийной разгрузкой технически возможно, технологично и эффективно.

Проведенные испытания подтвердили соответствие предлагаемого критерию "промышленная применимость".

Использование предлагаемой мельницы обеспечит:
более полную дезинтеграцию глины, содержащейся в руде;
более эффективное разрушение измельчаемой горной породы с повышенной избирательностью помола;
повышение скорости вывода измельченного продукта расчетной крупности из зон интенсивного разрушения, а следовательно, снижение ошламования пустой породы и ценного минерала;
повышение производительности и эффективности работы оборудования.

В настоящее время согласован вопрос о разработке рабочего проекта и изготовления партии предлагаемой мельницы на заводе МЗТМ им. Куйбышева, г. Иркутск для переработки золотосодержащих руд коренных месторождений Восточной Сибири и Приморского края.

Формула изобретения

1. Мельница мокрого рудного самоизмельчения, включающая барабан с загрузочной и разгрузочной торцевыми крышками, разгрузочное устройство в виде окон и сборник измельченного продукта, отличающаяся тем, что обечайка барабана выполнена в виде горизонтально расположенного усеченного конуса с углом наклона образующей конусной поверхности к горизонту до 6^o, а окна выполнены с решетками равномерно по боковой поверхности обечайки у основания усеченного конуса с общей площадью живого сечения, определяемой из соотношения

где S суммарная площадь жидкого сечения решеток, м²;
K коэффициент динамического подобия;
Q объемная производительность мельницы, м³/ч;
D диаметр мельницы с футеровкой в свету на выходе руды из барабана, м.

2. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что загрузочная торцевая крышка выполнена конической с углом конусности 150 170^o, снабжена загрузочным патрубком с внутренним диаметром (0,3 0,4) D от диаметра мельницы и имеет пустотелую цапфу, опирающуюся на 6 8 опорных роликов в качестве подшипников.

3. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что разгрузочная торцевая крышка выполнена конической с углом конусности 160 180^o, снабжена внутренним центральным коническим дефлекторным кольцом и имеет опорную глухую консольную цапфу, опирающуюся на 6 8 опорных роликов в качестве подшипников.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10