способ измельчения сыпучих материалов

Формула изобретения

Способ измельчения сыпучих материалов в центробежной мельнице, включающий подачу сыпучего материала в центральную часть ротора мельницы и выгрузку готового продукта в центральной зоне корпуса мельницы, отличающийся тем, что в зоне помола образуют участок самоизмельчения материала посредством создания давления на материал, производимого центробежными силами при вращении ротора, и взаимного сдвига материала за счет механического торможения его в периферийной части корпуса, причем выгрузку готового продукта производят за счет созданного давления материала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам сухого или мокрого измельчения сыпучих (зернистых и мелкокусковых) материалов в центробежной мельнице с неподвижным барабаном (корпусом), внутри которого установлен ротор с лопастями, взаимодействующими с массой материала. Способ может применяться для тонкодисперсного размола материалов в строительстве, порошковой металлургии, радиохимической, химической, медицинской и других отраслях промышленности.

Известные способы измельчения сыпучих материалов включают подачу материала в рабочую полость мельницы, его обработку путем воздействия на него различными мелющими телами и разгрузку готового продукта. Таков способ измельчения материалов в дисковой мельнице между двумя вращающимися дисками по авт. свид-ву СССР №1644999, 1991 г. Также известен способ мокрого измельчения материалов в шаровой мельнице с вращающимся барабаном по авт. свид-ву СССР №1747159, 1992 г., в котором мелющими телами являются засыпанные в барабан шары из твердого материала. В авторском свидетельстве СССР №1607940, 1990 г. описан способ измельчения твердых материалов типа карбидов металлов в центробежной мельнице, согласно которому на материал, поступающий в центральную часть ротора мельницы, воздействуют центробежными силами при вращении ротора. Под действием центробежных сил материал, скользя по лопастям ротора в радиальном направлении к периферии, измельчается при соударении с установленным на периферии отбойным кольцом. В дисковых мельницах измельчение материала производится методом истирания мелющими телами типа жерновов, в шаровых мельницах и центробежных - методом ударного дробления. Указанные способы требуют громоздкого оборудования, больших энергозатрат, отличаются большими сложностями в исполнении и эксплуатации.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого способа является способ измельчения сыпучих материалов в центробежной мельнице, описанный в авторском свидетельстве СССР №1636043, 1991 г., выданном на конструкцию центробежной мельницы. Указанный способ включает подачу сыпучего материала в центральную часть ротора мельницы и выгрузку готового продукта в центральной зоне корпуса мельницы. Согласно описанию изобретения целью изобретения является получение мелкодисперсного материала с узким гранулометрическим составом. Эта цель достигается благодаря увеличению времени нахождения измельчаемого материала в зоне помола, чему способствует выгрузка готового продукта в центральной зоне корпуса мельницы. Как и в других известных способах измельчения сыпучих материалов, в данном способе для измельчения частиц применен ударный метод дробления материала: дробление осуществляется расположенными на роторе билами, взаимодействующими с отбойным кольцом, с применением аэродинамики.

Недостатком известного способа-прототипа является то, что для его осуществления требуется усложнение конструкции центробежной мельницы путем применения отсасывающего вентилятора, установленного в разгрузочном отверстии мельницы. Это неизбежно повлечет за собой более частые поломки мельницы и снижение ее срока службы.

Техническим результатом заявляемого способа измельчения сыпучих материалов в центробежной мельнице является достижение требуемой степени измельчения сыпучего материала, а именно в пределах до 15 микрон, причем со сверхузким гранулометрическим составом. Заявляемый способ можно осуществить в центробежной мельнице максимально упрощенной конструкции, в которой не требуется ни отсасывающего вентилятора, ни даже отбойного кольца.

Указанный результат достигается тем, что в способе измельчения сыпучих материалов в центробежной мельнице, включающем подачу сыпучего материала в центральную часть ротора мельницы и выгрузку готового продукта в центральной зоне корпуса мельницы, в зоне помола образуют участок самоизмельчения материала. Упомянутый участок образуют, во-первых, посредством создания давления на материал, производимого центробежными силами при вращении ротора, во-вторых, посредством создания взаимного сдвига материала за счет механического торможения его в периферийной части корпуса, причем выгрузку готового продукта производят за счет созданного давления материала.

Предлагаемый способ проиллюстрирован прилагаемыми чертежами. На фиг.1 изображена центробежная мельница простейшей конструкции (разрез), позволяющей осуществить предлагаемый способ; на фиг.2 узел А мельницы в состоянии выполнения технологического процесса, основанного на предлагаемом способе; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.2.

Мельница состоит из корпуса 1, в котором расположен ротор с приводным валом 2, установленным на радиально-упорных подшипниках 3.

Ротор мельницы состоит из двух дисков 4 и 5 (см. фиг.2), к которым по периферии диска 5 приварены радиально расположенные лопатки 6. Диск 5 жестко соединен с приводным валом 2 ротора. Диск 4 выполнен с центральным отверстием, обеспечивающим доступ сыпучего материала в центральную часть ротора. Для подачи сыпучего материала в мельницу имеется бункер 7 с шибером 8, соединяющийся с загрузочным отверстием 9 в крышке корпуса 1 мельницы. В днище корпуса 1 по его оси вокруг приводного вала 2 расположено кольцевое разгрузочное отверстие 10, ниже которого установлен выгрузной фланец 11, смонтированный на приводном валу 2. Выгрузной фланец 11 предназначен для равномерного распределения потока молотого продукта по кожуху 12, снабженному наклонным днищем 13. Кожух снабжен также выпускным отверстием 14. На фиг.2 и 4 позицией 15 обозначен сыпучий материал, который для большей наглядности на входе в мельницу изображен в виде крупных зерен, а на выходе - в виде мелкозернистой массы.

Зона помола обозначена позицией 16. В зону помола входит участок самоизмельчения 17, подробнее описанный ниже.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

Исходный материал, подлежащий измельчению, подают из бункера 7 в центральную часть ротора мельницы через загрузочное отверстие 9 в крышке корпуса 1 мельницы и центральное отверстие в диске 4 ротора. Материал под действием силы гравитации поступает в центральную часть ротора мельницы и постоянно заполняет все свободное пространство внутри корпуса мельницы. Выгрузку готового продукта производят в центральной зоне днища корпуса мельницы через разгрузочное отверстие 10.

Исходный материал, заполнивший внутреннюю полость корпуса мельницы, под действием давления, производимого центробежными силами при вращении ротора, вытесняется в зону 16 помола. В центробежной мельнице с цилиндрическим корпусом в этом случае вся масса материала, вытесняемая в зону 16 помола, вращалась бы вместе с ротором, так что при отсутствии дробления материала общеизвестным ударным методом измельчение его в таком случае не имело бы места. Однако в нашем случае предотвращение проворота продукта относительно корпуса обеспечивают геометрией корпуса. Как видно из фиг.2 и 4, корпус 1 данной мельницы имеет квадратное сечение. Такая конструкция корпуса обеспечивает механическое торможение материала на периферийном участке зоны 16 помола, благодаря чему на выходе из ротора образуется участок 17 самоизмельчения, обозначенный окружной пунктирной линией (фиг.4). На этом участке возникает взаимный сдвиг материала за счет механического торможения его в периферийной части корпуса. Происходит трение частиц материала, подаваемых ротором в зону участка 17 самоизмельчения, о частицы материала, заторможенные квадратным корпусом. При этом материал измельчается и по периферии ротора отводится из зоны самоизмельчения, переходя в зону выгрузки.

Степень измельчения материала регулируют изменением зазора Г путем перемещения корпуса 1 мельницы относительно ротора в вертикальном направлении. Чем меньше зазор Г, тем мельче зерно получаемого продукта.

Давление материала в мельнице и ее производительность при заданной скорости вращения ротора регулируют высотой столба продукта над загрузочным отверстием 9 либо принудительной подачей исходного материала.

Следует отметить, что средства торможения материала в периферийной зоне мельницы могут быть иными, чем прямоугольный корпус мельницы: он может быть треугольным, пятиугольным и т.д. Корпус мельницы может быть цилиндрическим, но снабженным по своей внутренней поверхности продольными ребрами.

Пример: Исходный материал, подлежащий измельчению, - гранитная крошка. Размеры рабочей камеры - внутренней полости корпуса мельницы - 180×180×80 см, где 80 - высота камеры. Мощность электродвигателя -11 кВт. Скорость вращения ротора - 3000 об/мин. Производительность: 600 кг продукта в час в виде гомогенного порошка.

Выгрузку готового продукта производят через разгрузочное отверстие 10 за счет созданного давления материала. Скорость вращения ротора такова, что частица материала, не достигшая необходимого размера, не может выйти из зоны помола из-за действующей на нее центробежной силы.

Условием выхода частицы материала из зоны 16 помола является равенство или некоторое превышение сил давления над инерционными силами, действующими на нее ввиду вращения ротора.

Таким образом осуществляется классификация измельчаемого материала и достигается необходимая дисперсность материала с узким гранулометрическим составом.

Данный способ применим для сухого или мокрого измельчения как минералов, так и органики - песка, мелкого щебня, гравия, гранитной и мраморной крошки, угля, зерна и т.п.