способ влажного дробления и устройство для его реализации (варианты)

Формула изобретения

1. Способ дробления, при котором материалы подвергают нескольким операциям разрушения посредством дробления слоя или пласта материала на круговой дорожке вращающегося дробящего устройства, отличающийся тем, что между двумя последовательными операциями разрушения добавляют воду или другую жидкость для разрушения слоев материалов и регулирования их продвижения с одной кольцевой дорожки на другую, сушат материалы и/или удаляют из них влагу уменьшением процентного содержания влаги до менее 20.

2. Дробящее устройство, содержащее вращающийся на горизонтальной оси барабан с по меньшей мере одной круговой дорожкой для осуществления последовательных дробящих операций, по меньшей мере одним валиком, перемещаемым поверх дорожки с упругим поджатием к ней, отличающееся тем, что устройство снабжено средством для передачи материала с одной дорожки на следующую, средством для введения воды или другой жидкости в материалы с обеспечением возможности их продвижения с одной дорожки на другую и средством для осушения материалов и/или удаления из них влаги, установленным до момента следующего прохода материала под валиком.

3. Дробящее устройство по п.2, отличающееся тем, что средство для введения воды или другой жидкости выполнено в виде сопл.

4. Дробящее устройство, содержащее вращающийся на горизонтальной оси барабан с по меньшей мере одной круговой дорожкой, по меньшей мере один валик, установленный внутри барабана с возможностью его перемещения по дорожке и упругого прижатия к ней, отличающееся тем, что устройство снабжено средством для поэтапной подачи материалов, содержащим средство для выгрузки материалов с дорожки, образованное соплами, установленными внутри кольца в его верхней части и на возвышающейся стороне, струи которых направлены на поверхность дорожки, и средством для выгрузки раздробленных материалов.

5. Дробящее устройство по п.4, отличающееся тем, что средство для выгрузки материалов с дорожки дополнительно содержит скребок, расположенный поперек дорожки после сопл по направлению вращения барабана.

6. Дробящее устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что средство подачи материалов содержит по меньшей мере одну отклоняющую пластину, расположенную с возможностью перехвата материала, отводимого с дорожки, при этом пластина выполнена проницаемой.

7. Дробящее устройство по п.6, отличающееся тем, что отклоняющая пластина выполнена в виде плоского или изогнутого грохота и имеет средство для сбора воды и фракций материалов, которые уже прошли через грохот и выгружены с него.

8. Дробящее устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что отклоняющая пластина может быть ориентирована путем вращения вокруг, по существу, вертикальной оси.

9. Дробящее устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что отклоняющая пластина наклонена путем ее вращения вокруг горизонтальной оси.

10. Дробящее устройство по любому из пп.4-9, отличающееся тем, что содержит в поперечном разрезе зону для удаления влаги из материалов, размещенную между точкой, где отведенные с помощью питающего средства материалы возвращаются на дорожку, и зоной дробления, при этом зона удаления влаги имеет угловую протяженность по меньшей мере 30^o.

11. Дробящее устройство по любому из пп.4-10, отличающееся тем, что содержит валик предварительного сжатия, установленный на дорожке непосредственно перед дробящим валиком для обеспечения удаления влаги с помощью давления.

12. Дробящее устройство по любому из пп.4-11, отличающееся тем, что внутренняя поверхность барабана разделена от входа до выхода на зону подачи, зону дробления, которую занимает дорожка, и зону выгрузки, при этом зона подачи и/или выгрузки снабжена осушающим средством.

13. Дробящее устройство по любому из пп.4-12, отличающееся тем, что содержит вращающийся грохот, расположенный коаксиально с барабаном на стороне выхода дробленного материала.

14. Дробящее устройство по п.13, отличающееся тем, что содержит внутреннее средство рециркуляции транспортировки отходов вращающегося грохота в зону подачи дробящего устройства.

15. Дробящее устройство по п.12, отличающееся тем, что барабан снабжен по концам кольцевыми ободами.

16. Дробящее устройство по п.15, отличающееся тем, что ободы выполнены с возможностью изменения их внутренних диаметров.

17. Дробящее устройство по любому из пп.4-16, отличающееся тем, что содержит две дорожки, расположенные в аксиальном направлении на некотором расстоянии друг от друга внутри барабана, два валика с возможностью их перемещения по дорожке, средство для ввода предназначенных для дробления материалов в барабан между двумя дорожками и два вращающихся грохота, каждый из которых расположен на одном из концов барабана.

18. Дробящее устройство по любому из пп.4-16, отличающееся тем, что содержит несколько дорожек, расположенных в аксиальном направлении на некотором расстоянии друг от друга внутри барабана, несколько валиков с возможностью перемещения каждого из них по дорожке, средство для введения предназначенных для дробления материалов в барабан на одном из его концов, средство для передачи материалов с одной дорожки на следующую и средство для выгрузки дробленных материалов на другом конце барабана, при этом между дорожками предусмотрено средство для отвода воды.

19. Дробящее устройство по любому из пп.4-18, отличающееся тем, что периферийная поверхность по меньшей мере одного валика имеет канавки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к влажному дроблению и к дробилкам, содержащим, по меньшей мере, один валик, перемещающийся по круговой дорожке и упруго прижимающийся к ней.

Из патента Франции FR 2679792 известен способ дробления, при котором материалы подвергают нескольким разрушающим операциям посредством дробления слоя или пласта материала на круговой дорожке вращающегося дробящего устройства.

Из того же патента известно дробящее устройство, содержащее вращающийся на горизонтальной оси барабан с, по крайней мере, одной круговой дорожкой для осуществления последовательных дробящих операций, по крайней мере, одним валиком, перемещаемым поверх дорожки с упругим поджатием к ней.

Однако подобные способ и дробилка непригодны для влажного дробления, так как чрезмерное содержание влаги в предназначенных для дробления материалах значительно уменьшает эффективность дробилок. При влажном дроблении предназначенные для дробления материалы обычно имеют процентное содержание влаги в диапазоне 10 - 60% по объему при среднем содержании влаги 30%, что несовместимо с высокой эффективностью процесса дробления.

Технической задачей настоящего изобретения является гарантирование рационального использования дробилок упомянутого типа для влажного дробления.

Данная техническая задача решается за счет того, что в способе дробления, при котором материалы подвергают нескольким операциям разрушения посредством дробления слоя или пласта материала на круговой дорожке вращающегося дробящего устройства, согласно изобретению между двумя последовательными операциями разрушения добавляют воду или другую жидкость для разрушения слоев материалов и регулирования их продвижения с одной кольцевой дорожки на другую, сушат материалы и/или удаляют из них влагу уменьшением до процентного содержания влаги менее 20. Операции по сушению и удалению влажности осуществляются внутри дробящего устройства, которое и предназначено для этой цели и которое делает возможным добиться значительного сокращения себестоимости промышленной установки за счет отказа от использования вспомогательных устройств и средств для транспортировки материала между различными устройствами.

Техническая задача изобретения также решается за счет того, что дробящее устройство, содержащее вращающийся на горизонтальной оси барабан с, по меньшей мере, одной круговой дорожкой для осуществления последовательных дробящих операций, по меньшей мере, одним валиком, перемещаемым поверх дорожки с упругим поджатием к ней, согласно изобретению снабжено средством для передачи материала с одной дорожки на следующую и средством для введения воды или другой жидкости в материалы с обеспечением возможности их продвижения с одной дорожки на другую, и средством для осушения материалов и/или удаления из них влаги, установленным до момента следующего прохода материала под валиком.

Добавление воды или другой жидкости в материалы после каждой операции дробления дает возможность, с одной стороны, улучшить поток материалов и их распределение в слое равномерной толщины поверх дорожки и, с другой стороны, удалять тонкораздробленные частицы сразу же после их образования, что делает более эффективными последующие операции дробления.

Предпочтительно средство для введения воды или другой жидкости выполнено в виде сопел, подающих воду под давлением и которые образуют одно из средств для передачи материалов с одной дорожки или элемента дорожки на следующий. В частности, если дробилка представлена вращающейся кольцевой дробилкой и она вращается со скоростью выше критической скорости, чтобы центробежной силы было достаточно для удерживания слоя материалов поверх всей периферии образованной на кольце дорожки, то в этом случае можно использовать расположенные внутри кольца сопла (в его верхней части и на возвышающейся стороне), а струи сопел будут направлены на дорожку с целью отделения материалов; действие струй может быть усилено действием скребка. Удаление влаги может быть осуществлено с помощью центробежной силы в той части дорожки, которая расположена выше дробящего валика. На дорожке непосредственно перед дробящим валиком можно установить валик предварительного сжатия, чтобы за счет давления добиться дополнительного удаления влаги.

Кроме того, техническая задача решается за счет того, что дробящее устройство, содержащее вращающийся на горизонтальной оси барабан с, по меньшей мере, одной круговой дорожкой, по меньшей мере, один валик, установленный внутри барабана с возможностью его перемещения по дорожке и упругого прижатия к ней, согласно изобретению снабжено средством для поэтапной подачи материалов, содержащим средство для выгрузки материалов с дорожки, образованное соплами, установленными внутри кольца в его верхней части и на возвышающейся стороне, струи которых направлены на поверхность дорожки, и средством для выгрузки раздробленных материалов.

Предпочтительно средство для выгрузки материалов с дорожки дополнительно содержит скребок, расположенный поперек дорожки после сопел по направлению вращения барабана.

Предпочтительно средство подачи материалов содержит, по меньшей мере, одну отклоняющую пластину, расположенную с возможностью перехвата материала, отводимого с дорожки, при этом пластина выполнена проницаемой.

Предпочтительно отклоняющая пластина выполнена в виде плоского или изогнутого грохота и имеет средство для сбора воды и фракций материалов, которые уже прошли через грохот и выгружены с него, причем отклоняющая пластина может быть ориентирована путем вращения вокруг по существу вертикальной оси или отклоняющая пластина наклонена путем ее вращения вокруг горизонтальной оси.

Предпочтительно устройство содержит в поперечном разрезе зону для удаления влаги из материалов, размещенную между точкой, где отведенные с помощью питающего средства материалы возвращаются на дорожку, и зоной дробления, при этом зона удаления влаги имеет угловую протяженность, по меньшей мере, 30^o.

Предпочтительно дробящее устройство содержит валик предварительного сжатия, установленный на дорожке непосредственно перед дробящим валиком для обеспечения удаления влаги с помощью давления.

Предпочтительно внутренняя поверхность барабана разделена от входа до выхода на зону подачи, зону дробления, которую занимает дорожка, и на зону выгрузки, при этом зона подачи и/или выгрузки снабжена осушающим средством.

Предпочтительно дробящее устройство содержит вращающийся грохот, расположенный коаксиально с барабаном на стороне выхода дробленого материала.

Предпочтительно дробящее устройство содержит внутреннее средство рециркуляции транспортировки отходов вращающегося грохота в зону подачи дробящего устройства.

Предпочтительно барабан снабжен по концам кольцевыми ободами, причем ободы выполнены с возможностью изменения их внутренних диаметров.

Предпочтительно дробящее устройство содержит две дорожки, расположенные в аксиальном направлении на некотором расстоянии друг от друга внутри барабана, два валика с возможностью их перемещения по дорожке, средство для ввода предназначенных для дробления материалов в барабан между двумя дорожками и два вращающихся грохота, каждый из которых расположен на одном из концов барабана.

Предпочтительно дробящее устройство содержит несколько дорожек, расположенных в аксиальном направлении на некотором расстоянии друг от друга внутри барабана, несколько валиков с возможностью перемещения каждого из них по дорожке, средство для введения предназначенных для дробления материалов в барабан на одном из его концов, средство для передачи материалов с одной дорожки на следующую и средство для выгрузки дробленых материалов на другом конце барабана, при этом между дорожками предусмотрено средство для отвода воды.

Предпочтительно периферийная поверхность, по меньшей мере, одного валика имеет канавки.

В нижеследующем описании делаются ссылки на сопровождающие описание чертежи, на которых изображены (на примере конкретных вариантов) предпочтительная форма варианта изобретения и две альтернативные формы варианта и на которых:

фиг. 1 схематически изображает поперечный разрез дробилки согласно изобретению,

фиг. 2 изображает поперечный разрез вдоль линии А-А" фиг. 1, а валик и внутреннее оборудование показаны в вертикальной проекции,

фиг. 3 изображает вид, аналогичный фиг. 1, альтернативной формы варианта и

фиг. 4 изображает вид, аналогичный фиг. 2, другой альтернативной формы варианта.

Показанная на фиг. 1 и 2 дробилка является дробилкой кольцевого типа, образованная барабаном 2, имеющим горизонтальную ось, поддерживаемую одной или несколькими парами подушек или башмаков 6, допускающими его вращение вокруг своей оси. Барабан приводится во вращение в направлении стрелки R обычными средствами (не показаны). Барабан образуется оболочкой, средняя часть которой армирована с внутренней стороны компенсирующими износ пластинами и образует кольцо, несущее на себе дробящую дорожку.

Валик 4 установлен внутри оболочки таким образом, чтобы в момент вращения барабана он перемещался по дорожке 18. Валик выполнен за одно целое с валом, параллельным оси барабана, а концы валика, которые расположены вне барабана, установлены в подшипниках, которые могут перемещаться скользящим образом или поддерживаться подвижными рычагами; пружины или рычаги воздействуют на подшипники так, чтобы прижать валик к дорожке заданным регулируемым усилием. Подобная схема устройства является обычной, а исключение из чертежей вала и подшипников сделано с целью внесения большей ясности. Валик может лростаивать или приводиться во вращение шестеренчатым мотором.

В показанной на фиг. 1 и 2 форме варианта поверхность дорожки и периферийная поверхность валика выполнены цилиндрическими, однако они могут быть усеченно-коническими или цилиндро-коническими, либо состоять из нескольких частей, имеющих различные диаметры, например поверхности, которые описаны в патенте N 8109788, выданном на имя заявителя данной заявки.

Предназначенные для дробления материалы вводятся в барабан через лоток 20, расположенный на одном конце барабана; на другом конце, где происходит выгрузка материалов, оболочка удлиняется цилиндрическим грохотом 14, который окружен коллектором 15. Расположенные внутри грохота 14 сопла 24 обеспечивают распыление дробленных материалов, чтобы повысить эффективность грохочения и возможно чтобы образовать пульпу приемлемой для последующей обработки композиции.

Лоток 20, расположенный в барабане поперечно дорожке с соответствующим наклоном, обеспечивает возврат отходов с грохота в зону подачи дробилки. На одном конце лотка можно устанавливать, например, устройство для очищения внутренней поверхности грохота; можно предусмотреть установку средства для инжектирования воды, чтобы облегчить поток отходов вдоль лотка.

Дробилка снабжена устройством для поэтапной подачи материалов, состоящим из сопел 12 для инжектирования воды и по меньшей мере одной пластины, образованной грохотом 8.

Установленные на питающей трубе (не показана) сопла 12 расположены таким образом, чтобы их струи направлялись на поверхность дорожки, чтобы удалить с нее слой материалов. Эффективность работы сопел возможно будет повышена за счет использования скребка, параллельно оси барабана и расположенного близко от поверхности дорожки, т.е. так, как описано в патенте N 9109766, выданном на имя заявителя настоящей заявки; является предпочтительным, чтобы кромка скребка не находилась в контакте с поверхностью дорожки, но находилась вблизи ее, чтобы уменьшить износ.

Грохот 8 состоит из плоской или изогнутой решетки и приемного сборника. Он устанавливается на опоре 26 так, чтобы он мог вращаться вокруг вертикальной и наклоненной оси 28 с помощью системы соединительного штока и рычага (не показана). Его можно устанавливать так, чтобы он мог вращаться вокруг горизонтальной оси с целью возможного изменения своего угла наклона. Лоток 17 выполняет функцию подачи на грохот 14 воды и тонко измельченных материалов, собранных в коллекторном средстве грохота 8. Можно также предусмотреть установку средства для передачи грохоту 8 колебаний или вибраций.

В поперечном разрезе внутреннюю часть дробилки можно подразделить на пять четко очерченных зон: зону дробления BC, зону подъема CD, зону соскабливания DE, зону подачи и осушения EF и зону удаления влаги FB.

В продольном разрезе внутреннюю часть дробилки можно подразделить на три зоны: зону подачи 30, зону дробления 31 и зону выгрузки 32. Внутреннюю облицовку зон подачи и/или выгрузки можно выполнить с таким расчетом, чтобы она облегчала проблему отвода воды за счет стока.

В процессе работы дробилки предназначенные для дробления материалы вводятся в зону подачи 30 барабана через лоток 20, где и образуется слой материалов, продвижение которого параллельно оси регулируется устройством подачи. Обод 21 барабана 2, внутренний диаметр которого по существу будет равен диаметру слоя материалов, присутствующего на дорожке, образует барьер, допускающий образование упомянутого слоя. Скорость вращения барабана будет больше критической скорости, чтобы слой материалов удерживался на стенке барабана центробежной силой поверх всей ее периферии. Вполне возможно, что какая-то часть находящейся в материалах воды будет отводиться в этой зоне посредством стока.

Чтобы обработать элементарный объем слоя материалов, находящегося на дорожке, например в верхнем конце зоны дробления BC, необходимо прежде всего подвергнуть этот объем дроблению посредством его сжатия между валиком 4 и дорожкой 18, а остающуюся часть материалов сдавливаем в дорожке с помощью центробежной силы; теперь дробленный материал будет подниматься к зоне обработки скребком, где дробленные материалы удаляются из дорожки и разбиваются струями воды из сопел 12. Затем образующие элементарный объем гранулы материала проваливаются на грохот 8, где вода и гранулы, размер которых позволят им пройти через грохочущую поверхность, собираются коллекторным средством и передаются по конвейеру на вращающийся грохот 14 через лоток 17, тогда как крупные по размеру гранулы будут скользить вдоль грохота.

Ориентация и угол наклона грохота выбираются таковыми, чтобы движение материалов вниз поверх грохота сопровождалось движением, которое будет параллельно оси барабана, длина которого будет равна ширине дорожки. За счет регулирования ориентации грохота можно будет регулировать продвижение материалов так, чтобы заставить материалы подвергаться нескольким циклам дробления до момента их выгрузки из дробилки. Действие грохота в качестве элемента устройства поэтапной подачи можно сравнить с действием отклоняющих пластин в дробилке, которая является объектом уже упоминавшегося патента N 9109788.

Осушенные материалы проваливаются с грохота на дорожку, где они вновь образуют слой, из которого благодаря действию центробежной силы удаляется влага в зоне FB между точкой, в которой они проваливаются, и зоной дробления BC. Чтобы допустить удовлетворительное удаление влаги угловой фактор зоны FB должен быть равен как минимум 30^o; относительные позиции валика 4 и грохота 8 будут выбираться с таким расчетом, чтобы удовлетворить это требование.

В зоне удаления влаги центробежная сила будет также осуществлять сортировку по размеру гранул, что повысит эффективность работы дробилки.

После выхода из зоны удаления влаги материалы поступают в зону дробления, чтобы начать новый цикл. Материалы несколько раз проходят между валиком и дорожкой и только после этого они достигают кромки дорожки, смежной с зоной выгрузки 32, при этом количество циклов дробления равно отношению продвижения за каждый оборот или этап к ширине дорожки. Можно учитывать тот факт, что каждая часть дорожки, имеющая ширину, равную одному этапу, образует воображаемый элемент дорожки.

После достижения материалами зоны выгрузки они будут отклоняться грохотом 8 по направлению к вращающемуся грохоту 14. Гранулы дробленных материалов, размеры которых будут больше размеров отверстий грохота 14, возвращаются на ввод в дробилку с помощью внутреннего устройства рециркулирования 16. Тонкоизмельченные гранулы и вода выгружаются в точке 22.

На выходной стороне барабан снабжен ободом 23, внутренний диаметр которого приблизительно равен внутреннему диаметру слоя материалов. Этот обод допускает образование в зоне выгрузки 32 барьера из материалов, который препятствует захвату водой излишнего количества материалов, если жидкое состояние находящегося в дорожке слоя материала будет чрезмерным, и которой препятствует выбрасыванию материалов благодаря эффекту давления валика в зоне дробления. Ободки 21 и 23 можно сконструировать так, чтобы их внутренний диаметр можно было регулировать с учетом сущности и/или поведения дробленных материалов; их можно, например, изготавливать из заменяемых сегментов или колец.

На фиг. 3 ясно видно, что валик предварительного сжатия 5 можно расположить на дорожке непосредственно перед зоной дробления с целью дополнительного удаления влаги из слоя материалов и с целью предотвращения попадания воды, образуемой в результате удаления влаги над слоем материалов. Для регулирования образуемого валиком 5 давления на слой материалов будут использоваться уже известные устройства.

Для облегчения процедуры отвода воды в зоне дробления можно использовать следующие шаги: образование канавки на валике, установление дренажных или осушающих средств под защитными пластинами дорожки и т.д.

Грохот 14 может иметь индивидуальную опору и индивидуальный привод, а не быть составляющей частью барабана 2. Например, грохот может вращаться со скоростью ниже критической скорости и быть оборудованным подъемным средством или лотками, которые обеспечивают подачу отходов в рециркулирующий лоток.

Вместо того, чтобы содержать одиночную дорожку, воображаемо разделенную на элементы дорожки, дробилка может содержать несколько дорожек, аксиально расположенных на некотором расстоянии друг от друга вдоль барабана, причем между дорожками устанавливаются средства осушения и/или удаления влаги.

Показанная на фиг. 4 дробилка содержит две дорожки 18" и 18"", расположенные на одной стороне средней плоскости барабана и аксиально расположенные на некотором расстоянии друг от друга, и два валика 4" и 4"", каждый из которых перемещается поверх дорожки.

Предназначенные для дробления материалы вводятся по лотку или с помощью другого подающего средства (не показано) в пространство между двумя дорожками, где они посредством эффекта центробежной силы образуют слой, который с помощью подающих устройств располагается на двух дорожках.

Каждая дорожка снабжена устройством для поэтапной подачи, например того же типа, который имеет показанная на фиг. 1 и 2 дробилка; это устройство обеспечивает смещение материалов от середины по направлению к каждому концу барабана. На фиг. 4 эти устройства не показаны.

Оболочка барабана на каждом своем конце удлиняется за счет цилиндрического грохота 14", 14"", снабженного соплами для инжекции воды 24", 24"". Коллекторные средства 15", 15"" собирают воду и мелкие гранулы, которые уже прошли через грохоты, а два рециркулирующих устройства 16", 16"" делают возможным возвращение отходов грохота в центральную часть барабана.

Каждая половина показанной на фиг. 4 дробилки работает точно так же, как и показанная на фиг. 1 и 2 дробилка. Для одной и той же производственной мощности эта конструкция дает возможность разделить ширину дорожки на две, что облегчает отвод воды в зоне удаления влаги.

За счет использования эквивалентных технических средств можно вносить многочисленные изменения в формы описанного варианта изобретения, а также следует иметь в виду, что все эти изменения находятся в пределах объема изобретения.