Способ дезинтеграции материалов и устройство для его осуществления

 

Использование: способ и устройство относятся к промышленности, производящей дезинтеграцию, дробление и измельчение материалов: горнодобывающей, химической, строительных материалов. Способ и устройство для дезинтеграции материалов включает дробящее тело, изготовленное из дезинтегрируемого материала в виде призм, которые сжимают обечайкой с напряжением σ_с= σ_pD²/μl², при этом материал выступает из обечайки на высоту h = D /2, где D - максимальный размер исходного куска, σ_с - напряжение сжатия в призме; σ_р - предел прочности на растяжение; μ - коэффициент Пуассона материала; l - размер призмы. 2 с. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам, осуществляющим дезинтеграцию (дробление и измельчение) материалов и может быть использовано в горнодобывающей, химической промышленности, а также в промышленности строительных материалов.

Известен способ дезинтеграции материалов, включающий воздействие дробящих тел на куски дробимого материала с заданной силой и устройство для его осуществления, содержащее два подвижных дробящих тела.

Недостатки указанных способа и устройства заключаются в следующем.

Дробящие тела дробилок выполнены из износостойкой стали. При дезинтеграции куски дробимого материала изнашивают дробящие тела и вещество дробящих тел попадает в разробленный (измельченный) материал. Износ составляет 1-3 кг/т, т.е. в дробленный материал попадает около 0,1% примесей. В ряде технологий, например при дроблении полупроводящих материалов, оптического кварца, пищевой соли и т.п. допускается не более 10-4% примесей. Следовательно, в обычных дробилках и мельницах чистого продукта не получить.

Технический результат состоит в том, чтобы исключить засорение дезинтегрируемого материала веществом дробящих тел.

Для достижения поставленной цели дезинтегрируют материал дробящими телами, изготовленными из того же материала, причем дробящее тело, цельное или набранное из призм, сжато обечайкой с напряжением: σ_c=σ_pD²/μl². При этом материал выступает из обечайки на величину h D/2, где D размер исходного дробимого куска; σ_c- напряжение сжатия; σ_p предел прочности на растяжение; μ коэффициент Пуассона материала; l размер призмы.

На чертеже изображено: 1 дробящее тело; 2 обечайка; 3 сжимающий узел (болты, гайки); F дробящая сила; τ сдвигающая сила; D размер исходного куска; h выход дробящего материала из обечайки.

Призмы могут быть любой формы, единственное требование по всем боковым поверхностям они должны плотно контактировать между собой и с обечайкой. Сжатие призм по боковым поверхностям необходимо для исключения их раскола при сжатии дробимого куска, причем напряжение сжатие должно быть равно σ_c=σ_p D²/ μ l². Для разрушения куска размером D требуется усилие σ_p˙D²; это усилие передается на призму, где возникает растягивающее усилие и соответствующее напряжение σ_c, которое определяется размещением призмы 1 и коэффициентом Пуассона μ. Меньшее напряжение не исключает раскола призмы, а при большем напряжении возможен раскол призм от сжатия обечайкой.

Для исключения скола края призмы, прилегающей к обечайке, она не должна выступать за край на расстояние большее чем D/2. Когда кусок размером D попадает на край дробящего тела, то разрушение произойдет в том случае, если кусок выходит за край не более, чем на D/2. В этом положении возможен скол края призмы, если ее край выходит за обечайку более, чем на h D/2, так как напряжения в призме в этом случае приближаются к таковым в куске. Если призма выступает на меньшее (чем h D/2) расстояние, то вероятность скола уменьшается, но увеличивается вероятность контактирования обечайки с дробимыми кусками и засорение дробленого материала из-за износа края обечайки. Придавая обечайке соответствующую форму, изготавливают дробящие тела нужной формы (плоские, кривоповерхностные).

Работа осуществляется следующим образом.

На дробилку (мельницу) устанавливают соответствующей формы дробящие тела, запускают дробилку в работу и подают под дробящие тела куски исходного размера, не более D. Дробление идет обычным образом, но без засорения дробленого (измельченного) продукта посторонними примесями. Производительность дробилки и энергоемкость дробления не изменяются, так как зависят только от физических свойств дробимого вещества. Выигрыш достигается улучшением качества дробленого (измельченного) продукта. Поскольку дробленый продукт получается чистым от примесей, то он не требует обработки, освобождающей от примесей, что и дает существенный экономический эффект: например при освобождении от железа оптического кварцевого сырья, его выдерживают в соляной кислоте; расходуется соляная кислота (0,3 т на 1 т кварца), заработная плата персонала, необходимо утилизировать образующий раствор, занимаются рабочие площади, оборудование, снижается производительность и производство кварцевого сырья.

Формула изобретения

1. Способ дезинтеграции материалов, включающий воздействие дробящих тел на куски дробимого материала с заданной силой, отличающийся тем, что дробящие тела выполнены из дезинтегрируемого материала и в нем создают постоянное напряжение сжатия σ_i, равное σ_c= σ_pD²/μl², где σ_p - предел прочности дезинтегрируемого материала на растяжение; D - максимальный размер исходного куска; μ - коэффициент Пуассона материала; l² - площадь поперечного сечения дробящего тела.

2. Устройство для дезинтеграции материалов, содержащее два подвижных дробящих тела, отличающееся тем, что каждое дробящее тело выполнено в виде комплекта призм, которые расположены в обечайке, стянутой, например, посредством болтов с выступом призм из обечайки на высоту D/2, где D - максимальный размер исходного куска.

РИСУНКИ

Рисунок 1