мельница для переработки материалов

Формула изобретения

1. МЕЛЬНИЦА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ, преимущественно алмазосодержащего сырья, содержащая рабочую камеру, ротор на вертикальном валу с нижним приводом, загрузочное и разгрузочное устройства, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса измельчения за счет объемного сжатия и высокоградиентного температурного воздействия на материал, загрузочное устройство снабжено обратным клапаном, имеющим корпус с поворотными лопастями и смонтированным с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси мельницы, ротор выполнен в виде пустотелого прямого конуса с водоподводящим и парогазоподводящим патрубками и равномерно расположенными по его окружности вдоль образующих поверхности футеровочными ребрами, при этом в межреберных впадинах выполнены наклонные к основанию конуса сквозные каналы, разгрузочное устройство выполнено в виде расположенной под основанием конуса приводной тарели, образующей с нижним торцом рабочей камеры кольцевой зазор, перекрываемый посредством обечайки с зубчатым нижним торцом, при этом последняя выполнена с возможностью перемещения вдоль рабочей камеры, а по окружности тарели концентрично с ней смонтировано уплотнительное кольцо с эластичной прокладкой, имеющее разрыв с закрепленным против него скребком для съема продуктов измельчения с поверхности тарели.

2. Мельница по п. 1, отличающаяся тем, что рабочая камера снабжена расположенным по периферии верхней ее части кольцевым перфорированным коллектором для подачи промывной воды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горнорудной промышленности, в частности к измельчению различных материалов, а именно - к центробежным мельницам, и может быть использовано при измельчении рудного и нерудного сырья.

Известна истирающая мельница, состоящая из неподвижного цилиндрического корпуса, внутри которого концентрично расположен подвижный цилиндр-ротор. Привод ротора и вертикального вала мельницы расположен в верхней части. Ротор посредством ведомой шестерни и роликов, а вертикальный вал с ведомой шестерней посредством подшипникового узла и нижней пяты фиксируется в вертикальном положении в подвешенном состоянии, т. е. не жестко [1] .

Известна истирающая мельница, содержащая приводной вертикально расположенный в корпусе ротор, соединенный через вал с приводом и опорами, загрузочное и разгрузочное устройства, при этом привод и опоры расположены внутри корпуса в нижней его части и выполнены в виде установленной на основании корпуса консоли с изолированной сальниковой полостью, в которой на упорных подшипниках смонтирован вал [2] .

Не достатком известных истирающих мельниц [1.2] помимо их низкой конструктивной и технологической надежности является то, что эти мельницы не имеют конструктивных элементов для объемного сжатия и высокоградиентного температурного воздействия на измельчаемый материал в зоне его деформации и разрушения, необходимых для интенсификации процесса измельчения. Измельчение материала в этих мельницах производится без подпора рудной массы, а именно при свободном равномерном распределении загрузки по кольцевому пространству рабочей камеры посредством центробежного питателя.

Выгрузка измельченного продукта через решетку также снижает технологическую надежность работы мельницы, что проявляется не только при интенсификации процесса, но и при недостатке воды в питании при любой нагрузке. Наличие же разгрузочных люков на корпусе мельницы мало помогает в этих случаях, ибо требуется остановка мельницы для ее распрессовки. Для алмазосодержащего сырья разгрузка измельченного продукта через решетку нежелательна также из-за возможной задержки в мельнице крупных кристаллов и последующего их разрушения, вероятность которого при интенсивных режимах возрастает.

Целью изобретения является интенсификация процесса измельчения за счет объемного сжатия и высокоградиентного температурного воздействия на материал.

Для этого в мельнице для переработки материалов, преимущественно алмазосодержащего сырья, содержащей рабочую камеру, ротор на вертикальном валу с нижним приводом, загрузочное и разгрузочное устройства, загрузочное устройство снабжено обратным клапаном, имеющим корпус с поворотными лопастями и смонтированы с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси мельницы, ротор выполнен в виде пустотелого прямого конуса с водоподводящим и парогазоподводящим патрубками и равномерно расположенными по его окружности вдоль образующих поверхности футеровочными ребрами, при этом в межреберных впадинах выполнены наклонные к основанию конуса сквозные каналы, разгрузочное устройство выполнено в виде расположенной под основанием конуса приводной тарели, образующей с нижним торцем рабочей камеры кольцевой зазор, перекрываемый посредством обечайки с зубчатым нижним торцем, при этом последняя выполнена с возможностью перемещения вдоль рабочей камеры, а по окружности тарели концентрично с ней смонтировано уплотнительное кольцо с эластичной прокладкой, имеющее разрыв с закрепленным против него скребком для съема продуктов измельчения с поверхности тарели, рабочая камера снабжена расположено по периферии верхней ее части кольцевым перфорированным коллектором для подачи промывной воды.

При создании изобретения авторы исходили и следующего.

Процесс измельчения материала в центробежных мельницах можно интенсифицировать, если произвести объемное сжатие частиц материала в зоне измельчения и одновременно резко воздействовать на них в момент их деформации и разрушения высокотемпературным потоком жидкости, перегретым паром или горячим воздухом. При одновременном усиленном механическом и контрастном температурном воздействии разрушении материала будет происходить более интенсивно в преимущественно по местам вкраплений минеральных зерен в рудном материале, что будет способствовать лучшему их раскрытию. В известной истирающей мельнице (2) это нетрудно сделать, если дополнить ее необходимыми конструктивными элементами для объемного сжатия в зоне измельчения и подачи непосредственно в зону измельчения высокотемпературного теплоносителя (горячей воды, перегретого пара, высокотемпературного газового потока). Одновременно с этим за счет улучшения выгрузки измельченного продукта и рационально компоновки основных узлов мельницы можно повысить надежность ее работы.

На фиг. 1 изображен фронтальный разрез мельницы; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид на мельницу со стороны загрузки, вид по стрелке Б на фиг. 1.

Мельница для переработки материалов состоит из вертикально расположенной цилиндрической рабочей камеры 1, соосно размещенного внутри нее подвижного ротора 2, закрепленного на вертикальном валу 3 с нижним приводом, загрузочного 4 и разгрузочного 5 устройств, смонтированных на общей раме 6 и основании (станине) 7.

Рабочая камера 1 мельницы в верхней свой части имеет обратный клапан 8, соединяющий внутренние полости рабочей камеры 1 и загрузочного устройства 4, предназначенный для шлюзовой подачи исходного материала в рабочую камеру 1 мельницы. Рабочая камера 1 подвижно закреплена на раме 6 посредством силовых гидроцилиндров 9, шарнирно связанных с опорными элементами 10 и 11 и обеспечивающих возвратно-поступательное перемещение рабочей камеры 1 с обратным клапаном 8 в осевом направлении. Это призвано обеспечить возможность объемного сжатия частиц материала в зоне измельчения, происходящего вследствие переменности объема рабочей камеры 1 при ее возвратно-поступательном перемещении. Достаточное усилие для этого обеспечивается при этом силовыми гидроцилиндрами 9. По периферии верхней части рабочей камеры 1 размещен кольцевой перфорированный коллектор 12 для промывных вод с водоподводящим патрубком 13 и с расположенными равномерно между футеровочными ребрами 14 выходными отверстиями 15. В нижней части рабочей камеры 1 футеровочные ребра 14 выполнены сужающимися для лучшей выгрузки измельченного материала. Ротор 2 выполнен в виде пустотелого прямого конуса 16 с футеровочными ребрами 17, расположенными по его образующей с равными интервалами по окружности. Нижний конец вертикального вала 3 и ротор 2 опираются на консоль 18. Пустотелый прямой конус 16 имеет в межреберных впадинах футеровки ротора 2 сквозные каналы 19, соединяющие его внутреннюю полость с зоной измельчения, расположенной непосредственно над ротором 2 в рабочей камере 1. Оси сквозных каналов 19 наклонены к основанию пустотелого прямого конуса 16. Внутри конуса 16 по его оси расположены водоподводящий 20 и парогазоподводящий 21 патрубки. Загрузочное устройство 4 выполнено в виде воронки 22, закрепленной над камерой 1 на опорное плите 23 рамы 6. Нижний конец воронки 22 на контакте с обратным клапаном 8 имеет уплотнительное кольцо 24, предотвращающее просыпание материала при возвратно-поступательном перемещении рабочей камеры 1. Разгрузочное устройство 5 выполнено в виде горизонтально расположенной и закрепленной в основании пустотелого прямого конуса 16 приводной тарели 25, диаметр котоpой превышает диаметр рабочей камеры 1 мельницы. Нижний торец рабочей камеры 1 образует с верхней поверхностью приводной тарели 25 кольцевой зазор 26, телескопически перекрываемый обечайкой 27 с зубчатым нижним торцом 28, расположенной с внешней стороны рабочей камеры 1 и кинематически связанной с силовыми гидроцилиндрами 29 для возвратно-поступательного перемещения в осевом направлении. Силовые гидроцилиндры 29 шарнирно связаны с опорными элементами 11 и 30. Это призвано обеспечить постоянство примыкающего снизу к зубчатому торцу 28 обечайки 27 проходного сечения для выхода измельченного материала из рабочей камеры 1 при возвратно-поступательном ее перемещении и изменении, вследствие этого, кольцевого зазора 26. Над краем тарели 25 концентрично к ней установлено уплотнительное кольцо 31 с эластичной прокладкой 32, предотвращающие просыпание материала с тарели 25. Уплотнительное кольцо 31 и эластичная прокладка 32 имеют разрыв 33, против которого закреплен касательно к цилиндрической рабочей камере 1 скребок 34, предназначенный для съема измельченного материала с поверхности тарели 25 при ее вращении. Под перифеpийной частью тарели 25 закреплены на раме 6 течка 35 для приема измельченного материала, расположенная напротив скребка 34, и кольцевой желоб 36 с наклонным днищем для сбора шламов, проходящих через контакт неподвижной прокладки 32 и подвижной тарели 25. В нижней части мельницы расположены коническая пара 37 и горизонтальный вал с подшипниковой опорой 38, предназначенные для вращения вертикального вала 3 с ротором 2 и с закрепленной на нем в основании пустотелого прямого конуса 16 приводной тарелью 25, размещенные вместе с консолью 18 на станине 7. Обратный клапан 8 соосно закреплен на рабочей камере 1 в верхней ее части и имеет корпус 39 с расположенными внутри него поворотными лопастями 40, имеющими ребра жесткости 41. Поворотные лопасти 40 шарнирно закреплены на горизонтальной оси 42, расположенной у верхнего торца корпуса 39 и экранированной защитным козырьком 43. Горизонтальная ось 42 и защитный козырек 43 закреплены на корпусе 39. Внутри корпуса 39 по его верхнему краю закреплено ограничительное кольцо 44, фиксирующее совместно с защитным козырьком 43 положение поворотных лопастей 40 при закрытом клапане 8. Конфигурация ребер жесткости 41 обеспечивает фиксацию положения поворотных лопастей 40 при открытом клапане 8. Кольцевой желоб 36 в верхней своей части имеет патрубки 45 для подвода смывной воды. Водоподводящий патрубок 20 и парогазоподводящий патрубок 21 концентрично проходят через вертикальный вал 3. Для этого вал 3 имеет осевой канал 46. Водоподводящий патрубок 20 жестко скреплен с валом 3 посредством гаек 47 и бурта 48, выполненного заодно с патрубком 20 в верхней его части, и поэтому является подвижным, вращающимся заодно с валом 3. Парогазоводводящий патрубок 21 установлен внутри водоподводящего патрубка 20 с кольцевым зазором 49 и является неподвижным. Нижний конец водоподводящего патрубка 20 через сальниковое уплотнение 50 закреплен с возможностью осевого вращения патрубка 20 в стакане 51. Стакан 51 неподвижно закреплен в основании консоли 18 посредством фланцевого соединения 52 и имеет внутри на уровне нижнего конца водоподводящего патрубка 20 концентрическую полость 53 с водоподводящим штуцером 54. Парогазоподводящий патрубок 21 посредством резьбового соединения 55 и бурта 56, выполненного заодно с патьрубком 21 в нижней его части, жестко и плотно закреплен в стакане 51 в осевом его отверстии 57. К нижнему концу парогазоводводящего патрубка 21 прикреплен штуцер 58 для подвода парогазовой смеси. Большая шестерня конической пары 37 привода мельницы закреплена за вертикальный вал 3 посредством гаек 59. Вертикальный вал 3 установлен в подшипниках 60, размещенных в полости 61 консоли 18. Веpхняя часть вертикального вала 3 выполнена заодно с ним в виде диска 62, на котором посредством штифтов 63 закреплен пустотелый прямой конус 16 ротора 2.

Мельница работает следующим образом.

Рабочая камера 1 через обратный клапан 8 и через воронку 22 загрузочного устройства 4 заполняют исходным мелкокусковым материалом, подлежащим измельчению. Ротор 2 с закрепленной в основании пустотелого прямого конуса 16 приводной тарелью 25 приводят во вращение через вертикальный вал 3, закрепленный в подшипниках 60 консоли 18, коническую пару 37 и горизонтальный вал с подшипниковой опорой 38. Одновременно в пустотелый прямой конус 16 ротора 2 подают через кольцевой зазор 49 в водоподводящем патрубке 20, концентрическую полость 53 в стакане 51 и штуцер 54 воду, либо раствор ПАВ, а через парогазоподводящий патрубок 21 и штуцер 58 острый (перегретый) пар, либо горячий (раскаленный) воздух, которые через сквозные каналы 19 в пустотелом конусе 16 поступают между футеровочных ребер 17 непосредственно в зону измельчения, расположенную непосредственно над pотором 2, причем в верхнюю ее часть поступает острый (перегретый) пар, либо горячий (раскаленный) воздух, а в нижнюю ее часть - вода, либо раствор ПАВ. Утечку воды (раствора ПАВ) из стакана 51 предотвращают при этом сальниковым уплотнением 50, установленном на контакте вращающегося водоподводящего патрубка 20 и неподвижного стакана 51. Посредством силовых гидроцилиндров 9, шарнирно связанных с опорными элементами 10 и 11, рабочей камере 1 придают возвратно-поступательное перемещение в осевом направлении. Синхронно с возвратно-поступательным перемещением рабочей камеры 1 перемещают в противоположных направлениях обечайку 27, телескопически перекрывающую кольцевой зазор 26 между нижним торцом рабочей камеры 1 и верхней поверхностью приводной тарели 25. Возвратно-поступательное перемещение в осевом направлении обечайки 27 осуществляют посредством силовых гидроцилиндров 29, шарнирно связанных с опорными элементами 11 и 30. При движении рабочей камеры 1 в крайнее верхнее положение обратный клапан 8 открывается и его поворотные лопасти 40, закрепленные на горизонтальной оси 42, опускаются, опираясь друг на друга через ребра 41, позволяя тем самым исходному материалу свободно проходить внутри корпуса 39 из внутренней полости воронки 22 загрузочного устройства 4 во внутреннюю полость рабочей камеры 1 непосредственно в зону измельчения. Защитный козырек 43 экранирует при этом ось 42 от абразивного воздействия на нее исходного материала, рассекая его на два потока, обтекающие каждую из поворотных лопастей 40. При движении рабочей камеры 1 в крайнее нижнее положение обратный клапан 8 закрывается и его поворотные лопасти 40, поворачиваясь на горизонтальной оси 42, поднимаются до упора в ограничительное кольцо 44 и в нижние кромки защитного козырька 43, препятствуя входу и выход исходному материалу в корпус 39 обратного клапана 8 и запирая внутреннюю полость рабочей камеры 1. Находящийся во внутренней полости рабочей камеры 1 исходный материал подвергается при этом объемному сжатию при движении рабочей камеры 1 из крайнего верхнего положения в крайнее нижнее положение. При вращении ротора 2 происходит междуслойное измельчение материала в условиях его объемного сжатия и высокоградиентного температурного воздействия на измельченный материал в зоне его деформации и разрушения. Частицы материала перед своим разрушением претерпевают интенсивное механическое и высокотемпературное воздействие и деформации, что интенсифицирует процесс их разрушения. Контрастность высокотемпературного воздействия на измельчаемый материал усиливается поочередным воздействием на разрушаемые частицы материала сначала острым (перегретым) паром, либо горячим (раскаленным) воздухом, а затем непосредственным низкотемпературным воздействием воды, либо раствора ПАВ. В последнем случае молекулы ПАВ оказывают расклинивающие действие (эффект П. А. Ребиндера) по микротрещинам, образующимся в деформируемых частицах измельчаемого материала, а также по контакту минеральных вкраплений, способствуя из лучшему раскрытию. Наклон осей сквозных каналов 19 к основанию конуса 16 препятствует из забиванию частицами измельчаемого материала при объемном его сжатии. Нахождение слоя воды в нижней части пустотелого конуса 16 предохраняет диск 62 вертикального вала 3 и подшипника 60 от возможного перегрева, экранируя их от высокотемпературной среды (острого пара, горячего воздуха). Роль теплового экрана выполняет при этом также слой воды (раствора ПАВ), проходящий по кольцевому зазору 49 в водоподводящем патрубке 20. Разгрузку измельченного материала из рабочей камеры 1 осуществляют при подаче воды в кольцевой перфорированный коллектор 12 через водоподводящий патрубок 13. Выходя через выходные отверстия 15, расположенные между футеровочных ребер 14, из кольцевого перфорированного коллектора 12 и двигаясь вниз по рабочей камере 1, она уносит измельченные частицы материала в нижние его слои. При вращении приводной тарели 25 измельченный материал в виде пульпы выходит из рабочей камеры 1 через щели зубчатого торца 28 обечайки 27 и затем снимается с ее поверхности скребком 34 в течку 35 для приема измельченного материала, установленным напротив разрыва 33 в кольце 31 с эластичной прокладкой 32, служащие для предотвращения просыпания материала с тарели 25 при ее вращении. Шламы, прошедшие с поверхности тарели 25 под эластичную прокладку 32, попадают в кольцевой желоб 36 с наклонным днищем, откуда они смываются в течку 35 водой, подаваемой через патрубки 45 для подвода смывной воды. Разгрузка измельченного материала из рабочей камеры 1 мельницы регулируется путем поднятия или опускания обечайки 27 над поверхностью тарели 25 посредством силовых гидроцилиндров 29, не допуская запрессовок мельницы.

Таким образом, предложенное техническое решение по сравнению с прототипом позволит за счет объемного сжатия и высокоградиентного температурного воздействия на материал интенсифицировать процесс измельчения. (56) Авторское свидетельство СССР N 401400, кл. В 02 С 17/02, 1976.

Авторское свидетельство СССР N 844048, кл. В 02 С 17/02, 1978.