способ и устройство для механической очистки порошка от прилипающих к его поверхности загрязнений в виде частиц

Формула изобретения

1. Способ механической очистки порошка от прилипающих к его поверхности загрязнений в виде частиц, согласно которому подлежащий механической очистке порошок с прилипшими к его поверхности загрязнениями в виде частиц направляют на по меньшей мере одну поверхность, отличающийся тем, что порошок подают в отделительное приспособление и с помощью дробилки отделительного приспособления со скоростью 20 - 30 м/с в течение от менее 1 с до 10 с направляют на отбойные диски, вращающиеся в направлении, противоположном направлению вращения дробилки, и очищенный порошок с величиной частиц более 10 мкм отделяют от очищенного порошка с величиной частиц менее 10 мкм и загрязнений с помощью воздушного сепаратора и/или циклона.

2. Устройство для механической очистки порошка от прилипающих к его поверхности загрязнений в виде частиц, содержащее отделительное приспособление, снабженное размещенной внутри него поверхностью, отличающееся тем, что отделительное приспособление выполнено в виде ударно-отражательной мельницы с по меньшей мере одной дробилкой, с помощью которой подлежащий очистке порошок с заданной скоростью направляют на отбойные диски, вращающиеся в направлении, противоположном направлению вращения дробилки, при этом дробилка и отбойные диски выполнены из твердого сплава, керамики или полимера, а за отделительным приспособлением установлен воздушный сепаратор и/или циклон, позволяющий очистить порошок, величина частиц которого более 10 мкм, от порошка, величина частиц которого менее 10 мкм, и загрязнений.

Приоритет по пунктам:

24.12.94 по п.1;

01.12.95 по п.2.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу и устройству для механической очистки порошка от прилипающих к его поверхности загрязнений в виде частиц согласно ограничительной части пунктов 1 и 2 формулы изобретения.

Способ пригоден для удаления загрязнений, прилипающих к поверхности частиц порошка. Такой способ применяют, например, для очистки порошковой окиси алюминия, предусмотренной для получения алюминия. При получении алюминия порошковую первичную окись алюминия изначально используют для очистки дымового газа, выделяющегося при электролизе расплава.

При этом дымовой газ направляют по первичной окиси алюминия, в результате чего частицы фтора, железа, фосфора, углерода, кремния, ванадия и никеля, выделяющиеся из расплава, осаждаются на поверхности порошковой окиси алюминия. Перед подачей данной окиси алюминия на электролиз необходимо удалить загрязнения, то есть частички железа, фосфора, углерода, кремния, никеля и ванадия, с тем чтобы данные вещества не накапливались в процессе электролиза. Такое накопление отрицательно сказывалось бы на качестве алюминия и производительности процесса. Фтор, требуемый для осуществления электролиза расплава, необходимо собирать и рециркулировать в процесс.

Из заявки Германии N DE-A-1607465 известна ударно- отражательная дробилка для дробления материала высокой и средней твердости. Она состоит из корпуса с отбойными плитами, установленными напротив ударных планок ротора. Кроме того, корпус снабжен воронкой для загрузки материала и выпускное отверстие. Отбойная плита размещена под воронкой. Она выполнена в виде крыши. Участками ее ширина превышает половину диаметра ротора.

В заявке США N US-A-4361290 описана вращающаяся ударная мельница, с помощью которой можно дробить материал на частицы трех разных величин и подвергать его сортировке. Данная ударная мельница снабжена ротором, на рычагах которого закреплены плиты для дробления материала.

Из Европейской заявки N EP-A-337137 известна молотковая мельница для дробления руды и тому подобных материалов. Данное устройство имеет цилиндрический корпус, в котором установлены отбойные плиты и ротор, на котором на заданном расстоянии друг от друга закреплены молотки, служащие для дробления руды соответственно для ее направления на отбойные плиты.

Согласно патентной заявке Франции FR N 2499057 реализуется способ механической очистки порошка от прилипающих к его поверхности загрязнений в виде частиц, согласно которому подлежащий механической очистке порошок с прилипшими к его поверхности загрязнениями в виде частиц направляют на, по меньшей мере, одну поверхность.

В патентной заявке Франции FR N 2499057 также описано устройство для механической очистки порошка от прилипающих к его поверхности загрязнений в виде частиц, содержащее отделительное приспособление, снабженное размещенной внутри него поверхностью.

Управление вышеописанным способом затруднительно и, кроме этого, при очистке порошка в объеме несколько тонн в час он имеет низкую степень эффективности, кроме этого, данный способ является дорогостоящим, так как он не рассчитан на очистку большого количества порошка. Реализующее этот способ устройство характеризуется такими же недостатками.

В основу изобретения положена задача разработать способ и устройство для механической очистки порошка от прилипающих к его поверхности загрязнений в виде частиц, позволяющие дешевое и высокопроизводительное отделение прилипающих к поверхности порошка загрязнений.

Эта задача решается посредством способа механической очистки порошка от прилипающих к его поверхности загрязнений в виде частиц, согласно которому подлежащий механической очистке порошок с прилипшими к его поверхности загрязнениями в виде частиц направляют на по меньшей мере одну поверхность, при этом согласно изобретению порошок подают в отделительное приспособление и с помощью дробилки отделительного приспособления со скоростью 20-30 м/с в течение от менее одной секунды до 10 секунд направляют на отбойные диски, вращающиеся в направлении, противоположном направлению вращения дробилки, и очищенный порошок величиной частиц 10 мкм отделяют от очищенного порошка величиной частиц менее 10 мкм и загрязнений с помощью воздушного сепаратора и/или циклона.

Кроме этого, вышеуказанная задача решается за счет использования устройства для механической очистки порошка от прилипающих к его поверхности загрязнений в виде частиц, содержащего отделительное приспособление, снабженное размещенной внутри него поверхностью, и в котором согласно изобретению отделительное приспособление выполнено в виде ударно-отражательной мельницы с по меньшей мере одной дробилкой, с помощью которой подлежащий очистке порошок с заданной скоростью направляют на отбойные диски, вращающиеся в направлении, противоположном направлению вращения дробилки, при этом дробилка и отбойные диски выполнены из твердого сплава, керамики или полимера, а за отделительным приспособлением установлен воздушный сепаратор и/или циклон, позволяющий очистить порошок, величина частиц которого более 10 мкм от порошка, величина частиц которого менее 10 мкм и загрязнений.

При осуществлении предлагаемого способа подлежащий очистке порошок проходит через устройство для механической очистки порошка от прилипающих к его поверхности загрязнений в виде частиц, которое содержит отделительное приспособление, за которым установлен циклон и/или воздушный сепаратор. По конструкции и по принципу работы отделительное приспособление соответствует ударно- отражательной мельнице, в которой порошок с помощью дробилки с заданной скоростью направляют на отбойные диски, вращающиеся в направлении, противоположном направлению вращения дробилки. Путем изменения числа оборотов дробилки и заданного периода пребывания порошка в отделительном приспособлении можно управлять скоростью ударения порошка и количество ударов порошка об отбойные диски. Скорость подачи порошка на отбойные диски устанавливают в пределах 20-30 м/с. Установка скорости подачи порошка на отбойные диски является особенно важной, так как лишь этим приемом можно полностью удалить загрязнения с поверхности порошка без дальнейшего дробления последнего. После выпуска порошка и отделенных от него загрязнений из отделительного приспособления очищенный порошок разделяют на частицы величиной более 10 мкм и частицы величиной менее 10 мкм, например, с помощью циклона и/или воздушного сепаратора, установленного(ых) за отделительным приспособлением. Воздушные сепараторы являются очень дорогостоящим устройством. Расходы можно сокращать путем установки воздушного сепаратора за циклоном. Это имеет то преимущество, что часть частиц величиной выше 20-30 мкм отделяется в циклоне, что позволяет использовать воздушный сепаратор меньшего размера и мощности. В благоприятных случаях достаточна установка одного лишь циклона за отделительным приспособлением.

В случае использования вышеописанных способа и устройства для механической очистки порошка от загрязнений в виде частиц для очистки из порошковой окиси алюминия удается удалить по меньшей мере 25% железа, более чем 50% фосфора и 25% углерода, присутствующих в неочищенном порошковой окиси алюминия в качестве загрязнений в виде частиц, прилипающих к порошковой окиси алюминия. Кроме того, данный способ позволяет рециркулировать 60% фтора на электролиз расплава. Количество отделяемых загрязнений и количество фтора, рекуперируемого с помощью предлагаемого способа, представляет собой значительное улучшение по сравнению с результатами, достигаемыми с помощью известных способов. Так как ванадий и никель прилипают к железу, количество данных веществ, удаляемое из выделяющегося из расплава дымового газа, зависит от удаляемого количества железа. Устройства, выполненные согласно изобретению, обладают способностью сортировки очищенного порошка по величине частиц, а именно на порошок с величиной частиц более 10 мкм, который подают на электролиз для получения алюминия из расплава, и порошок с частицами величиной менее 10 мкм и загрязнения, которые в дальнейшем подают или на свалку, или же в качестве сырья на дальнейшую более тонкую переработку.

В нижеследующем изобретение поясняется подробнее со ссылкой на схематические чертежи, на которых:

фиг. 1 - предлагаемое устройство для механической очистки порошка от прилипающих к его поверхности загрязнений в виде частиц; фиг. 2 - еще один вариант выполнения устройства для механической очистки порошка от прилипающих к его поверхности загрязнений в виде частиц;

фиг. 3 - упрощенный вариант выполнения устройства для механической очистки порошка от прилипающих к его поверхности загрязнений в виде частиц.

На фиг. 1 показано очистительное устройство 1 для механической очистки порошка 25 от загрязнений 35, прилипающих к поверхности порошка 25. Устройство 1 содержит отделительное приспособление 2 и воздушный сепаратор 3. Как видно на данной фигуре, воздушный сепаратор 3 установлен непосредственно за отделительным приспособлением 2. Конструкция отделительного приспособления 2 в основном соответствует конструкции ударно-отражательной мельницы. Оно включает одну дробилку 2R, с помощью которой загружаемый в отделительное приспособление 2 порошок 25 направляется на отбойные диски 2P, установленные с возможностью вращения в направлении, противоположном направлению вращения дробилки 2P. Представленное на фиг. 1 очистительное устройство 1 предусмотрено для очистки порошковой первичной окиси алюминия. Однако оно пригодно также для очистки других порошков. Дробилка 2R и отбойные диски выполнены из материала, в особенной степени пригодного для такой обработки порошковой окиси алюминия. Предпочтительно те детали отделительного приспособления 2, которые входят в контакт с окисью алюминия, выполнены из твердого сплава, керамики или полимера, обладающих соответствующими свойствами. С помощью очистительного устройства 1 отделяются прилипающие к поверхности порошка 25 загрязнения 35. При этом речь идет о частицах величиной менее 10 мкм. В случае первичной окиси алюминия загрязнения в первую очередь представляют собой фтор, железо, фосфор, углерод, кремний, никель, и ванадий. Порошковую первичную окись алюминия сперва используют для очистки дымового газа, выходящего из подвергаемого электролизу расплава. Затем очищают саму окись, после чего ее подают в процесс электролиза расплава для получения алюминия. При очистке дымового газа вышеуказанные загрязнения осаждаются на окиси алюминия, дальнейшая очистки которой потребуется с тем, чтобы данные загрязнения не накапливались в процессе электролиза. Если не осуществляют такую очистку, то фосфор и ванадий приводят к снижению выхода по току при электролизе расплава. Вследствие этого снижается производительность процесса. Железо и кремний приводят к снижению качества алюминия. Порошковую первичную окись алюминия загружают в отделительное приспособление 2 с помощью дозировочного узла 40. Производительность показанного на чертеже отделительного приспособления 2 выбрана с обеспечением возможности очистки примерно 20 тонн окиси алюминия в час. Загрузка порошковой окиси алюминия осуществляется автоматически. Число оборотов дробилки 2R выбрано с обеспечением скорости ударения окиси алюминия об отбойные диски 2P в пределах 20 - 30 м/с. В результате чего происходит отделение загрязнений 35, прилипающих к поверхности порошковой окиси алюминия. Примерно 50 % подлежащей очистке окиси алюминия состоит из частиц величиной до 50 мкм, а остальная доля представляет собой частицы большей величины. Скорость ударения окиси алюминия об отбойные диски 2P выбрана именно так, что загрязнения 35 отделяются, однако порошковая окись алюминия не подвергается дальнейшему дроблению. После ударения окиси алюминия об отбойные диски в течение от менее одной секунды до 10 секунд и со скоростью 20-30 м/с ее отбирают из отделительного приспособления 2 и вместе с загрязнениями 35 подают в воздушный сепаратор 3, что опять осуществляется автоматически. Загрязнения 35, имеющие величину частиц менее 10 мкм, и частицы 31 окиси алюминия, имеющие ту же величину, с помощью всасывающего воздуха отводят в сторону, так, как это видно на фиг. 1. Очищенную порошковую окись алюминия, имеющую величину частиц более 10 мкм, выводят из воздушного сепаратора 3 вниз, пользуясь силой тяжести, и подают на электролиз (не показано на чертеже).

Очистительное устройство 1 согласно фиг. 2, в общем имеющее ту же конструкцию, что и очистительное устройство согласно фиг. 1, содержит циклон 4, включенный между отделительным приспособлением 2 и воздушным сепаратором 3. Из циклона 4 выводят очищенные частицы окиси алюминия величиной выше 20 мкм - 30 мкм, которые подают на электролиз расплава. Остальную долю порошка, имеющую величину частиц менее 20 - 30 мкм, подают в воздушный сепаратор на дальнейшее разделение. Данное очистительное устройство 1 имеет то преимущество, что в отличие от очистительного устройства 1 согласно фиг. 1 воздушный сепаратор 3 может иметь значительно меньший размер, так как та доля очищенной окиси алюминия, которая состоит из частиц величиной выше 20-30 мкм, подается на электролиз непосредственно из циклона 4. Так как 50 % очищенной окиси алюминия имеет величину частиц выше 50 мкм, то количество порошка, подлежащее дальнейшей обработке в воздушном сепараторе 3, значительно сокращается благодаря промежуточному включению циклона 4.

Фиг. 3 показывает очистительное устройство 1, в основном имеющее ту же конструкцию, что и очистительное устройство согласно фиг. 1, однако за отделительным приспособлением 2 установлен один лишь циклон 4.

Использование такого очистительного устройства 1 является целесообразным в том случае, если достаточно отделение частиц величиной менее чем 16 мкм.

Вышеописанные устройства позволяют удалить по меньшей мере 25% железа, более чем 50% фосфора и 25% углерода, прилипающих в качестве загрязнений 35 к порошковой окиси алюминия. Кроме этого, предлагаемый способ позволяет рециркулировать в процесс электролиза 60% фтора. Количество отделяемых загрязнений 35 и количество фтора, которое можно рекуперировать с помощью предлагаемого способа, представляет собой значительное улучшение по сравнению с результатами, достигаемыми с помощью известных способов.