Способ измельчения кускового минерального сырья
1. СПОСОБ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ КУСКОВОГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ растяжением , отличающийся тем, что, с цепью повшоения эффективности процесса измельчения непористых материалов с сопротивляемостью термоударам выше 0,1 Вт/м, на каждом куске сырья формируют адгезионно связанную с ним оболочку на разрыв и того же предела прочности куска сырья, равным 1,0-1,5, с отношением коэффициента объемного расширения оболочки и того же коэффициеита куска сырья, равным 1,1-10,0, и с отношением предела прочности оболочки на сжатие и предела прочности куска сырья на растяжение, равньм 2,5-6,2, после чего оболочку расширяют . 2.Способ по П.1, отличающийся тем, что оболочку формируют напылением. 3.Способ по П.1, отличающийся тем, что оболочку формируют химическим путем, преимущественно обжигом сырья. 4.Способ по пп.1-3, о т л и ч аю щ и и с я тем, что толщину оболочки определяют по формуле ; (,5l(l-€)|, (Г относительная толщина обогде лочки , f текущий относительный размер послойно разрушаемого куска; f отношение предела прочности курка на растяжение и предела прочности на сжатие I сд вещества оболочки. 00 О)
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
МЦ ИЮ РЕСПУБЛИК
М50 В 02 С 19 00р В 02 С 19/18
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К *ВТОРСНОМУ CWgTEllhCTRV
d - относительная толщина оболочки
6 - текущий относительный размер послойно раэрушаемог6. куска;
Х вЂ” отношение предела прочности курка на растяжение и пре=, дела прочности на сжатие вещества оболочки. где (21) . 3432321/29-33 (?2) 30.0.4.82 (46) 07.12.83. Бюл. 9 45 (72) В.И.Колобердин, Н.A.Путников
В.М. Ражев .(71) Ивановский ордена Трудового
Красного Знамени химико-технологический институт (53) 621.926.9(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
9 631209, кл. B 02 С 19/18, 1979.
2. Авторское свидетельство СССР
В 578105, кл. В 02 С 19/18, 1975 (прототип). (54) (57) 1 ° СПОСОБ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ КУСКОВОГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ растяжением, о т л и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью повыаения эффективности процесса измельчения .непористых материалов с сопротивляемостью термоударам въмае 0,1 Вт/м, на каждом куске сырья формируют адгезионно связанную с ним оболочку на разрыв и того же предела прочности куска сырья, равным 1,0-1,5, с отношением коэффициента объеиного расширения оболочки н того же коэффици..SU„„8 А ента куска сырья, равным 1,1-10,0, и с отношением предела прочности оболочки на сжатие и предела прочности куска сырья на растяжение, равным
2,5-6,2, после чего оболочку расккряют.
2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что оболочку формируют напылением.
3. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что оболочку формируют химическим путем, преимущественно обжигом сырья.
4. Способ по пп.1-3, о т л и ч аю шийся тем, что толщину оболочки определяют по формуле
d"= 0, 54 (1- K ) f ) В
1058608
d"=0%4(1 -ß ) f, 65
Изобретение относится к технике измельчения минерального сырья и может быть использовано в технологических процессах химической промышленности, промышленности строительных .материалов или для измельчения ком- 5 плексных руд с целью извлечения ценных минералов.
Известен способ измельЧения материалов путем наложения резких теплосмен (термических ударов )Г1). 10
Однако этот способ имеет эффект при измельчении лишь стекловидных материалов, обладающих повышенной хрупкостью, малой теплопроводностью и большим коэффициентом обьемного.рас-h Я ширения, кроме того, сопротивляемость должна быть не выше 0,1 Вт/м. Основная же масса минерального сырья имеет значительно большую сопротивляемость теплосменам, например глинозем 1„4 Вт/м; кремнезем 4 Вт/м; граниты 1,1 Вт/И и т.д.
Наиболее близким к изобретению является способ измельчения кускового минерального сырья растяжением согласно которому пористое минеральное сырье загружают в камеру, вводят в нее водяной пар под большим давлением, которое затем быстро сбрасывают. Пар проникает в поры материала и при внезапном сбросе давления в ка- 30 мере происходит разрыв частицы за счет давления пара в ее порах(2 .
Недостатком этого способа является ограниченность его использования из-за низкой эффективности,измельче-; 35 ния непористых материалов, каковыми. является, в подавляющем большинстве своем, минеральное сырье.
Целью изобретения является повышение эффективности процесса измельчения непористых материалов с сопро, тивляемостью термическим ударам выше 0,1 Вт/м.
Указанная цель достигается тем, что согласно способу измельчения кускового минерального сырья растяжением, на каждом куске сырья формируют адгезионно связанную с ним оболочку твердого вещества с отношением предела прочности этой связи на разрыв и того же предела прочности куска сырья, равным 1,0-1,5, с отношением коэффициента объемного расширения оболочки и того коэффициента куска сырья, равным 1,1-10,0 и с отношением предела прочности оболочки 55 на сжатие и предела прочности куска сырья на растяжение, равным 2,56,2, после чего оболочку расширяют.
Оболочка может быть сформирована напылением или химическим путем, 60 преимущественно обжигом сырья.
Кроме того, толщину оболочки опре- деляют по Формуле относительная толщина оболочки;
f — текущий относительный разрез послойио разрушаемого куска
Е - отношение предела прочности куска на растяжение и.предела прочности на сжатие вещества оболочки.
Пример 1. Куски мрамора покрывают разрывающей оболочкой твердого материала с последующим расширением этой оболочки. При этом прочность адгезинной связи на разрыв оболочки с куском равна этой же прочности сырья, коэффициент объемного расширения материала оболочки — 1,1 коэффициента расширения измельчаемого материала, предел прочности на сжатие .материала оболочки составляет 2,5 предела прочности на растяжение измельчаемых кусков. Процесс измельчения проводится в аппарате фонтанирующего слоя, выполненном в виде камеры, имеющей две зоны: зону покрытия кусков измельченного сырья разрывающей оболочкой твердого вещества и зону расширения этой оболочки. Подаваемый на измельчение материал попадает в зону покрытия кусков оболочкой, затем направляют в эону расширения оболочки. В качестве материала оболочки используют силикатный клей. Нанесение оболочки осуществляют методом напыления. Формирование оболочки ° проводят при 120 C,,â течение 20 мин.
Расширение сфомированной оболочки проводят путем нагрева ее до 100 С в течение 30 с. Исходный размер частиц
20 мм. Тохпцина оболочки в зависимости от размера измельченных кусков составляет 2,0-0,6 мл. Ведение процесса при указаных параметрах дает вероятность разрушения кусков.57%.
Пример 2. Гранулы цементного клинкера покрывают разрывающей оболочкой твердого материала с последующим расширением этой оболочки. При этом прочность адгезионной связи на разрыв оболочки с поверхностью гранулы составляет 1,24 того же предела прочности клинкера, коэффициент объемного расширения материала оболочки
5,6 коэффициента расширения измельчаемого материала, предел прочности на сжатие материала оболочки 4,4 предела прочности на растяжение клинкера.
Процесс измельчения проводится в том же аппарате фонтанирующего слоя.
В качестве матЕриала оболочки используют клей карбонильный. Нанесение оболочки осуществляют методом напыления. Формирование оболочки проводят при 80 С в течение 45 мин.
Расширение сформированной оболочки проводят путем нагрева ее до 70 С в течение 15 с. Толщина оболочки в
1058608 зависимости от. размера измельчаемых кусков составляет 1,9-0,4 мм.
Ведение процесса при указанных параметрах дает вероятность раз" рушения кусков 89%.
Пример 3. Куски гипса по- 5 крывают разрушающей оболочкой твердого материала с последующим расширением этой оболочки. При этом прочность адгезионной связи на разрыв рболочки с поверхностью куска сос- Я тавляет 1,5 того же предела прочности гипса, коэффициент объемного расширения материала оболочки 10 коэффициентов расширения измельчаемого материала, предел прочности на сжатие1 материала оболочки составляет 6,2 предела прочности на растяжение измельчаемого куска.
Процесс измельчения проводится аналогично.
В качестве материала оболочки используется клей эпоксидный с малеиновым ангидридом. Формирование оболочки проводится при 140ОС в течение
4 мин со снижением температуры до
15 С в течение 3 мин. Расширение . 25 сформированной оболочки проводится путем нагрева ее до 70 С в течение
20 с. Толщина оболочки в зависимости от размера измельчаемых кусков гипса составляет 1,5-0,3 мм. Исход- 3Q ный размер кусков 20 мм.
Ведение процесса при указанных параметрах дает вероятность разрушения кусков 51%.
Пример 4. Куски известняка размером 15 ыл покрывают частичным обжигом оболочкой окиси кальция с последующим расширением этой оболоч- ки путем увлажнения. Окись кальция, увлажиаяясь, приводит к расширению оболочки, а следовательно к разрыву частицы известняка.
Прочность связи на разрыв оболочки с поверхностью куска равна тому же пределу прочности известняка, объем оболочки после увлажнения 45 увеличивается в 4,5 раза, предел прочности материала оболочки составляет
3 предела прочности на растяжение измельчаемого куска.
Процесс измельчения проводится аналогично.
Время частичного обжига при
850 С составляет 2 мин, а толщина образовавшейся пленки окиси кальция в зависимости от размера измельченных кусков составляет 1 2-0,4 мм.
Увлажнение оболочки окиси кальция выполняют при 80ОС в течение 3 мин путем распыления влаги в количестве
10% от веса окиси кальция. 60
Ведение процесса прй укаэанных параметрах дает вероятность разрушения кусков 76%.
i3o всех примерах толщина разрывающей оболочки в зависимости от раз- $5 мера измельчаемого куска определятся по приведенной формуле.
Если относительный предел прочности адгезионной связи менее 1, то наблюдается отслаивание оболочки от поверхности измельченного куска. Так при относительном пределе прочности адгезионной связи равном 0,9 вероятность разрушения куска падает до
41%, а при 0,8 вероятность разрушения снижается до 27% °
Если относительный предел прочности адгезионной связи более 1,5, то снижается вероятность отделения оболочки от поверхности измельчаемого куска. Так при относительном пределе прочности адгеэионной связи
1,6 вероятность отделения обОлочки от измельченных кусков составляет
27%, а при 1,7 - 18%.
При относительном коэффициенте объемного расширения менее 1,1 наблюдается резкое снижение вероятности разрушения измельчаемого сырья, так при относительном коэффициенте объемного расширения, равном 1,05 вероятность разрушения кусков падает до 23%.
При значениях относительного коэффициента, больших 10 наблюдается деформация оболочки, отрыв ее от поверхности куска и снижается вероятность его разрушения, так при относительном коэффициенте объемного расширения, равном 12, вероятность разрушения падает до 32%.
Если отношение предела прочности оболочки на сжатие к пределу прочности измельчаемого материала на растяжение меньше 2,5, то наблюдается разрушение оболочки и снижается вероятность разрушения измельчаемого материала. Так, при отношении равном
2,2, вероятность разрушения падает до 27% ° Снижение указанного отношения требует увеличения толщины оболочки, что ведет к перерасходу материала оболочки, к перегрузке рабочего объема аппарата излишним количеством материала оболочки, к увеличению времени ее формирования.
При отношениях прочностных пределов более .6,2 резко снижается вероятность разрушения самой оболочки за счет кинетической энергии фонтанирующего слоя. Так при отношении прочностных пределов, равном 7, вероятность разрушения оболочки падает до
42%.
Оптимальное соотношение между толщиной оболочки измельчаемого куска и прочностным отношением 1 представлено эмпирической зависимостью.
Отклонение расчетной толщины оболочки от экспериментальной для вероятности разрушения измельчаемых кусков 89% не превосходит 15%.
Снижение оптимальной толщины разрывающей оболочки на 30% ведет к
1058608
Составитель И.Иванов
:Редактор А.Гулько Техред И. Иетелева Корректор N. Шароши
Заказ 9646/5 Тираж 622 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035у Москва, Ж-35„ Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 уменьшению вероятности разрушения на 32%. Завьыение толщины оболочки против расчетной на 35% ведет к перерасходу материала оболочки, к перегрузке рабочего объема аппарата излишним количеством материала оболоч- 5 ки, к увеличению времени ее формиро вания, к снижению производительности аппарата на 23%.
Предлагаеьый способ позволяет отказаться от традиционного энергаем- () кого ивмельчения путем ударной обработки сырья и приводит к снижению удельных энергозатрат на разрушение за счет приложения к измельчаемым кускам напряжений растяжения. в то время как при измельчении известным способом (за счет соударений уразрушение происходит., в основном, через напряжения сжатия, а у большинства минералов прочность на сжатие в
5-10 раэ выше прочности на растяженйеу
Поэтому замена напряжений сжатия на разрывакицие напряжения в предлагаемом способе позволяет снизить удельные энергозатраты.процесса измельчения минерального сырья, так.как энергозатраты пропорциональны квадрату на пряженкй, возникающих в массе разрушаемого куска. Так, удельные энергоэатраты по предлагаемому способу для цементного клинкера составляют
1,3 кДж/мк при тонне помола 200 м2/кг, что в 1,7-3,1 раза ниже энергозатрат известного способа измельчения; для известняка эти энергозатраты составляют 0,17 кДж/м, что в 2,2-2,4 раза ниже существующих затрат прн измепьчении мрамора знергозатраты составляют 0,2 кДж/м, что в 2,5-3,5 ра- . за ниже существующих энергозатрат, для гипса двуводного эти затраты равны 0,3 кДж/м что ниже-в 2,7-6 раэ существующих затрат.
Использование предлагаемого способа измельчения непористого минерального сырья с сопротивляемостью термическим ударам более 0,1 Вт/м обеспечивает по сравнению с известным снижение удельных энергозатрат процесса измельчения минимум в 1,5-2 раза, повышение КПД процесса за счет локализации разрушающих усилий непосредственно на поверхности кусков, упрощение известных. конструкций измельчителей, работающих на принципе приложения к измельчаемой частице разрывающих усилий и представляющих собой либо сосуд, работающий под большим Давлением водяного пара, либо термическую высокотемпературную печь с резкой регулировкой теплосмен.
