Истирающая мельница
Изобретение относится к устройствам для обогащения руд. Истирающая мельница содержит окруженную стенкой рабочей полости вращающуюся мелющую чашу, по которой обкатываются мелющие валки. Кольцевое пространство ограничено краем мелющей чаши и стенкой рабочей полости. Мельница содержит, по меньшей мере, одно выпускное отверстие для измельченного материала. Под краем мелющей чаши расположено сепарирующее устройство, связанное с кольцевой камерой для подачи потока сепарирующего воздуха. Сепарирующее устройство, к которому измельченный материал подается за счет силы тяжести, имеет, по меньшей мере, один выпуск для мелкой фракции и один выпуск для крупной фракции. Техническим результатом является отказ от механической или пневматической транспортировки измельченного материала к системе сепарирования, а также экономия энергии. 1 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к истирающей мельнице, в частности для измельчения руд, согласно ограничительной части п.1 формулы.
Мельницы, используемые при обогащении руд, должны обеспечивать щадящее измельчение. Измельчаемый материал должен быть измельчен лишь настолько, чтобы можно было как можно более эффективно осуществлять последующие процессы получения соответствующего ценного компонента руды. В частности, следует избегать мелких фракций, поскольку они негативно сказываются на последующих процессах.
Из DE 10224009 известно нескалывающее измельчение руд, при котором используют воздушно-поточную истирающую мельницу типа Loesche. Транспортировка измельченного материала внутри рабочей камеры и к сепаратору, а также к установленному за ним пылеосадителю происходит с помощью воздушного или газового потока, который течет в рабочую камеру из расположенного под размольной чашей кольцевого канала. Из-за направления течения снизу вверх и, тем самым, против силы тяжести и из-за геометрических условий по отношению к высоте рабочей камеры или расстоянию до сепарирующей камеры в распоряжении должна быть соответственно большая кинетическая энергия, чтобы гарантировать пневмотранспортировку частиц измельченного материала. Энергозатраты возрастают, если транспортируемая фракция содержит крупные частицы измельченного материала.
Как правило, обогащение руд требует более крупной фракции зерен, чем это требуется для цементной или энергетической промышленности, где для процессов сжигания обычными является тонина, например 15%R0,09 цементного сырья или угля. Напротив, у руд требуются значения отсева, например, 20%R0,212. Это приводит к более высокой потребности в энергии для газового потока, почему известные воздушнопоточные истирающие мельницы не используются или используются в небольшом объеме.
Улучшенный энергобаланс в области транспортировки частиц может быть достигнут, если вместо пневмотранспортировки происходит механическая транспортировка. Загруженный в центр размольной чаши измельчаемый материал, движущийся под действием центробежной силы наружу, измельчаемый между измельчающими валками и бегунной дорожкой и отбрасываемый затем за край размольной чаши, падает в кольцевой зазор, образованный вращающейся размольной чашей и неподвижным цилиндрическим корпусом. По наклонным листам в нижней части мельницы измельченный материал скользит к механическим транспортерам, которые транспортируют его к отдельно установленным сепарирующим или ситовым устройствам, где мелкая фракция отделяется от крупного зерна. Крупное зерно снова загружают в мельницу для дальнейшего измельчения, и требуется до десяти циклов, чтобы достичь желаемого размера зерен. Мелочь перерабатывают во время последующих процессов.
Подобные циклы измельчения, реализуемые с помощью истирающих мельниц типа Loesche, возможны также с помощью мельниц иного типа, например валковых прессов (WO 99/54514 А1).
Из ЕР 1247580 A2 известна циркуляционная дробилка с валковой мельницей высокого давления и воздушным сепаратором, которая расположена внутри двух неподвижных боковых стенок с установленным между ними с возможностью вращения и смещения в направлении вращения транспортирующим кольцом для внутреннего циркулирования материала. В пространстве под межвалковым зазором валковой мельницы расположен статический каскадный воздушный сепаратор с V-образными дефлекторами, и сепарирующий воздух вводят в пространство под валковой мельницей через подающий корпус в одной из боковых стенок. Каскадный воздушный сепаратор действует в качестве дезагломератора для брикетов валкового пресса. Насыщенный мелочью сепарирующий воздух выводят через боковые стенки, тогда как крупные частицы попадают во вращающееся транспортирующее кольцо и снова подаются к валковой мельнице. После статического каскадного воздушного сепаратора может быть установлен еще динамический воздушный сепаратор. Это устройство имеет относительно большую конструктивную высоту. Поскольку как у статического, так и у динамического воздушного сепаратора боковые стенки рабочей камеры образуют просеивающий корпус, энергозатраты также значительны.
Из GB 428237 известна истирающая мельница, используемая для смешивания материалов и для измельчения, например, руд. Истирающая мельница имеет на высоте размольной чаши выпускное отверстие в стенке рабочей камеры для измельченного материала. Горизонтальная выгрузка материала происходит с помощью расположенных на нижней стороне размольной чаши лопастей вентилятора. Процесс размола и степень измельчения определяются выполнением примыкающего вплотную к размольной чаше корпуса или стенки рабочей камеры, горизонтальным выпускным отверстием, регулируемыми лопастями вентилятора и расположенными между измельчающими валками вертикальными дефлекторами. Одна альтернативно выполненная мельница имеет помимо горизонтального выпускного отверстия еще отверстия под размольной чашей. В них попадает падающий через край чаши и в кольцевой зазор между чашей и нижней частью мельницы измельченный материал, подаваемый затем механически или с помощью воздуходувок на дальнейшую обработку.
В основе изобретения лежит задача выполнения истирающей мельницы таким образом, чтобы можно было отказаться от механической или пневматической транспортировки измельченного материала к системе сепарирования или грохочения и чтобы можно было достичь желаемой фракции зерен с относительно низкими энергозатратами.
Согласно изобретению, эта задача решается посредством признаков п.1 формулы. Целесообразные и предпочтительные варианты содержатся в зависимых пунктах и в описании фигур.
Основную идею изобретения можно усматривать в расположении под рабочей камерой сепарирующего агрегата, в котором измельченный на размольной чаше и падающий за ее край вниз вследствие силы тяжести материал подвергается сепарированию и разделяется на мелкую и крупную фракции.
Сепарирование происходит с помощью газового или воздушного потока, называемого ниже поток сепарирующего воздуха, который подают к сепарирующему устройству через нижнюю кольцевую камеру и, насыщенный мелочью, удаляют. Крупные частицы попадают через выпуск для крупной фракции из сепарирующего устройства, интегрированного в истирающую мельницу для "Down"-сепарирования.
Достигается экономия энергии, поскольку отпадает транспортировка измельченного материала к сепаратору или к системе грохочения за пределами мельницы. Также не требуется кинетической энергии, поскольку используется энергия падения частиц, отбрасываемых за край размольной чаши.
Предпочтительно, что сепарирующее устройство и кольцевая камера расположены цилиндрически вокруг нижней части размольной чаши и в кольцевой камере или стенке сепарирующего устройства выполнены, по меньшей мере, одно входное отверстие для потока сепарирующего воздуха, а также, по меньшей мере, один выпуск для мелкой фракции и выпуск для крупной фракции.
Сепарирующее устройство под рабочей камерой может быть выполнено для статического и/или динамического сепарирования. Например, в зоне кольцевого пространства могут быть расположены динамические сепарирующие роторы, имеющие горизонтальную или вертикальную ось вращения.
Предпочтительным является статическое сепарирующее устройство, выполненное в виде жалюзийного сепаратора и содержащее наклонные и перекрывающиеся пластины. Эти жалюзийные сепараторы могут эксплуатироваться с относительно высокими концентрациями пыли. За счет того, что по отношению к измельченному материалу требуется меньше газа, достигается дополнительная экономия энергии.
Целесообразно пластины выполненного в виде жалюзи сепарирующего устройства направлены наискось вниз и наружу. Отброшенный за край размольной чаши измельченный материал, падающий под действием «бесплатной» энергии падения в сепарирующее устройство, попадает на перекрывающиеся пластины, причем массовый поток при попадании на каждую пластину затормаживается и за счет наклона направляется через кромку к следующей пластине. Введенный поток сепарирующего воздуха течет через жалюзи и завесу из измельченного материала. При этом мелкие частицы отклоняются наружу и покидают сепарирующее устройство с потоком сепарирующего воздуха через выпуск для мелкой фракции. Крупные частицы падают вниз в направлении выпуска для крупной фракции, расположенного в зоне стенки сепаратора со стороны дна.
Предпочтительно, что на величину отклоненных к выпуску для крупной фракции частиц могут влиять количество газа и результирующие из этого скорости между пластинами. Если газовый поток для мелкой фракции приобретает после пластин отклонение, например, около 90°, то достигается дополнительный эффект разделения.
Во избежание проникновения сепарирующего воздуха или газа в кольцевое пространство и рабочую камеру навстречу падающему вниз измельченному материалу расположены закрывающие элементы, которые могут ограничивать проем кольцевого пространства аксиально и/или в форме кольцевого сегмента и служат для герметизации. Целесообразно закрывающие элементы выполнены в виде откидных крышек или кольцевых сегментов и ограничивают проем кольцевого пространства с возможностью его полного заполнения отброшенным за край размольной чаши потоком измельченного материала. Закрывающие элементы закреплены на стенке рабочей камеры целесообразно с возможностью перемещения, в частности поворота вокруг горизонтальной оси.
Истирающие мельницы модульного типа по принципу Loesche, содержащие отдельно опирающиеся на стойки и установленные с возможностью поворота измельчающие валки, оснащаются сепарирующим устройством, имеющим соответствующие сепарирующие зоны между стойками мельницы. В каждой сепарирующей зоне расположен коаксиально и с наружной стороны выпуск для мелкой фракции, например патрубок, а со стороны дна - выпуск для крупной фракции, которые сходятся за пределами мельницы.
Кольцевая камера в нижней части размольной чаши полностью охватывает ее, причем герметизация от вращающейся размольной чаши может происходить посредством лабиринтного/щелевого уплотнения.
В зонах стоек мельницы между отдельными сепарирующими зонами, которые могут быть выполнены предпочтительно в виде жалюзи, расположена цилиндрическая деталь или частично цилиндрическая соединительная стенка, которая доходит до верхней части размольной чаши и герметизирована здесь, например, посредством щелевого уплотнения.
Для отклонения сброшенного с размольной чаши измельченного материала в сепарирующие зоны между стойками мельницы под измельчающими валками в кольцевом пространстве между размольной чашей и стенкой рабочей камеры расположены дефлекторы. Они выполнены в верхней части в виде крыши и опираются на вертикальные дефлекторы. Закрепление может осуществляться на вертикальной соединительной стенке.
Изобретение более подробно поясняется ниже с помощью чертежей, на которых в сильно схематичном виде изображают:
- фиг.1 - фрагмент продольного разреза истирающей мельницы с интегрированным сепарирующим устройством под рабочей камерой;
- фиг.2 - в перспективе сепарирующее устройство для истирающей мельницы модульного типа с четырьмя измельчающими валками/стойками мельницы.
На фиг.1 изображен продольный разрез левой стороны истирающей мельницы в зоне измельчающего валка 4, обкатывающегося по размольной чаше 2. Размольная чаша 2 вращается вокруг оси 25 вращения, а измельченный в щели между измельчающим валком 4 и размольной чашей 2 материал 7 попадает через край 6 размольной чаши в кольцевое пространство 5. Кольцевое пространство 5 ограничено краем 6 размольной чаши и стенкой 3 рабочей камеры, ориентированной, в основном, вертикально. Вверху рабочая камера может содержать крышку (не показана), и может быть предусмотрено пылеулавливающее устройство. Мельница может эксплуатироваться также на открытом воздухе.
Под краем 6 размольной чаши или кольцевым пространством 5 расположено сепарирующее устройство 10, к которому через кольцевую камеру 11 подается поток 12 сепарирующего воздуха.
В данном примере сепарирующее устройство 10 представляет собой статический жалюзийный сепаратор, содержащий наклонные и перекрывающиеся пластины 16.
Сепарирующее устройство 10 с пластинами 16 расположено таким образом, что измельченный материал 7, падающий вниз через край 6 размольной чаши и кольцевое пространство 5 только за счет энергии падения, попадает на отдельные пластины 16, затормаживается и сепарируется с помощью потока 12 сепарирующего воздуха, проходящего через пластины 16. Отделенная от крупной фракции мелкая фракция попадает наружу с сепарирующим воздухом через выпуск 14, проходящий почти по всей высоте сепарирующего устройства 10 и коаксиально ему в наружной стенке 13, тогда как крупная фракция выходит через выпуск 15 в стенке 17 сепарирующего устройства 10 со стороны дна.
На фиг.1 видно, что выпуск для мелкой фракции расположен в наружной стенке 13 таким образом, что насыщенный мелкой фракцией сепарирующий воздух испытывает отклонение, в результате чего достигается дополнительный эффект разделения. Отсев подхваченных, возможно, крупных частиц может происходить также посредством направляющих листов 27, расположенных в выпуске 14 для мелкой фракции. На фиг.1 видно также, что стенка 17 со стороны дна, ограниченная с внутренней стороны кольцевой камерой 11, а с наружной стороны - выпуском 15 для крупной фракции, имеет такой же наклон, что и пластины 16 сепарирующего устройства 10.
В зоне кольцевого пространства 5 на стенке 3 рабочей камеры закреплены закрывающие элементы 18, которые препятствуют проникновению сепарирующего воздуха 12 через кольцевое пространство 5 в рабочую камеру и противодействию падающему вниз измельченному материалу 7. Изображенные на фиг.1 два положения закрывающих элементов 18 являются примером и могут быть предусмотрены, в частности, альтернативно. Закрывающие элементы 18 могут поворачиваться таким образом, что кольцевая камера 5 будет иметь полностью заполненный измельченным материалом 7 проем.
Кольцевая камера 11, простирающаяся в нижней части 8 размольной чаши 2 вокруг нее, содержит лабиринтное/щелевое уплотнение 22 относительно размольной чаши 2. Стенка 3 рабочей камеры может быть выполнена в зоне края 6 размольной чаши в виде отбойной стенки 24 и снабжена износостойкой облицовкой (не показана).
На фиг.2 в перспективе изображено сепарирующее устройство 10, выполненное для встраивания под размольной чашей истирающей мельницы модульной конструкции типа Loesche. Сепарирующее устройство 10 снабжено сепарирующими зонами 20, расположенными между стойками мельницы (не показаны). Кольцевая камера 11, в которую подается сепарирующий воздух или газ 12, полностью охватывает размольную чашу 2 в нижней части (фиг.1). Сепарирующие зоны 20 на фиг.2 также представляют собой жалюзи с наклоненными наружу и вниз пластинами 16, в зоне которых с наружной стороны в наружной стенке 13 расположены патрубки в качестве выпуска 14 для мелкой фракции (фиг.1).
В зонах 23 стоек мельницы (не показаны), т.е. под измельчающими валками 4 (фиг.1), между сепарирующими зонами 20 в качестве внешнего ограничения вертикально расположены выполненные частично цилиндрическими соединительные стенки 19, которые доходят до вращающейся размольной чаши 2 и здесь герметизированы от нее щелевым уплотнением (не показано). Чтобы сброшенный с размольной чаши 2 измельченный материал 7 попадал в сепарирующие зоны 20, дефлекторы 21 ориентированы вертикально, расположены в виде ската 26 крыши и закреплены на соответствующей соединительной стенке 19. Пластины 16 сепарирующих зон 20 доходят соответственно до вертикально расположенных дефлекторов 21.
1. Истирающая мельница, содержащая окруженную стенкой (3) рабочей полости, вращающуюся мелющую чашу (2), по которой обкатываются мелющие валки (4), кольцевое пространство (5), ограниченное краем (6) мелющей чаши и стенкой (3) рабочей полости, и, по меньшей мере, одно выпускное отверстие для измельченного материала (7), отличающаяся тем, что под краем (6) мелющей чаши расположено сепарирующее устройство, (10) связанное с кольцевой камерой (11) для подачи потока (12) сепарирующего воздуха, при этом сепарирующее устройство (10), к которому измельченный материал (7) подается за счет силы тяжести, имеет, по меньшей мере, один выпуск (14) для мелкой фракции и один выпуск (15) для крупной фракции.
2. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что сепарирующее устройство (10) и кольцевая камера (11) расположены цилиндрически вокруг нижней части (8) мелющей чаши (2).
3. Мельница по п.2, отличающаяся тем, что сепарирующее устройство (10) выполнено для статического и/или динамического сепарирования.
4. Мельница по п.3, отличающаяся тем, что сепарирующее устройство (10) выполнено в виде жалюзи с наклонными перекрывающимися пластинами (16).
5. Мельница по п.4, отличающаяся тем, что пластины (16) сепарирующего устройства (10) направлены наискось вниз и наружу, при этом поток (12) сепарирующего воздуха направлен из кольцевой камеры (11) вверх через пластины (16).
6. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что выпуск (14) для мелкой фракции расположен почти коаксиально сепарирующему устройству (10) в наружной стенке (13) сепарирующего устройства (10).
7. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что выпуск (15) для крупной фракции расположен в стенке (17) сепарирующего устройства (10) со стороны дна.
8. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что в зоне кольцевого пространства (5) или над ним расположены закрывающие элементы (18) для ограничения проема кольцевого пространства и для герметизации от сепарирующего воздуха (12) из сепарирующего устройства (10).
9. Мельница по п.8, отличающаяся тем, что закрывающие элементы (18) выполнены в виде откидных крышек или кольцевых сегментов и закреплены на стенке (3) рабочей полости с возможностью перемещения.
10. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что сепарирующее устройство (10) при отдельно опирающихся на ее стойки, установленных с возможностью поворота, мелющих валках (4) имеет соответственно сепарирующие зоны (20), расположенные между стойками мельницы.
11. Мельница по п.10, отличающаяся тем, что в зоне (23) ее стоек расположена соответственно частично цилиндрическая соединительная стенка (19), которая соединяет сепарирующие зоны (20) и доходит до верхней части (9) мелющей чаши (2).
12. Мельница по п.11, отличающаяся тем, что под мелющими валками (4) в кольцевом пространстве (5) между мелющей чашей (2) и стенкой (3) рабочей полости расположены дефлекторы (21) для подачи измельченного материала (7) в сепарирующие зоны (20).
13. Мельница по п.12, отличающаяся тем, что дефлекторы (21) расположены вертикально в виде скоса (26) крыши и закреплены на частично цилиндрических соединительных стенках (19).
14. Мельница по п.11, отличающаяся тем, что в зоне кольцевой камеры (11) и нижней части (8) мелющей чаши (2), а также в зоне частично цилиндрических соединительных стенок (19) и верхней части (9) мелющей чаши (2) расположены лабиринтные/щелевые уплотнения (22) для герметизации.
15. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что размер зерен мелкой и крупной фракций из сепарирующего устройства (10) может быть установлен с помощью количества и результирующей из этого скорости потока (12) сепарирующего воздуха.
16. Мельница по п.1, отличающаяся тем, что поток сепарирующего воздуха с мелкой фракцией испытывает отклонение к выпуску (14) для мелкой фракции, в котором в направлении течения расположены направляющие листы (27).
