Шаровая мельница для получения водного шликера кварцевого стекла


 


Владельцы патента RU 2460582:

Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" (RU)

Изобретение относится к керамической промышленности, а именно к помольному оборудованию и технологии производства изделий из керамики на основе кварцевого стекла методом водного шликерного литья. Шаровая мельница для получения водного шликера кварцевого стекла включает металлический барабан и футеровку из материала на основе кварцевого стекла в виде цельной или составной конструкции. Футеровка мельницы выполнена из кварцевой керамики с пористостью 6-11% и с толщиной стенки 20-40 мм. Наружная поверхность стенки герметизирована и упрочнена органополимером холодного отверждения. Для мельниц больших размеров футеровка из пористой кварцевой керамики с толщиной стенки более 30 мм содержит зернистый наполнитель из кварцевой керамики или кварцевого стекла с размером частиц 0,5-5,0 мм и в количестве 20-40%. Технический результат заключается в возможности изготовления качественной футеровки из материала на основе кварцевого стекла непосредственно при производстве кварцевой керамики с использованием существующего технологического оборудования и отработанных технологических процессов по получению водного шликера. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к керамической промышленности, а именно к помольному оборудованию и технологии производства изделий из керамики на основе кварцевого стекла методом водного шликерного литья.

Известно, что с целью исключения загрязнения материала в процессе помола и приготовлении водного шликера в технологии производства изделий из кварцевой керамики применяют шаровые мельницы, футеровка которых выполнена из материалов на основе кварцевого стекла (Ю.Е.Ливийский, Е.И.Суздальцев. Кварцевая керамика и огнеупоры. Том I, с.290-294, 2008 г.). Для футеровки мельниц используют сосуды из непрозрачного кварцевого стекла ТУ 25.11.1004-75, плоскую или профильную плитку, пластины из прозрачного и непрозрачного кварцевого стекла.

Недостатком такой футеровки является большая хрупкость стекла и низкая трещиностойкость. Кроме того, изготовление футеровки из кварцевого стекла отличается сложностью и большой трудоемкостью. Другим недостатком является технологическая сложность. Так, футеровку в виде сосуда из кварцевого стекла получают по стекольной технологии путем наплава блока из кварцевого песка и его раздува в металлической форме с последующей обрезкой и обдиркой поверхности от песка и неровностей. Толщина стенки изделия не контролируется в процессе изготовления и не регламентируется; фактически согласно ТУ она изменяется от 5 до 25 мм. Средний срок службы футеровки составляет около 10 помолов. Увеличить толщину стенки, или хотя бы уменьшить разнотолщинность изделий по этой технологии пока не представляется возможным.

Изготовление футеровки из отдельных пластин, например, из кварцевого стеклобруса, сопряжено с большим объемом механической обработки (резки, шлифовки), а выход из строя одного элемента футеровки фактически требует замены всей футеровки.

Наиболее близким техническим решением является шаровая мельница для получения высокоплотных водных суспензий кварцевого стекла по патенту №2254168, кл. В02С 17/22 от 01.10.2003 г., Бюл, №17 от 20.06.2005 г., включающая металлический барабан и футеровку, отличающаяся тем, что цилиндрическая часть футеровки выполнена из одного или нескольких полых цилиндрических частей из непрозрачного кварцевого стекла или плотноспеченного диоксида кремния, а торцы футеровки - из нержавеющей стали или плотноспеченного диоксида кремния. В качестве плотноспеченного диоксида кремния рекомендуется материал ТСМ-107 с открытой пористостью, близкой к нулю, полученный на основе кварцевой керамики с введением в качестве активатора спекания 0,5-1,0% вес. нитрида бора (BN).

В связи с тем, что и непрозрачное кварцевое стекло и плотноспеченная кварцевая керамика с незначительной пористостью (менее 3%) являются хрупкими стеклообразными материалами с низкой ударной прочностью и трещиностойкостью, технические недостатки футеровки прототипа такие же, как и в аналогах.

Кроме того, получение плотного керамического материала на основе кварцевого стекла требует обжига при температурах выше 1250°С, что сопровождается значительными усадками (3% и более) и кристаллизацией кварцевого стекла, особенно в поверхностных слоях изделий. В крупногабаритных изделиях, какими являются футеровочные элементы мельниц, возникают значительные усадочные напряжения, которые вызывают образование трещин и брак, а наличие кристобалита в футеровке, его натир и попадание в шликер кварцевого стекла при помоле не допускаются. Ограничены и технологические возможности получения футеровки из уплотненной кварцевой керамики, прежде всего по толщине стенки (более 30 мм), что связано с высокой плотностью сырой заготовки и окислительным механизмом активации процесса спекания.

Кроме того, предложенное в прототипе техническое решение с применением для футеровки торцов нержавеющей стали допустимо только при строгом соответствии внутренней поверхности бокового футеровочного элемента цилиндру и при совпадении осей футеровки и барабана. При незначительных отклонениях измельчающийся материал и мелющие тела перемещаются к одному из торцов футеровки и сошлифовывают металл, загрязняя тем самым керамический шликер в процессе его приготовления.

Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции шаровой мельницы для получения водного шликера кварцевого стекла, улучшение качества и технологичности футеровки мельницы обеспечивающей получение водного шликера кварцевого стекла без загрязнения.

Поставленная цель достигается тем, что шаровая мельница для получения водного шликера кварцевого стекла, включающая металлический барабан и футеровку из материала на основе кварцевого стекла в виде целиковой или составной конструкции, отличающаяся тем, что футеровка мельницы выполнена из кварцевой керамики с пористостью 6-11%, толщиной стенки 20-40 мм, наружная поверхность которой герметизирована и упрочнена органополимером холодного отверждения. Для мельниц больших размеров футеровка из пористой кварцевой керамики с толщиной стенки более 30 мм содержит зернистый наполнитель из кварцевой керамики или кварцевого стекла в количестве 20-40% вес. с размерами зерен от 0,5 до 5,0 мм.

Авторами экспериментально установлено следующее.

1. Кварцевая керамика с пористостью 6-11% по прочности на изгиб, ударной стойкости, трещиностойкости на 20-50% выше, чем керамика ТСМ-107 с пористостью 0-3%. Так, например, среднестатистическая прочность на изгиб для керамики с Пк=6-11% при производстве крупногабаритных изделий составляет 62 МПа с разбросом 37-81 МПа, в то время как для плотноспеченной керамики с Пк=0-3% она составляет 49 МПа с разбросом 24-74 МПа. Работа разрушения при многократном ударе шара на копре КИ-1 с уменьшением пористости снижается от 4-6 кГс см/см2 до 2-3 кГс см/см2. Герметизация наружной поверхности органополимером, например эпоксидной смолой, повышает прочностные свойства пористой кварцевой керамики не менее чем на 10%.

2. Степень уноса непрозрачного кварцевого стекла, высокоплотной и пористой кварцевой керамики, оцененной по истираемости образцов шлифованием в одинаковых условиях практически одинакова и составила 0,075-0,085 г/см2 мин. Положительное влияние здесь оказывает вода, которая в процессе мокрого помола заполняет открытые поры керамики через рабочую поверхность футеровки, препятствует разрушению поровой структуры материала и повышает стойкость материала футеровки на истирание.

3. Технология изготовления крупногабаритных изделий из пористой кварцевой керамики хорошо отработана в нашей стране и не вызывает отмеченных выше недостатков при обжиге футеровки. Для изготовления футеровки с толщиной стенки более 30 мм целесообразно применять шликерное литье с зернистым наполнителем. В качестве наполнителя можно использовать порошки кварцевого стекла или кварцевой керамики. Для формования толстостенной и крупногабаритной футеровки водный шликер должен содержать до 20-40% вес. наполнителя с размером зерен от 0,5 до 5,0 мм.

4. Уход свободной воды в пористую футеровку можно компенсировать добавками дистиллированной воды в процессе помола или стабилизации.

5. Оптимальной с точки зрения технологичности и эксплуатационных свойств будет футеровка из кварцевой керамики с пористостью 6-11% и толщиной стенки 20-40 мм. Изменение толщины стенки футеровки регулируется литьевой формой, количеством зернистого наполнителя, размером зерна в формовочной массе (шликере).

Технология получения футеровки из пористой кварцевой керамики и изготовление мельницы включает следующие этапы:

- приготовление первичного водного шликера кварцевого стекла с параметрами:

плотность 1,86-1,91 г/см3,

влажность 13-15%,

вязкость 20-40 с по ВЗ-1,

тонина (частиц >63 мкм) 4-10%;

введение и перемешивание зернистого наполнителя из обожженной кварцевой керамики или кварцевого стекла с размером частиц от 0,5 до 5,0 мм в количестве 20-40% к твердой фазе шликера;

- формование керамической заготовки (заготовок для составной конструкции) способом водного шликерного литья или другим методом;

- подвялка и сушка заготовок при температурах 20-100°С на воздухе и в сушильных шкафах;

- обжиг изделий в электрических печах при Тmах 1220+20°С, 1-4 часа;

- подгонка элементов футеровки, склейка элементов, например, эпоксидной смолой, сверловка загрузочного люка;

- герметизация и упрочнение футеровки путем нанесения на наружную поверхность органополимера, а для больших размеров и органопласта. В качестве органополимера можно использовать любые, например, эпоксидные смолы, эмали, лаки холодного отверждения, в качетсве наполнителя в органопласт можно использовать стеклоткань, мешковину и др.

В дальнейшем футеровку устанавливают в металлический барабан мельницы, центруют, а в промежуток между футеровкой и металлическим барабаном заливают гипсовый раствор. Загрузочный люк, слегка конической формы, формируют пастой на основе эпоксидной смолы и порошка кварцевого стекла. Возможный зазор между загрузочным люком и пробкой герметизируют резиной.

Загрузка мельницы кварцевым стеклом (бой стекла), мелющими телами из кварцевого стекла и дистиллированной водой осуществляется через загрузочный люк, как в любой шаровой мельнице. При необходимости осуществляется добавка стекла или воды. Скорость вращения и время помола подбирают экспериментально для каждого вида материала и требований по параметрам шликера. Слив готового шликера производят через люк с предварительно установленной сетчатой крышкой для задержки мелющих тел.

Преимуществом предложенной мельницы является упрощение конструкции и технологии изготовления мельницы и футеровки, возможность изготовления футеровки непосредственно на керамическом производстве. Для изготовления футеровки используется существующее при производстве кварцевой керамики технологическое оборудование и отработанные технологические процессы по получению водного шликера кварцевого стекла, формованию, обжигу. В отличие от прототипа отпадает опасность кристаллизации материала кварцевой футеровки в связи со снижением температуры обжига (спекания) и загрязнения им шликера. В качестве сырья могут быть применены различные отходы производства изделий из кварцевой керамики (шликер, сырец, обожженный материал). По предложенному техническому решению существенно упрощается технология изготовления толстостенной (30 мм и более) футеровки на основе кварцевого стекла, что удлиняет срок службы футеровки и мельницы.

Источники информации

1. Ю.Е.Пивинский, Е.И.Суздальцев. Кварцевая керамика и огнеупоры. Том 1, с.290-294, 2008 г.

2. Патент РФ №2254168, кл. В02С 17/22 от 01.10.2003., Бюлл. №17 от 20.06.2005 г.

1. Шаровая мельница для получения водного шликера кварцевого стекла, включающая металлический барабан и футеровку из материала на основе кварцевого стекла в виде цельной или составной конструкции, отличающаяся тем, что футеровка мельницы выполнена из кварцевой керамики с пористостью 6-11% и с толщиной стенки 20-40 мм, наружная поверхность которой герметизирована и упрочнена органополимером холодного отверждения.

2. Шаровая мельница по п.1, отличающаяся тем, что для мельниц больших размеров футеровка из пористой кварцевой керамики с толщиной стенки более 30 мм содержит зернистый наполнитель из кварцевой керамики или кварцевого стекла в количестве 20-40% с размером частиц 0,5-5,0 мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к футеровкам шаровых мельниц. .

Изобретение относится к области рудоразмольного оборудования. .

Изобретение относится к измельчительному оборудованию. .

Изобретение относится к области рудоразмольного оборудования и может быть использовано для закрепления на защищаемой поверхности из магнитопроводящего материала футеровочных плит.

Изобретение относится к устройствам для предохранения обечайки от износа и может быть использовано в горнорудной, цементной, металлургической и др. .

Изобретение относится к футеровкам барабанных мельниц полусамоизмельчения, применяемых в горнорудной, химической, цементной промышленностях. .

Изобретение относится к технике дробления и измельчения твердых веществ и может быть использовано в горно-обогатительной, химической и других областях промышленности.

Изобретение относится к устройствам, которые предназначены для измельчения фракционных материалов, например к мельницам, и может быть использовано в цементной, горно-обогатительной и др.

Изобретение относится к области горного машиностроения и может быть использовано при создании измельчительного оборудования, в частности шаровых мельниц и мельниц самоизмельчения, внутреннюю поверхность которых защищают профильной футеровкой

Изобретения относятся к футеровке для дробилки, способу ее изготовления и дробилке, содержащей футеровочные элементы. Могут быть использованы для шаровых мельниц, применяемых при добыче полезных ископаемых, или в различных химических производствах, в энергетических предприятиях, а также при производстве цемента. Футеровка для дробилки содержит футеровочные элементы с болтовыми отверстиями. Болтовые отверстия расположены таким образом, что при размещении футеровочных элементов в барабане дробилки они обеспечивают возможность облегченного и ускоренного удаления футеровочных элементов без взаимодействия с периферийным устройством. Периферийное устройство может быть расположено на барабане и представляет собой безредукторный двигательный привод, который функционально соединен с барабаном дробилки в части, отличной от его конца. Согласно способу изготовления футеровки, если периферийное устройство преграждает или ограничивает доступ к болтовым отверстиям футеровочных элементов, то футеровочные элементы формуют и размещают в барабане дробилки. При этом, болтовые отверстия футеровочных элементов расположены вне габаритной площади периферийного устройства. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к эластомерным футеровкам барабанных мельниц и может использоваться в горно-обогатительной, строительной, химической и других отраслях промышленности. Футеровка барабанной мельницы содержит элементы 4, 5, 6, 7, выполненные из эластомерного материала в виде многогранной призмы и имеющие рабочие боковые поверхности. Элементы 4, 5, 6, 7 имеют переменную высоту Н1, Н2, Н3, Н4 вдоль длины барабана 1 мельницы от загрузочного отверстия к разгрузочному, причем отношение минимальной высоты элемента к максимальной высоте составляет 1.1÷2. Футеровка барабанной мельницы обеспечивает одновременное достижение элементами критической степени износа. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение предназначено для использования в горном машиностроении при разработке и изготовлении шаровых мельниц и мельниц самоизмельчения, внутренняя поверхность которых футеруется эластичными материалами. Футеровка по первому варианту выполнения состоит из продольных лифтеров (1) и изготовленных из эластомеров плит (2), примыкающих к лифтерам (1). Плиты (2) армированы стальными стержнями. Стержни размещены в теле плиты (2) перпендикулярно к нижней ее поверхности. Высота стержней равна толщине плиты. Нижние торцы стержней расположены на уровне нижней поверхности плиты (2). Расстояние l между стержнями находится в пределах l=d÷3d, где d - диаметр наибольших шаров в мельнице. Футеровка по второму варианту выполнения характеризуется тем, что лифтеры (1) армированы стальными стержнями (6). Стержни (6) размещены в теле лифтера (1) в виде ряда параллельно продольной верхней поверхности лифтера (1). Стержни (6) закреплены на стальных пластинах, установленных по торцам лифтера (1). Стержни (6) могут быть установлены в теле лифтера (1) в 2-3 ряда по высоте и располагаться в шахматном порядке. Согласно второму варианту в футеровке может быть армирована и плита (2). В заявленном изобретении обеспечивается уменьшение динамических нагрузок на полотно футеровки из эластомеров и увеличение срока службы футеровок. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение предназначено для измельчительного оборудования в области горного машиностроения, в частности шаровых мельниц и мельниц самоизмельчения. Футеровка состоит из продольных лифтеров (1) и примыкающих к ним плит (2). В эластомерном полотне футеровки могут быть закреплены вставки в виде прямоугольных стальных пластин. Пластины опираются на амортизационные подушки из упругого эластомера в форме параллелепипеда. Пластина закреплена вместе с подушкой в двухъярусном углублении полотна лифтера. По второму варианту футеровки каждая вставка имеет в поперечном сечении Т-образную форму и закреплена в двухъярусном углублении полотна лифтера. Принятые соотношения размеров подушки и полотна лифтера и их модулей упругости сохраняют амортизирующую способность подушки. За счет демпфирования динамических нагрузок на лифтеры повышается износоустойчивость и увеличивается срок службы футеровки. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение касается шаровой мельницы с элементом защиты от износа. Мельница содержит вертикальную емкость с по меньшей мере одним элементом защиты от износа (1). В емкости с возможностью вращения вокруг вертикальной оси установлена мешалка. Элемент защиты закреплен на внутренней стенке емкости с помощью крепежной системы. На внутренней стенке емкости и/или на задней стенке элемента защиты расположены крепежная цапфа (9) и крепежная выемка (4) крепежной системы. Крепежные цапфа и выемка своим расположением обеспечивают возможность закрепления элемента защиты на стенке емкости посредством перемещения элемента защиты. Для закрепления элемент защиты перемещают в направлении, которое составляет с вертикальной осью мешалки угол >0°. Крепежная цапфа проходит в крепежное отверстие. Элемент защиты на своей задней стороне снабжен крепежной выемкой. Выемка выполнена с возможностью извлечения крепежной цапфы из крепежной выемки без разрушения лишь при приложении усилия разъединения. Изобретение обеспечивает шаровую мельницу легко заменяемой системой защиты от износа с минимально возможным весом при высокой износостойкости и максимальной коррозионной стойкости. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ относится к области средств для измельчения или дробления различных материалов и может быть использован при изготовлении футеровочных плит различного профиля. Изготовление футеровочной плиты осуществляют в два этапа, при этом используют две пластины из неполимеризованного эластомерного материала для нижней и верхней частей изделия и упругий каркас с предварительно установленными на нем износостойкими вставками. На первом этапе на дно пресс-формы укладывают пластину для нижней части, в которую вдавливают упругий каркас с вставленными в него износостойкими вставками до упора износостойких вставок в дно пресс-формы. На втором этапе пластину для верхней части запрессовывают до соединения с нижним эластомерным материалом для создания цельной монолитной конструкции. После полимеризации готовое монолитное изделие извлекают из пресс-формы. Способ позволяет упростить изготовление футеровочных изделий, повысить надежность и долговечность работы футеровочных плит. 3 ил.
Наверх