RU2034656C1 - Method of fine grinding of soft rocks and device for its accomplishment - Google Patents

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: rock with liquid is charged into the crusher chamber, hermetically closed with cover, impeller drive electric motor is switched on, and the process of crushing and grinding is started. After steady state of impeller rotation is attained, an additional electric motor is switched on, which through a tractive disk mechanism is connected to the impeller drive electric motor or crusher body, which deflects the crusher from the vertical axis through an acute angle, thus creating a turbulent flow of ground particles and liquid particles. Provision of liquid, for example water, in the chamber and taking into account its elastic properties and practical incompressibility the grinding process is accelerated at collision and attrition of liquid particles with rock particles. EFFECT: facilitated procedure. 2 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

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. The invention relates to the technology of grinding soft rocks, in particular to methods of fine grinding in liquid media, and can be used in mining, coal, chemical and other fields, for example, for grinding brown coal in an aqueous medium.

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.In rock grinding technology, rotary crushers or mills are usually used, consisting of a pressurized casing, an impeller in its lower part and a drive under the casing, in which the material to be crushed, getting into the vortex air flow created by the impeller, is accelerated in suspension, moving together with a flow, moreover, due to the different pressure of the air flow in the center and near the walls, a circulation of particles is created, which leads to grinding of the latter relative to each other [1]
However, this method has insufficient grinding efficiency due to "sticking" of particles at the walls in the upper and especially in the lower part of the crusher as a result of the influence of only central forces; high energy costs for grinding to small fractions due to overcoming the action of centrifugal forces, which leads to a decrease in particle circulation and self-grinding relative to each other; significant time costs for grinding with a decrease in the speed of rotation of the impeller, which leads only to a partial restoration of the circulation of particles, but low efficiency of self-grinding of particles having low speeds in collisions, which in turn does not provide sufficient uniformity of the finished product.

В результате снижается производительность. As a result, performance is reduced.

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.Closest to the proposed method and device, the technical solution is grinding technology and a crusher consisting of a sealed housing with a crushing blade made with an imbalance in its lower part and a drive under the housing connected to the crushing blade with a sliding fork, in which the imbalance of the impeller increases productivity due to the oscillation of the crusher body along the axis of the air flow created by the impeller, which leads only to a partial discharge of particles and nipples pressed against the walls of the crusher licking them onto the impeller blades [1]
This somewhat reduces the energy and time costs of crushing due to the additional passage of particles falling from the upper parts of the walls through the plane of rotation of the impeller.

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. The disadvantages of this method and device are a significant increase in sticking in the lower zones of the crusher walls due to the sliding effect of the crushed material from the upper zones of the crusher during vibration, which leads to the formation of additional layers of particles that press the crushed material from the lower zones to the crusher walls even more, which the queue does not meet the requirements for product uniformity.

Задачей изобретения является повышение производительности тонкого измельчения мягких пород в замкнутом объеме и достижение требуемой однородности за счет увеличения эффективности дробления. The objective of the invention is to increase the performance of fine grinding of soft rocks in a confined space and achieve the required uniformity by increasing the efficiency of crushing.

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. The task is achieved by the fact that the grinding of the rock is carried out in a turbulent incompressible flow of a liquid medium, and also by the fact that the device has an eccentric drive connected to the drive housing of the impeller, mounted on an axis with the possibility of rotation in a vertical plane by an acute angle.

В результате осуществляется принципиально иной режим измельчения за счет формирования дополнительных зон дробления у стенок дробилки под воздействием жидкой среды в турбулентном потоке. As a result, a fundamentally different grinding regime is implemented due to the formation of additional crushing zones near the crusher walls under the influence of a liquid medium in a turbulent flow.

Предлагаемый способ соответствует критериям "Новизна", "Изобретательский уровень", "Промышленное применение". The proposed method meets the criteria of "Novelty", "Inventive step", "Industrial application".

На фиг. 1 изображена схема дробилки для измельчения, например, углей в водной среде; на фиг.2 схема процесса измельчения. In FIG. 1 shows a diagram of a crusher for grinding, for example, coal in an aqueous medium; figure 2 diagram of the grinding process.

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. An electric motor 3 is mounted on a support 1 by a swivel joint 2, the gap 4 of which is connected to the impeller 5 of the chamber of the crusher 6, which is closed from the opposite side of the impeller by a hermetic cover 7. The electric motor 3 of the crusher is connected through a rod 8 by hinge joints to a disk 9 mounted on the shaft 10 of the electric motor 11, which through the disk and traction creates deviations of the crusher body from the axis 12, perpendicular to the plane of the impeller, by an acute angle.

Способ реализуют следующим образом. The method is implemented as follows.

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 α (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.Brown coal together with water is loaded into the chamber of the crusher 6, after which the chamber is hermetically sealed with a cover 7, the electric motor 3 is turned on. At a steady speed of the impeller 5, particles of coal and water due to the increasing action of centrifugal forces begin to circulate and rush from the center of the chamber 6 to its walls (Fig.2) along the trajectories A B ₁ C ₁ and A B ₂ C ₂ , trying to occupy the entire free surface of the walls; due to the friction of the layers of particles and collision with water particles, partial grinding occurs, and these crushed particles, rising along the walls (sections of the trajectory C ₁ D ₁ and C ₂ D ₂ ), hit the lid 7, again partially crushed, and move due to inertia along the lid towards each other (a section of the trajectory D ₁ E and D ₂ E), colliding along the way again crushed and in the center of the chamber 6, where the centrifugal force ceases to act, they fall on the plane of rotation of the impeller 5 under the influence of gravity (section EF). Then the cycle repeats. But this applies mainly only to layers of particles in areas located closer to the axis of rotation of the impeller. As for the layers and layers adjacent to them in the zones adjacent to the crusher walls, due to the pressure of the outer layers and the friction forces of the layers on the crusher walls, these layers seem to “stick”, and grinding in them is too slow. To increase the resulting force in the direction of gravity in these layers and thereby accelerate grinding, another electric motor (11), which swings the crusher in a vertical plane around a horizontal axis parallel to the plane of rotation of the impeller 5, deflecting to the left, is turned on through the traction-disk mechanism 8 (9) and to the right by the same acute angle α (figure 2). Due to such oscillations of the crusher, the peripheral layers overcome the centrifugal forces under the influence of gravity and the progressive nature of the movement of the chamber 6 and fall on the impeller 5 along the paths AB ₂ C ₂ D ₂ E ₂ F and AB ₁ C ₁ E ₁ F when deflected to the left and along the paths AB ₁ C ₁ D ₁ E ₁ F and AB ₂ C ₂ E ₂ F when deviated to the right. Thus, in a closed volume, turbulent flows of particles of coal and water are created, in which intensive grinding occurs, and the return time of particles in the plane of the impeller 5 is accelerated, which also accelerates the crushing process.

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. If the crusher does not deviate from the axis perpendicular to the plane of the impeller 5, then the crushed mass of the impeller blade is not sufficiently affected by the "sticking" of particles at the walls of the crusher as a result of centrifugal forces that are much greater than the gravity of the particles enclosed in the shell of the liquid tending to return particles to the plane of impeller 5. If the crusher deviates from the axis perpendicular to the plane of impeller 5 by more than an acute angle, then the entire moistened mass of the crushed particles is concentrated tsya alternately on one of the walls of the crusher, exposing part of the impeller blades 5, which leads to insufficient free rotation and the passage of particles through the plane of the impeller 5, and hence to increase the crushing time and reduced productivity crusher.

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). As the results of comparative experiments of the known crusher and the proposed technical solution show, grinding in an aqueous medium, firstly, reduces to a minimum the dissipative energy losses due to heating of the crushed particles, and secondly, water particles during collision with coal, taking into account the elastic properties and practical incompressibility water, accelerate the grinding process, which in turn leads to an increase in crusher productivity (see table).

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. As follows from the table, the main technical advantage of the proposed technical solution compared to the prototype is to increase productivity and increase the degree of uniformity of the product of a given fraction due to crushing in a turbulent flow of a liquid medium.

Claims (2)

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. 1. The method of fine grinding of soft rocks, including loading the rock into a closed volume, its sealing, crushing by the impeller blades and the vortex flows of the medium, characterized in that the grinding of the rock is carried out in a turbulent incompressible flow of a liquid medium. 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. 2. Device for fine grinding of soft rocks, including a chamber with an impeller and a drive under it, characterized in that the device has an eccentric drive connected to the drive body of the impeller, mounted on an axis with the possibility of rotation in a vertical plane by an acute angle.

Images