RU2726897C1 - Method for disintegration of lump raw material - Google Patents

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention relates to a method of fine grinding, which can be used in chemical, construction and other industries for processing solid lumps, in particular wastes of chemical industries, for example, fluoroanhydrite. Method consists in supply of lump raw material into confined space of grinding chamber, destruction of pieces of raw material and extraction of disintegrated raw material from side opening in working chamber and from its bottom part, wherein inside the grinding chamber there are vertically arranged two parallel discs on the facing each other planes of which are radially fixed with gaps relative to each other destructing elements-beats, and raw material destruction is performed by imparting its particles with centrifugal acceleration due to rotation of one of the disks and collision of particles with side wall of working chamber and destructive elements-beats. Also, in the working chamber there is additionally created a high-speed air flow directed from the loading hole to the unloading hole. To create a velocity flow, the surfaces of the movable and fixed discs facing each other are made in the form of trays facing each other with concave surfaces, wherein the recess in the plates is made in form of surfaces of truncated cones intersecting generatrix surfaces. Ventilation radial air flow in the gaps between impact beats is initiated by placing on the periphery of the periphery of the movable disc of the vanes, which are uniformly distributed on said surface and mechanically connected to it, wherein in said blades bending is made, directed towards disc rotation. Housing of grinding chamber is made in form of spiral coil, in head part of which discharge pipe is made, which output channel is directed tangentially to the working disk rotation direction and is made in the form of Laval nozzle.EFFECT: method increases output and reduces dispersion of the material to be crushed.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к способам и устройствам для тонкого измельчения, смешивания, горизонтального и вертикального транспортирования, и механической активации материалов, в том числе с наноструктурой, и может быть использовано в химической, строительной и других отраслях промышленности, для переработке твердого кускового сырья, в частности отходов химических производств, например фторангидрита, к дезинтеграции кусковой горной массы, которая содержит частицы полезного компонента в обособленном виде, или в породных сростках. The invention relates to methods and devices for fine grinding, mixing, horizontal and vertical transportation, and mechanical activation of materials, including those with a nanostructure, and can be used in chemical, construction and other industries for processing solid lump raw materials, in particular waste chemical production, such as fluoroanhydrite, to the disintegration of lumpy rock mass, which contains particles of the useful component in isolation, or in rock aggregates.

Известен способ обогащения сырья с металлическими включениями. Способ включает подачу исходного сырья в пространство рабочей камеры, которая имеет донную часть и крышку, воздействие разрушающими элементами, распределение на компоненты, которые содержат и не содержат металл (И. М. Келина "Обогащение руд", М.: Недра, 1979 г., с.93).A known method of enrichment of raw materials with metallic inclusions. The method includes the supply of raw materials into the space of the working chamber, which has a bottom part and a cover, exposure to destructive elements, distribution into components that contain and do not contain metal (IM Kelina "Enrichment of ores", M .: Nedra, 1979 , p.93).

Недостатком известного способа является его низкая производительность из-за цикличности технологического цикла дезинтеграции. Способ имеет ограниченное применение, так как он позволяет разделять исходное сырье, которое характеризуется низкой прочностью, или сырье, которое представлено сростками из крепких и малокрепких компонентов.The disadvantage of this method is its low productivity due to the cyclical nature of the technological cycle of disintegration. The method has limited application, since it allows separating the feedstock, which is characterized by low strength, or the feedstock, which is represented by aggregates of strong and weak components.

Способ требует предварительной подготовки исходного сырья, что отрицательно сказывается на себестоимости конечного товарного продукта.The method requires preliminary preparation of the feedstock, which negatively affects the cost of the final marketable product.

Известен способ дезинтеграции кускового сырья, который реализуется в способе обогащения сырья с металлическими включениями.The known method of disintegration of lumpy raw materials, which is implemented in the method of enrichment of raw materials with metal inclusions.

Известный способ включает подачу кускового сырья в ограниченное пространство рабочей камеры, воздействие на сырье в донной части разрушающими элементами, дезинтеграцию сырья и придание его частицам центробежного ускорения до столкновения их с боковой стенкой рабочей камеры и ее крышкой, извлечение дезинтегрованного сырья из бокового проема в рабочей камере и из ее донной части (Патент Украины на изобретение № 64672).The known method includes feeding lumpy raw materials into a limited space of the working chamber, affecting the raw materials in the bottom part with destructive elements, disintegrating the raw materials and imparting centrifugal acceleration to the particles before colliding with the side wall of the working chamber and its lid, removing disintegrated raw materials from the side opening in the working chamber and from its bottom (Patent of Ukraine for invention No. 64672).

Недостатком известного способа является то, что при дезинтеграции сырья, которое состоит из высокопрочных частиц, процесс их разрушения занимает продолжительный период времени.The disadvantage of this method is that the disintegration of raw materials, which consists of high-strength particles, the process of their destruction takes a long period of time.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ, описанный в патенте (SU 1704821 A1, МПК B02C 13/22, опубл. 15.01.1991). Дисмембратор, реализующий способ-прототип содержит корпус, внутри которого вертикально расположены ротор и неподвижный диск с концентрично установленными рядами штифтов, загрузочный и выгрузной патрубки. При этом штифты, распределены на подвижном диске по окружности, расположенной ближе к центру диска, и выполнены в поперечном сечении в виде прямоугольной формы. Остальные штифты, установленные на подвижном диске распределены равномерно по концентрическим окружностям, удаленным от центральной части диска выполнены в виде трапециевидной формы с углом наклона рабочих плоскостей к радиальной плоскости 4-6°. Штифты, расположенные на концентрических окружностях неподвижного диска выполнены в форме равнобочной трапеции с вогнутыми боковыми сторонами 9, центр кривизны которых расположен над меньшим основанием на расстоянии, равном 0,6-0,8 высоты трапеции, а радиус составляет 2,5-3,0 ее высоты.The closest technical solution, selected as a prototype, is the method described in the patent (SU 1704821 A1, IPC B02C 13/22, publ. 15.01.1991). The dismembrator, which implements the prototype method, contains a housing, inside of which a rotor and a stationary disk with concentrically mounted rows of pins, loading and unloading pipes are located vertically. In this case, the pins are distributed on the movable disk along a circle located closer to the center of the disk, and are made in cross-section in the form of a rectangular shape. The rest of the pins mounted on the movable disk are evenly distributed over concentric circles, remote from the central part of the disk, made in the form of a trapezoidal shape with an angle of inclination of the working planes to the radial plane of 4-6 °. The pins located on concentric circles of the stationary disk are made in the form of an isosceles trapezoid with concave lateral sides 9, the center of curvature of which is located above the smaller base at a distance equal to 0.6-0.8 of the height of the trapezoid, and the radius is 2.5-3.0 its height.

Дезинтегрирование сырья в способе-прототипе осуществляется следующим образом. Исходный материал через загрузочный патрубок поступает в рабочую камеру, где последовательно измельчается на концентрично установленных рядах штифтов ротора и штифтов неподвижного диска и через выгрузной патрубок выводится наружу. При износе рабочих поверхностей штифтов вращения ротора дисмембратора меняют на противоположное. Выполнение штифтов указанной формы и параметров обеспечивает прямое центральное соударение с частицами измельчаемого материала без скольжения и истирания, что способствует повышению однородности продукта помола и срока службы штифтов. Возможность работы дисмембратора в реверсивном режиме также существенно увеличивает срок службы. Прямое соударение приводит к равномерному износу рабочих поверхностей штифтов, что оставляет неизменными качество помола в течение всего срока службы штифтов. Disintegration of raw materials in the prototype method is carried out as follows. The initial material through the loading branch pipe enters the working chamber, where it is successively crushed on concentrically installed rows of rotor pins and pins of the stationary disk and through the unloading branch pipe is discharged outside. When the working surfaces of the pins of the rotor of the dismembrator are worn out, they are reversed. The implementation of the pins of the specified shape and parameters provides a direct central impact with the particles of the crushed material without sliding and abrasion, which contributes to an increase in the homogeneity of the grinding product and the service life of the pins. The ability to operate the dismembrator in reverse mode also significantly increases the service life. Direct impact leads to even wear of the working surfaces of the pins, which leaves the grinding quality unchanged throughout the life of the pins.

Недостатком данного измельчителя является то, что согласно рабочей гипотезе, разработанной И.А. Хинтом [Хинт И. А. Об основных проблемах механической активации. Таллин, 1977. Препринт 1.], активация определяется тремя параметрами: скоростью соударения, числом ударов и интервалом времени между последующими ударами. Мелющие элементы с круглым поперечным сечением дают материалу наиболее широкую гамму видов соударения от прямого удара до скользящего со всевозможными углами наклона, активизация материала происходит в широких пределах силовых воздействий от сил чистого сжатия до сдвиговых усилий, в зоне прямого удара материал активируется силами сжатия, и продукт получается преимущественно крупной фракции, в зоне скользящего удара материал активируется усилиями сдвига, и продукт получается преимущественно мелкой фракции. В дисмембраторе, реализующим способ-прототип отсутствует скольжение и истирание частиц измельчаемого сырья, поэтому невозможно добиться максимальной тонины помола.The disadvantage of this grinder is that, according to the working hypothesis developed by I.A. Hint [Hint IA About the main problems of mechanical activation. Tallinn, 1977. Preprint 1.], activation is determined by three parameters: the impact speed, the number of impacts and the time interval between subsequent impacts. Grinding elements with a circular cross-section give the material the widest range of impact types from direct impact to sliding with all possible angles of inclination, material activation occurs in a wide range of force effects from pure compression forces to shear forces, in the direct impact zone the material is activated by compression forces, and the product predominantly the coarse fraction is obtained, in the sliding impact zone the material is activated by shear forces, and the product is obtained predominantly of the fine fraction. In the dismembrator, which implements the prototype method, there is no sliding and abrasion of the particles of the crushed raw material, therefore it is impossible to achieve the maximum fineness of grinding.

Эти недостатки обусловлены тем, что в рабочей камере отсутствуют циркуляционные потоки, которые влияют на перемещения скорость внутри камеры помола частицы сырья.These disadvantages are due to the fact that there are no circulation flows in the working chamber, which affect the movement speed inside the grinding chamber of the raw material particle.

Значительная продолжительность переработки сырья происходит из-за того, что на процесс дезинтеграции существенно влияет скорость соударения частиц сырья с разрушающими элементами. В способе - прототипе эта скорость мала, так как частицы перемещаются по зазорам между билами только под воздействием гравитационных и центробежных сил, которые создают незначительные динамические усилия и придают отдельным частицам относительно низкое ускорение в направлении от загрузочного отверстия к выгрузному отверстию, расположенному в периферийной части камеры помола. Потеря скорости частиц при перемещении требует многоциклового динамического воздействия для их измельчения до заданных размеров.A significant duration of processing of raw materials occurs due to the fact that the disintegration process is significantly affected by the speed of collision of particles of raw materials with destructive elements. In the prototype method, this speed is low, since the particles move through the gaps between the beats only under the influence of gravitational and centrifugal forces, which create insignificant dynamic forces and give individual particles a relatively low acceleration in the direction from the loading hole to the discharge hole located in the peripheral part of the chamber grinding. The loss of particle velocity during movement requires a high-cycle dynamic action to grind them to a given size.

При реализации известного способа в устройстве для дезинтеграции минерального сырья тяжело создать избыточное давление внутри рабочей камеры, чем усложняются условия выноса измельченных частиц и создаются условия для осаждения этих частиц внутри рабочей камеры.When implementing the known method in a device for the disintegration of mineral raw materials, it is difficult to create excess pressure inside the working chamber, which complicates the conditions for the removal of crushed particles and creates conditions for the deposition of these particles inside the working chamber.

Техническая задача, на которую направлено изобретение, заключается в повышении скорости перемещения частиц дезинтегрированного сырья внутри дезинтегратора и интенсификации процесса помола. The technical problem to which the invention is directed is to increase the speed of movement of particles of disintegrated raw materials inside the disintegrator and to intensify the grinding process.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе дезинтегрирования кускового сырья, включающего в себя подачу кускового сырья в ограниченное пространство камеры помола, внутри которой расположено вертикально два параллельных диска, на обращенных друг к другу, на плоскостях которых радиально закреплены с зазорами относительно друг друга разрушающие элементы (билы), разрушение кусков сырья, путем придания его частицам центробежного ускорения за счет вращения одного из дисков, и столкновения их с боковой стенкой рабочей камеры и с разрушающими элементами (билами), извлечение дезинтегрированного сырья из бокового проема в рабочей камере и из ее донной части, дополнительно создают в рабочей камере скоростной поток воздуха, направленный от загрузочного отверстия к разгрузочному, для чего обращенные друг к другу поверхности подвижного и неподвижного дисков выполняют в виде тарелок обращенных друг к другу вогнутыми поверхностями, причем углубление в тарелках выполняют в виде поверхностей двух пересекающихся образующими поверхностями усеченных конусов, первую из которых выполняют в центральной части тарелок в виде поверхности расходящегося под углом

лежащим в диапазоне (118°

122°) усеченного конуса, а поверхность второй части углубления образует часть боковой поверхности второго расходящегося под углом

1 лежащем в диапазоне (150°

160°) конуса, при этом большое основание первого усеченного конуса образует окружность, лежащую на пересечении боковых поверхностей указанных конусов, причем загрузочное отверстие выполняют на неподвижном диске в области малого основания первого конуса, а ось вращающего подвижный диск привода механически закрепляют к центру малого основания первого усеченного конуса вращающегося диска, при этом вентиляционный радиальный поток воздуха в зазорах между ударными элементами (билами), инициируют путем размещения на поверхности периферийной окружности подвижного диска вентиляционных лопастей, которые равномерно распределяют по указанной поверхности и механически соединяют с ней, при этом в упомянутых лопастях выполняют изгиб, направленный в сторону вращения диска под углом (132

138) градусов к направлению движения, корпус камеры помола изготавливают в виде спиралевидной улитки, в головной части которой выполняют разгрузочный патрубок, выходной канал которого направлен по касательной к направлению вращения рабочего диска, и выполнен в виде сопла Лаваля, представляющего из себя два усеченных конических конуса, один из которых выполняют в виде сходящегося под углом 2

= (50°

60°) усеченного конуса, а второй из упомянутых конусов выполняют в виде расходящегося под углом 2

₁=(20°

30°) конуса, причем прошедшие предварительную дезинтеграцию куски сырья дополнительно измельчают, для предварительно измельченный материал сырья на выходе разгрузочного патрубка ускоряют до высоких скоростей, направляют поток указанных ускоренных частиц на поверхность элемента разгрузочного устройства, причем для ускорения измельченного материала сырья подают в сопло Лаваля в канале разгрузочного устройства струю сжатого газа, направление которой совпадает с направлением перемещающегося потока предварительно измельченных частиц материала, при этом в качестве поверхности элемента разгрузочного устройства используют поверхность собирающей воронки, которую выполняют в виде усеченного полого конуса, по которой дезинтегрированный материал ссыпают в накопительную емкость.The solution to this problem is achieved by the fact that in the method of disintegration of lumpy raw materials, which includes feeding lumpy raw materials into a limited space of the grinding chamber, inside which two parallel disks are located vertically, on facing each other, on the planes of which they are radially fixed with gaps relative to each other, destroying elements (beaters), destruction of pieces of raw material, by imparting centrifugal acceleration to its particles due to the rotation of one of the disks, and their collision with the side wall of the working chamber and with destructive elements (beaters), extracting disintegrated raw materials from the side opening in the working chamber and from it the bottom part, additionally create a high-speed air flow in the working chamber directed from the loading hole to the unloading hole, for which the surfaces of the movable and stationary disks facing each other are made in the form of plates facing each other with concave surfaces, and the recess in the plates is made in the form of a surface of two truncated cones intersecting with generating surfaces, the first of which is performed in the central part of the plates in the form of a surface diverging at an angle

lying in the range (118 °

122 °) of a truncated cone, and the surface of the second part of the recess forms part of the lateral surface of the second diverging at an angle

1 lying in the range (150 °

160 °) of the cone, while the large base of the first truncated cone forms a circle lying at the intersection of the lateral surfaces of these cones, and the loading hole is performed on a stationary disk in the region of the small base of the first cone, and the axis of the drive rotating the movable disk is mechanically fixed to the center of the small base of the first of the truncated cone of the rotating disk, while the ventilation radial air flow in the gaps between the striking elements (beaters) is initiated by placing ventilation blades on the surface of the peripheral circumference of the movable disk, which are evenly distributed over the specified surface and mechanically connected to it, while the said blades perform bend directed towards the rotation of the disk at an angle (132

138) degrees to the direction of movement, the housing of the grinding chamber is made in the form of a spiral volute, in the head of which a discharge pipe is made, the outlet channel of which is directed tangentially to the direction of rotation of the working disk, and is made in the form of a Laval nozzle, which is two truncated conical cones , one of which is made in the form of a converging at an angle of 2

= (50 °

60 °) of a truncated cone, and the second of the mentioned cones is made in the form of a divergent at an angle of 2

₁ = (20 °

30 °) of the cone, and the pieces of raw material that have undergone preliminary disintegration are additionally crushed, for pre-crushed raw material at the outlet of the discharge nozzle is accelerated to high speeds, the flow of these accelerated particles is directed to the surface of the element of the unloading device, and to accelerate the crushed material, the raw material is fed into the Laval nozzle channel of the unloading device a stream of compressed gas, the direction of which coincides with the direction of the moving flow of pre-crushed material particles, while the surface of the unloading device element is the surface of the collecting funnel, which is made in the form of a truncated hollow cone, along which the disintegrated material is poured into the storage tank.

На фиг. 1 схематически показано поперечное сечение дезинтегратора.In FIG. 1 is a schematic cross-section of a disintegrator.

На фиг. 2. схематически показан внешний вид дезинтегратора.In FIG. 2. schematically shows the appearance of the disintegrator.

На фиг. 1. введены следующие обозначения: 1-корпус камеры помола; 2-загрузочное отверстие; 3-выгрузное отверстие; 4-подвижный диск; 5-неподвижный диск; 6-рабочие элементы (билы) на неподвижном диске; 7-рабочие элементы (билы) на подвижном диске; 8-вентиляционные лопасти; 9-ось вала привода; 10-шарикоподшипник, 11- крышки камеры помола, 12-первый усеченный конус, 13-второй усеченный конус. In FIG. 1. the following designations have been introduced: 1-housing of the grinding chamber; 2-loading opening; 3-discharge opening; 4-movable disc; 5-stationary disc; 6-working elements (beats) on a fixed disk; 7-working elements (beels) on a movable disk; 8 ventilation blades; 9-axis of the drive shaft; 10-ball bearing, 11-grinding chamber covers, 12-first truncated cone, 13-second truncated cone.

На фиг. 1. введены следующие обозначения: 15- собирающая воронка; 16-накопительный бункер.In FIG. 1. the following designations have been introduced: 15 - collecting funnel; 16 storage hopper.

На фиг. 2 введены следующие обозначения:17-патрубок с фланцем; 18-компрессор.In FIG. 2 introduced the following designations: 17-pipe with flange; 18-compressor.

Сущность изобретения заключается в следующем. Исходный материал через загрузочное отверстие 2 поступает в рабочую камеру 1, где последовательно измельчается на концентрично установленных рядах разрушающих элементов (билов) 7 подвижного диска (ротора) 4 и разрушающих элементов (билов) 6 неподвижного диска (статора) 5 и через выгрузной патрубок 3 выводится наружу. Ротор 4 приводится во вращение приводом, ось которого 9 через шарикоподшипник 10 механически соединена с центром ротора 4. Исходный материал через загрузочное отверстие 2 падает на первый ряд измельчающих элементов (билов) 7, 6 статора 5 и ротора 4. B результате удара об эти элементы частицы материала разрушаются и отбрасываются к следующим измельчающим элементам статора и так далее, до полного выхода измельченного материала через выгрузочный патрубок 3. В заявляемом способе перемещение дезинтегрированных частиц от загрузочного отверстия 2 к разгрузочному отверстию 3 происходит не только под действием центробежной и гравитационной сил, как это реализуется в способе-прототипе, но и под действием градиента давления, возникающего между указанными отверстиями. Создание градиента давления происходит следующим образом. Высокая скорость вращения ротора 4, с установленным на нем билами 7, при помощи вентиляционных лопастей 8 создает поток воздуха, движущегося от загрузочного отверстия 2 к разгрузочному отверстию 3. В установке воздух поступает в осевом направлении, выталкивается-в радиальном. Воздушные массы под действием центробежных сил движутся в корпусе 1, выполненным виде улитки The essence of the invention is as follows. The starting material through the loading opening 2 enters the working chamber 1, where it is successively crushed on concentrically installed rows of destructive elements (beats) 7 of the movable disk (rotor) 4 and destructive elements (beats) 6 of the stationary disk (stator) 5 and is discharged through the discharge nozzle 3 out. The rotor 4 is driven into rotation by a drive, the axis of which 9 is mechanically connected through a ball bearing 10 to the center of the rotor 4. The raw material falls through the feed opening 2 onto the first row of grinding elements (beaters) 7, 6 of the stator 5 and the rotor 4. As a result of impact on these elements particles of the material are destroyed and thrown to the next grinding elements of the stator and so on, until the complete exit of the crushed material through the discharge pipe 3. In the claimed method, the movement of disintegrated particles from the feed hole 2 to the discharge hole 3 occurs not only under the action of centrifugal and gravitational forces, as is is implemented in the prototype method, but also under the influence of a pressure gradient arising between the indicated holes. The pressure gradient is created as follows. The high speed of rotation of the rotor 4, with the beaters 7 installed on it, with the help of the ventilation blades 8, creates an air flow moving from the loading hole 2 to the discharge hole 3. In the installation, the air enters in the axial direction, is pushed out in the radial direction. Air masses under the action of centrifugal forces move in the housing 1, made in the form of a snail

(фиг. 2). Весь процесс можно разбить на несколько этапов: при вращении подвижного диска 4 воздух между пространством лопаток 8 устремляется к краю ротора. Как следствие, в центре колеса образуется зона с низким давлением, в области которого располагают загрузочное отверстие 2. Это приводит к всасыванию воздушных масс извне. В центре камеры потоки воздуха меняют направление с осевого на радиальное, поступая в отсеки между разрушающими элементами. За счет быстрого вращения ротора 4 и вентиляционных лопастей 8 воздушные массы устремляются к внутренней стенке корпуса. Кинетическая энергия частично преобразуется в энергию сжатия, и скорость воздуха снижается - внутри корпуса камеры собирается объемный воздушный поток и образуется избыточное давление. Газообразная масса устремляется к разгрузочному отверстию патрубка 14. Патрубок 14 расположен в головной части выполненного в виде улитки (фиг. 2) корпуса камеры помола 1. Канал разгрузочного отверстия в патрубке 14 выполнен в виде сопла Ловаля, которое в упрощенном виде представляет собой два усеченных конуса. Один из которых сходится под углом 2

= (50°

60°). Второй из упомянутых конусов выполняют в виде расходящегося под углом 2

₁=(20°

30°) конуса. Диапазоны сходящихся и расходящихся углов упомянутых конусов выбраны из известных условий оптимальности работы сопла Ловаля.(Fig. 2). The whole process can be divided into several stages: when the movable disk 4 rotates, the air between the space of the blades 8 rushes to the edge of the rotor. As a result, a low pressure zone is formed in the center of the wheel, in the area of which the loading opening 2 is located. This leads to the suction of air masses from the outside. In the center of the chamber, the air flows change direction from axial to radial, entering the compartments between the destructive elements. Due to the rapid rotation of the rotor 4 and the ventilation blades 8, air masses rush to the inner wall of the housing. The kinetic energy is partially converted into compression energy, and the air speed decreases - a volumetric air flow is collected inside the chamber housing and an excess pressure is formed. The gaseous mass rushes to the discharge opening of the branch pipe 14. The branch pipe 14 is located in the head part of the grinding chamber 1 housing made in the form of a snail (Fig. 2). The discharge opening channel in the branch pipe 14 is made in the form of a Loval nozzle, which in a simplified form is two truncated cones ... One of which converges at an angle of 2

= (50 °

60 °). The second of the mentioned cones is made in the form of diverging at an angle of 2

₁ = (20 °

30 °) of the cone. The ranges of converging and diverging angles of the mentioned cones are selected from the known conditions for optimality of the Loval nozzle.

Созданный поток воздуха, проходит в полости между обращенными друг к другу вогнутыми поверхностями подвижного (ротора) 4 и неподвижного (статора) 5 дисков (фиг. 1). Любое радиальное сечение упомянутой полости образует конфигурацию в виде усеченного в продольном направлении сопла Ловаля, (сужающееся-расширяющееся сопло) представляющего собой канал, суженный в середине. Обращенные друг к другу поверхности ротора 4 и статора 5 создают полость, работающую аналогично работе сопла Ловаля. Предлагаемая конструкция, обращенных друг к другу поверхностей вращающегося и неподвижного дисков 4 и 5, служит, на подобии сопла Ловаля, для ускорения газового потока, проходящего через упомянутую полость, и, при определенных условиях, достигающего скоростей, превышающих скорость звука. Скоростной поток воздуха создает внутри камеры сильнейшее разрежение, засасывая дезинтегрированные частицы и придавая им высокие скорости, что существенно повышает интенсивность дезинтгрирования и степень измельчения (дезинтгрирования) частиц сырья. The created air flow passes in the cavity between the concave surfaces of the movable (rotor) 4 and stationary (stator) 5 discs facing each other (Fig. 1). Any radial section of said cavity forms a configuration in the form of a Loval nozzle truncated in the longitudinal direction (converging-expanding nozzle), which is a channel narrowed in the middle. The facing surfaces of the rotor 4 and the stator 5 create a cavity that works similarly to the operation of the Loval nozzle. The proposed design, facing each other surfaces of the rotating and stationary disks 4 and 5, serves, like the Loval nozzle, to accelerate the gas flow passing through the said cavity and, under certain conditions, reaching speeds exceeding the speed of sound. A high-speed air flow creates a strong vacuum inside the chamber, sucking in disintegrated particles and giving them high speeds, which significantly increases the intensity of disintegration and the degree of crushing (disintegration) of raw material particles.

Измельченный материал, подхватывается и дополнительно ускоряется струей сжатого газа поступающего от компрессора 18 через патрубок 17 (фиг. 2) в разгрузочный патрубок 14. Проходя через канал разгрузочного патрубка 14, выполненный в виде сопла Лаваля, приобретает дополнительное ускорение, выходит на высокой скорости через разгрузочное отверстие 3, и направляется на поверхность собирающей воронки 15, соударение с поверхностной частью которой частиц, обладающих высокими скоростями, приводит к дополнительному измельчению дезинтегрируемого материала. Дезинтегрированный материал из собирающей воронки 15 ссыпается в накопительный бункер 16. Одновременно с этим, свежий материал непрерывно засасывается в патрубок 12 , поддерживая постоянный цикл смешивания, помола и накачки.The crushed material is picked up and further accelerated by a jet of compressed gas coming from the compressor 18 through the nozzle 17 (Fig. 2) into the unloading nozzle 14. Passing through the channel of the unloading nozzle 14, made in the form of a Laval nozzle, it acquires additional acceleration, exits at a high speed through the unloading hole 3, and is directed to the surface of the collecting funnel 15, collision with the surface part of which particles having high velocities leads to additional grinding of the disintegrated material. The disintegrated material from the collecting funnel 15 is poured into the storage hopper 16. At the same time, fresh material is continuously sucked into the nozzle 12, maintaining a constant mixing, grinding and pumping cycle.

Вогнутые поверхности обращенных друг к другу поверхностей дисков 4 и 5, выполняют в центральной части тарелок в виде расходящегося под углом

лежащим в диапазоне (118°

122°) усеченного конуса, а поверхность второй части углубления поверхности второго расходящегося под углом

1 лежащем в диапазоне (150°

160°) конуса. Диапазоны выбранных углов упомянутых выше конусов обусловлены необходимостью придания полости, между внутренними обращенными друг к друга поверхностями ротором и статором, такой конфигурации, чтобы радиальное сечение этой полости в любом месте было полностью идентично продольному сечению двух радиально направленных сопел Ловаля. Плоскости, образующие указанную полость, от центра статора 5 и ротора 4 сходятся под углом 180° -

°, а после линии пересечения поверхностей усеченных конусов, расходятся под углом (180 -

1)°. Выбор указанного диапазона расходящихся углов пересекающихся конусов обусловлен тем, что радиальное сечение полости между обращенными друг к другу поверхностями дисков 4 и 5 поверхностям образует контур продольного сечения сопла Лаваля, оптимальные углы сходящегося и расходящегося конусов которого, лежат в диапазоне соответственно (58°

62°) и (20°

30°) соответственно. Стремлением обеспечить оптимальную конструкцию дезинтегратора и объясняется выбор диапазонов расходящихся углов пересекающихся конусов, образующих вогнутые поверхности обращенных сторон дисков 4 и 5, указанных выше.The concave surfaces of the surfaces of the disks 4 and 5 facing each other are made in the central part of the plates in the form of a diverging at an angle

lying in the range (118 °

122 °) of a truncated cone, and the surface of the second part of the recess of the surface of the second diverging at an angle

1 lying in the range (150 °

160 °) cone. The ranges of the selected angles of the aforementioned cones are due to the need to give the cavity, between the inner surfaces facing each other by the rotor and the stator, of such a configuration that the radial section of this cavity at any place is completely identical to the longitudinal section of the two radially directed Loval nozzles. The planes forming the indicated cavity, from the center of the stator 5 and rotor 4, converge at an angle of 180 ° -

°, and after the line of intersection of the surfaces of the truncated cones, they diverge at an angle (180 -

1) °. The choice of the specified range of diverging angles of intersecting cones is due to the fact that the radial section of the cavity between the surfaces of disks 4 and 5 facing each other forms a contour of the longitudinal section of the Laval nozzle, the optimal angles of the converging and diverging cones of which are in the range (58 °

62 °) and (20 °

30 °) respectively. The desire to provide an optimal design of the disintegrator explains the choice of the ranges of divergent angles of intersecting cones forming the concave surfaces of the opposite sides of the disks 4 and 5 indicated above.

Пример конкретного выполнения. При помощи заявляемого способа осуществлялся помол фторангидрита, который из накопительного бункера, шнеком-дозатором направляется дозированно на измельчение гранул в молотковую мельницу (дозирование осуществляется тарировкой и поддержанием требуемой частоты вращения электроприводом шнека-дозатора). После молотковой мельницы фторангидрит поступал в дезинтегратор (фиг. 1) через загрузочное отверстие 2. An example of a specific implementation. With the help of the proposed method, the grinding of fluoroanhydrite was carried out, which is metered out from the storage hopper by a dosing screw to grind granules into a hammer mill (dosing is carried out by calibrating and maintaining the required rotation frequency by an electric dosing screw). After the hammer mill, the hydrite fluoride entered the disintegrator (Fig. 1) through the feed opening 2.

Дезинтегратор был выполнен в виде подвижного (ротора) 4 и неподвижного 5 (статора) дисков. Диаметр обоих дисков был одинаков и составлял 513 мм. Диски размещались в камере помола 1, выполненной в виде улитки (фиг. 2) . Обращенные друг к другу поверхности подвижного 4 и неподвижного 5 дисков были выполнены в виде тарелок обращенных друг к другу вогнутыми поверхностями. The disintegrator was made in the form of a movable (rotor) 4 and stationary 5 (stator) disks. The diameter of both discs was the same and amounted to 513 mm. The disks were placed in the grinding chamber 1, made in the form of a snail (Fig. 2). The surfaces of the movable 4 and stationary 5 discs facing each other were made in the form of plates facing each other with concave surfaces.

Углубление в тарелках выполняли в виде поверхностей двух пересекающихся образующими поверхностями усеченных конусов. Один усеченный конус выполнен в центральной части на обращенных друг к другу ротора 4 и статора 5, под углом расхождения

=120°. Периферийные части обращенных друг к другу частей ротора 4 и статора 5 представляли собой часть поверхности усеченного конуса, сходящегося под углом

₁=160°. При этом большое основание первого усеченного конуса образует окружность, лежащую на пересечении боковых поверхностей указанных конусов. Такое выполнение обращенных друг к другу поверхностей статора 5 и ротора 4 позволило создать такую конфигурацию полости между упомянутыми дисками, радиальное сечение которой в любой плоскости образовывало фигуру, форма которой соответствовала продольному сечению двух сопел Ловаля расположенных по одной оси. Указанные продольные сечения сопел Ловаля имели угол схождения от цента к периферии равный 60°, а от точки пересечения поверхностей обоих конусов к периферии имели угол расхождения равный 20°. Загрузочное отверстие было выполнено на неподвижном диске в области малого основания первого конуса. Ось 9, вращающего подвижный диск привода, механически закрепляют к центру малого основания первого усеченного конуса вращающегося диска 4. Вентиляционный радиальный поток в зазорах между ударными элементами (билами), создавался путем размещения на торце подвижного диска вентиляционных лопастей, образующих, при вращения подвижного диска в области выгрузного отверстия 3 повышенное давление. The depression in the trays was made in the form of surfaces of two truncated cones intersecting by generatrix surfaces. One truncated cone is made in the central part on the rotor 4 and stator 5 facing each other, at an angle of divergence

= 120 °. The peripheral parts of the parts of the rotor 4 and stator 5 facing each other were part of the surface of a truncated cone converging at an angle

₁ = 160 °. In this case, the large base of the first truncated cone forms a circle lying at the intersection of the lateral surfaces of the said cones. Such a design of the surfaces of the stator 5 and rotor 4 facing each other made it possible to create such a configuration of the cavity between the said disks, the radial section of which in any plane formed a figure, the shape of which corresponded to the longitudinal section of two Loval nozzles located along the same axis. The indicated longitudinal sections of the Loval nozzles had an angle of convergence from the center to the periphery equal to 60 °, and from the point of intersection of the surfaces of both cones to the periphery had an angle of divergence equal to 20 °. The feed hole was made on a stationary disc in the area of the small base of the first cone. The axis 9, rotating the movable disk of the drive, is mechanically fixed to the center of the small base of the first truncated cone of the rotating disk 4. The ventilation radial flow in the gaps between the striking elements (beaters) was created by placing ventilation blades at the end of the movable disk, forming, when the movable disk rotates in area of the unloading hole 3 increased pressure.

Предварительные исследования показали, что оптимальный угол изгиба вентиляционных лопастей в строну вращения ротора лежит в диапазоне (132

138)°. Именно в этом диапазоне углов изгиба обеспечивается наиболее интенсивный поток воздуха внутри камеры помола 1. Исходя из этого лопасти устройства, реализующего заявляемый способ имели изгиб под углом 135°, направленный в сторону вращения диска. Предварительно дезинтегрированный материал потоком воздуха направлялся в канал разгрузочного патрубка 14., расположенного в головной части камеры помола, выполненной в виде улитки.Preliminary studies have shown that the optimal bending angle of the ventilation blades in the direction of the rotor rotation is in the range (132

138) °. It is in this range of bending angles that the most intense air flow is provided inside the grinding chamber 1. Proceeding from this, the blades of the device implementing the inventive method had a bend at an angle of 135 °, directed towards the rotation of the disk. The pre-disintegrated material was directed by an air flow into the channel of the discharge branch pipe 14. located in the head part of the grinding chamber, made in the form of a snail.

Канал разгрузочного патрубка 14 был также выполнен в виде сопла Лаваля,The discharge port 14 was also made in the form of a Laval nozzle,

представляющего из себя два усеченных конических конуса, один из которых был выполнен в виде сходящегося под углом 2

= 60° усеченного конуса, а второй из упомянутых конусов был выполнен в виде расходящегося под углом 2

₁=30° конуса.representing two truncated conical cones, one of which was made in the form of converging at an angle of 2

= 60 ° truncated cone, and the second of the mentioned cones was made in the form of diverging at an angle of 2

₁ = 30 ° cone.

В канал разгрузочного патрубка подается через патрубок 17 струя сжатого газа от компрессора 18. Выполнение разгрузочного канала в виде сопла Лаваля дополнительно увеличивало скорость измельченных частиц сырья. Выброс на высокой скорости измельченных частиц сырья из разгрузочного отверстия 3 и их соударение с поверхностью собирающей воронки 15 способствовал еще более высокой степени дезинтеграции частиц. Собирающая воронка 15 была выполнена в виде полого усеченного конуса. В результате такого выполнения собирающей воронки 15 измельченный материал не разлетался в разные стороны, а направленно ссыпался в накопительную емкость 16.A jet of compressed gas from the compressor 18 is fed into the channel of the discharge nozzle through the nozzle 17. The execution of the discharge channel in the form of a Laval nozzle further increased the speed of the crushed particles of the raw material. Ejection at high speed of crushed particles of raw materials from the discharge opening 3 and their impact with the surface of the collecting funnel 15 contributed to an even higher degree of disintegration of particles. The collecting funnel 15 was made in the form of a hollow truncated cone. As a result of such an implementation of the collecting funnel 15, the crushed material did not fly in different directions, but was poured in a directional way into the storage tank 16.

При использовании заявляемого способа была достигнута производительность 2100 кг/час. Средняя дисперсность измельченного фторангидрита составляла 15 мкм. При дезинтегрировании фторангидрита способом-прототипом, производительность не превышала 1200 кг/час, а средняя дисперсность измельченного фторангидрита не снижалась ниже 3,8 мкм.When using the proposed method, a productivity of 2100 kg / h was achieved. The average dispersion of the ground fluoroanhydrite was 15 μm. When disintegrating fluoroanhydrite by the prototype method, the productivity did not exceed 1200 kg / h, and the average dispersion of the crushed fluoroanhydrite did not decrease below 3.8 μm.

Таким образом, заявляемый способ по сравнению со способом - прототипом позволил повысить в 1,75 раза, а дисперсность частиц сырья уменьшить почти в 4 раза.Thus, the inventive method in comparison with the prototype method made it possible to increase 1.75 times, and the particle size of the raw material was reduced by almost 4 times.

Claims (1)

Способ дезинтегрирования кускового сырья, включающий в себя подачу кускового сырья в ограниченное пространство камеры помола, внутри которой расположено вертикально два параллельных диска, на обращенных друг к другу плоскостях которых радиально закреплены с зазорами относительно друг друга разрушающие элементы-била, разрушение кусков сырья путем придания его частицам центробежного ускорения за счет вращения одного из дисков и столкновения их с боковой стенкой рабочей камеры и разрушающими элементами-билами и извлечение дезинтегрированного сырья из бокового проема в рабочей камере, отличающийся тем, что дополнительно создают в рабочей камере скоростной поток воздуха, направленный от загрузочного отверстия к разгрузочному, для чего обращенные друг к другу поверхности подвижного и неподвижного дисков выполняют в виде тарелок, обращенных друг к другу вогнутыми поверхностями, причем углубление в тарелках выполняют в виде поверхностей двух пересекающихся образующими поверхностями усеченных конусов, первую из которых выполняют в центральной части тарелок в виде поверхности, расходящегося под углом $$\varphi$$

, лежащем в диапазоне 118° $$÷$$

122°, усеченного конуса, а поверхность второй части углубления образует часть боковой поверхности второго расходящегося под углом $$\varphi$$

1, лежащем в диапазоне 150° $$÷$$

160°, конуса, при этом большое основание первого усеченного конуса образует окружность, лежащую на пересечении боковых поверхностей указанных конусов, причем загрузочное отверстие выполняют на неподвижном диске в области малого основания первого конуса, а ось вращающего подвижный диск привода механически закрепляют к центру малого основания первого усеченного конуса вращающегося диска, при этом вентиляционный радиальный поток воздуха в зазорах между ударными элементами-билами, инициируют путем размещения на поверхности периферийной окружности подвижного диска вентиляционных лопастей, которые равномерно распределяют по указанной поверхности и механически соединяют с ней, при этом в упомянутых лопастях выполняют изгиб, направленный в сторону вращения диска под углом 132° $$÷$$

138° к направлению движения, корпус камеры помола изготавливают в виде спиралевидной улитки, в головной части которой выполняют разгрузочный патрубок, выходной канал которого направлен по касательной к направлению вращения рабочего диска и выполнен в виде сопла Лаваля, представляющего из себя два усеченных конических конуса, один из которых выполняют в виде сходящегося под углом 2 $$\alpha$$

=(50° $$÷$$

60°) усеченного конуса, а второй из упомянутых конусов выполняют в виде расходящегося под углом 2 $$\alpha$$

₁=(20° $$÷$$

30°) конуса, причем прошедшие предварительную дезинтеграцию куски сырья дополнительно измельчают, предварительно измельченный материал сырья на выходе разгрузочного патрубка ускоряют до высоких скоростей, направляют поток указанных ускоренных частиц на поверхность элемента разгрузочного устройства, причём для ускорения измельченного материала сырья подают в сопло Лаваля в канале разгрузочного устройства струю сжатого газа, направление которой совпадает с направлением перемещающегося потока предварительно измельченных частиц материала, при этом в качестве поверхности элемента разгрузочного устройства используют поверхность собирающей воронки, которую выполняют в виде усечённого полого конуса, по которой дезинтегрированный материал ссыпают в накопительную ёмкость.A method of disintegration of lumpy raw materials, including feeding lumpy raw materials into the limited space of the grinding chamber, inside which two parallel disks are located vertically, on the planes facing each other, destroying beater elements are radially fixed with gaps relative to each other, the destruction of raw material pieces by giving it particles of centrifugal acceleration due to the rotation of one of the disks and their collision with the side wall of the working chamber and destructive elements-beaters and the extraction of disintegrated raw materials from the side opening in the working chamber, characterized in that they additionally create a high-speed air flow in the working chamber directed from the loading opening to the unloading, for which the surfaces of the movable and stationary disks facing each other are made in the form of plates facing each other with concave surfaces, and the recess in the plates is made in the form of surfaces of two intersecting generatrix surfaces truncated to onuses, the first of which is performed in the central part of the plates in the form of a surface, diverging at an angle $$\varphi$$

lying in the range of 118 ° $$÷$$

122 °, frustoconical, and the surface of the second part of the recess forms part of the lateral surface of the second diverging at an angle $$\varphi$$

1 lying in the range of 150 ° $$÷$$

160 °, cone, while the large base of the first truncated cone forms a circle lying at the intersection of the lateral surfaces of these cones, and the loading hole is performed on a stationary disk in the region of the small base of the first cone, and the axis of the drive rotating the movable disk is mechanically fixed to the center of the small base of the first a truncated cone of a rotating disk, while the ventilation radial air flow in the gaps between the striking elements-beats, is initiated by placing ventilation blades on the surface of the peripheral circumference of the movable disk, which are evenly distributed over the specified surface and mechanically connected to it, while bending is performed in the said blades directed towards the disc rotation at an angle of 132 ° $$÷$$

138 ° to the direction of movement, the housing of the grinding chamber is made in the form of a spiral volute, in the head of which a discharge pipe is made, the outlet channel of which is directed tangentially to the direction of rotation of the working disk and is made in the form of a Laval nozzle, which consists of two truncated conical cones, one of which they are made in the form of converging at an angle of 2 $$\alpha$$

= (50 ° $$÷$$

60 °) of a truncated cone, and the second of the mentioned cones is made in the form of a divergent at an angle of 2 $$\alpha$$

₁ = (20 ° $$÷$$

30 °) of the cone, and the pieces of raw material that have undergone preliminary disintegration are additionally crushed, the previously crushed raw material at the outlet of the discharge nozzle is accelerated to high speeds, the flow of these accelerated particles is directed to the surface of the element of the unloading device, and to accelerate the crushed material, the raw material is fed into the Laval nozzle in the channel of the unloading device a stream of compressed gas, the direction of which coincides with the direction of the moving flow of pre-crushed material particles, while the surface of the unloading device element is the surface of the collecting funnel, which is made in the form of a truncated hollow cone, along which the disintegrated material is poured into a storage tank.

Images