Способ измельчения твёрдых материалов и устройство для его осуществления

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ полученного порошка, измельчение исходного материала происходит путем создания сложного вращения потока среды,обеспечивающий центробежными силами вращения и гравитационного перемещения этой среды при знакопеременной скорости перемещения. В устройстве для измельчения твердых материалов включающий цилиндрическую помольную камеру с отверстиями для загрузки и выгрузки исходных материалов и помольных элементов, ось вращения помольного барабана расположена под некоторым углом к геометрической оси вращения помольного барабана,расположена в опорных подшипниках и снабжена приводом для вращения барабана, а внутри помольной камеры, на ее цилиндрической поверхности вдоль барабана,установлены небольшие выступы, обеспечивающие вращение пристеночного слоя перемещающей среды. Технически результат при измельчении твердых частиц достигается за счет непрерывного измельчения пульпы в центробежногравитационным измельчителе, работа которого осуществляется за счет расположения оси вращения измельчителя (барабана) под некоторым углом от 10 до 45 к геометрической оси вращения.(72) Поветкин Виталий Васильевич Байшуаков Аскар Абжамиевич(73) Байшуаков Аскар Абжамиевич Поветкин Виталий Васильевич(54) СПОСОБ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ТВРДЫХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к измельчению твердых материалов в горном и горно-обогатительном производстве при добыче полезных ископаемых. В способе измельчения материалов в цилиндрическом помольном барабане с использованием помольных элементов,выполненных в виде шарообразных стеклянных или металлических шариков включающий подачу в цилиндрическую камеру помольных элементов,загрузку измельчения исходного материала, отбор Изобретение относится к измельчению твердых материалов в горном и горно-обогатительном производстве при добыче полезных ископаемых,например золота. Известен способ измельчения материалов в потоке энергоносителя и устройство вихревого помола для его осуществления (А.с.2100082, кл. В 02 С 19/06). Способ измельчения материалов в потоке энергоносителя и устройство вихревого помола для его осуществления относятся к машиностроению для химической, пищевой, строительной, а также других областей промышленности и могут быть использованы в вихревых мельницах. Способ включает подачу в цилиндрическую помольную камеру струи энергоносителя, создание зон звуковых и/или ультразвуковых колебаний,поперечных к вращающемуся потоку, в которых колебания второй гармоники основной частоты усилены дополнительными резонансными колебаниями, загрузку и измельчение исходного материала, отбор полученного порошка. Устройство включает цилиндрическую помольную камеру с соплом, ориентированным вдоль сечения ее внутренней поверхности и подобным образом ориентированными полостями, причем каждая из первых полостей сопряжена с меньшей второй полостью, наклоненной по отношению к первой. Содержатся также загрузочное приспособление и выходное отверстие для порошка и энергоносителя. Недостатком изобретения является использование данного способа и устройства не обеспечивают хороший контакт энергоносителя с исходным материалом и чистоты помола. Также известно устройство бисерной мельницы по авторскому свидетельству ( 2371253 кл. С 06 В 21, В 02 С 17/16). Изобретение относится к средствам измельчения пастообразных материалов. Бисерная мельница содержит вертикальный рабочий орган с соосно установленными гуммированными дисками со сквозными отверстиями и гуммированными втулками с выступами. Также содержит рабочий цилиндр, включающий наружную и внутреннюю оболочку, снабженную футеровкой в виде соосно установленных отдельных кольцевых элементов,выполненных из высокоэластичного материала. Кольцевые элементы и гуммированные диски расположены попарно и симметрично относительно общей диаметральной плоскости, перпендикулярной вертикальной оси рабочего органа, а высота кольцевых элементов (0,50,6), где- шаг установки кольцевых элементов и гуммированных дисков. Недостатком известной конструкции является пониженная эффективность эксплуатации,связанная со сложностью обеспечения нормального теплового режима технологического процесса,протекающего в бисерных мельницах, что приводит к росту энергозатрат на поддержание оптимальной температуры пигментной суспензии и снижению качества готового продукта. Наиболее близким техническим решением,взятого за прототип является способ измельчения твердых частиц ( 2247101, кл. С 06 В 21,В 02 С 17/16). Способ включает использование бисерной мельницы со стеклянными шариками диаметром 1,6-2 мм, приготовление суспензии перхлората аммония, который предварительно измельчают, при этом при приготовлении суспензии ее циркулируют посредством центробежного насоса в течение от 20 до 30 минут, а в процессе измельчения перхлората аммония в бисерную мельницу через каждые 208-221 час добавляют по 5 кг шариков, через 1600 часов работы мельницы проводят полную замену стеклянных шариков. Однако использование изобретения не обеспечивает устойчивость тонкости и чистоты помола. Наибольшее распространение и в широких масштабах для тонкого диспергирования пигментов при изготовлении красок получили применение бисерные машины (мельницы), где измельчение проводят в присутствии мелющих тел в виде шариков. Технология изготовления красок с использованием бисерных машин описана в книге П.И. Ермилова Диспергирование пигментов. Москва, Химия, 1971 г. Как показали лабораторные исследования и опробование в заводских условиях бисерные мельницы и технологические схемы на их базе могут быть применены для получения тонких и сверхтонких частиц материалов. Общим недостатком измельчения материалов мелющими телами, в том числе в бисерных мельницах, является попадание изнашиваемой части мелющих тел, так называемого намола, в продукт,загрязняя его. Поскольку бисерные мельницы на входе и на выходе снабжаются сеткой или решеткой для удержания шариков, то последние должны иметь определенный размер, чтобы не было их проскока в процессе работы. Кроме того, из-за их постепенного износа размеры исходных шариков должны обеспечить определенный ресурс для непрерывной работы. Непрерывные технологические схемы связаны с циркуляцией суспензии. Ритмичная работа установки может быть обеспечена только при устойчивой суспензии,что требует предварительной подготовки ее. Технической задачей данного изобретения является интенсификация измельчения твердых частиц. Технически результат при измельчении твердых частиц достигается за счет непрерывного измельчения пульпы в центробежногравитационным измельчителе, работа которого осуществляется за счет расположения оси вращения измельчителя (барабана) под некоторым углом от 10 до 45 к геометрической оси вращения. Эффект измельчения происходит за счет вращения массы стеклянных шариков и пульпы, и одновременного перемещение пульпы за счет центробежных сил вращения барабана и гравитационных сил. Поставленной задачей совершенствования устройства для измельчения твердых материалов, в котором путем конструктивных изменении обеспечивается лучший контакт стеклянных шариков с материалом помола, при их перемещения за счет центробежных сил вращения барабана и гравитационных сил при вертикальном их перемещении. В способе измельчения материалов за счет сложного перемещения материала с измельчаемыми элементами, а именно, при измельчении исходного материала, происходит сложное его перемещение вместе с измельчаемыми элементами в общем потоке, за счет суммирования центробежных и гравитационных сил, обеспечивается непрерывное перемещение помольной среды, при постоянном контакте с помольными элементами (стеклянными шариками). За счет такого сложного перемещения происходит интенсивное измельчение твердых частиц. Способ включает подачу в цилиндрическую помольную камеру исходного материала и измельчающих элементов, отбор полученного порошка, измельчение исходного материала происходит за счет вращающего потока пульпы, с истирающими элементами и его гравитационного перемещения дважды за один оборот барабана. В данном случае вращающийся поток перемещается за счет центробежных сил и его падения за счет гравитационных сил, в результате происходит интенсификация процесса истирания частички исходного материала в непрерывном вращающемся потоке истирающих элементов. Загрузка исходного материала и истирающих элементов и выгрузка готового материала (порошка) осуществляется циклично через каналы загрузки и выгрузки. В устройстве для измельчения материала,включающем цилиндрическую помольную камеру,загрузочного и выходного патрубков для порошка и истирающих элементов, согласно изобретению, вал вращения расположен под углом от 5 до 45 относительно геометрической оси вращения барабана и проходит через центр геометрической оси, а вдоль внутренней поверхностей барабана,симметрично через каждые 15 выполнены выступы, позволяющие вращать пристеночный слой исходного материала. Отверстие выгрузки снабжены решеткой, выполненный из тонкой сетки,для задержки помольных элементов, позволяющей выгружать измельченный материал. Совокупность приведенных признаков предлагаемого способа обеспечивает разрушение исходного материала после ввода помольных элементов (стеклянных шариков) в помольную камеру (барабан) путем организации сложного движения всего потока, за счет центробежных сил вращения барабана и гравитационного падения всей массы потока, тем самым достигается, при таком сложном движении потока измельчаемого материала, постоянный контакт при трении стеклянных шариков с разрушаемым материалом. Следовательно,происходит интенсификация разрушения материала и уменьшение тонкости помола. Совокупность приведенных признаков предлагаемого устройства обеспечивает разрушение исходного материал за счет обеспечения сложного движения потока исходного материала в помольной камере при центробежном и гравитационном перемещении материала, обеспечивающего за счет установки вала вращения барабана под некоторым углом (5-45) к геометрической оси вращения барабана и, тем самым, достигается технической результат, то есть интенсификация контакта помольных элементов с исходным материалам,вследствие увеличения площади контактирования и турбулентности потока, а также стабилизации процессов измельчения путем сложного перемещения и непрерывного его контакта с помольными элементами. При этом повышается чистота помола. Использование предлагаемого устройства для его осуществления. На фиг.1 изображен схематический чертеж устройства вид спереди, на фиг.2 вид в разрезе. Устройство содержит цилиндрический помольный барабан 1, с осью вращения 2,расположенной под углом , в пределах от 5 до 45 к геометрической оси вращения барабана, и проходящей через ее центр, ось вращения 2 расположено в опорах 3, жестко закреплена с барабаном 1, загрузочного канала 4 и выгрузочного канала 5, с защитной сеткой 6, выступов 7 проходящим вдоль помольной камеры, для обеспечения вращения пристеночного слоя материала, и привода 8 для вращения барабана. Выступы 7 ориентированы вдоль внутренней полости барабана захватывают пристеночный слой вращающего потока 9 и перемещает его до точки отрыва и гравитационного падения. Вращения привода 8, барабана 1 обеспечивает, за счет центробежных сил, подъем вращающего потока до критической точки подъема и его падения за счет гравитационных сил, то есть обеспечивает сложное движение потока 9, в процессе которого осуществляется интенсивное движение мелющих тел и, как следствие, истирание исходного материала. Предлагаемый способ и устройство для его осуществления работает следующим образом, через входной патрубок 4, расположенный в верхней части барабана 1 на его образующей, загружают исходную среду и помольные элементы,выполненные в виде стеклянных или металлических шариков, затем происходит вращение барабана 1 от привода 8 через ось 2, расположенную в подшипниковых опорах 3 и жестко закрепленную с цилиндрическим барабаном. За счет выполнения вала барабана под некоторым углом к ее геометрической осипроисходит сложное перемещение обрабатываемого материала, который в процессе перемещения интенсивно истирается при трении о помольные элементы. При достижении 3 необходимой фракции исходного материала,помольный барабан 1 устанавливается с выгружаемым отверстием 5 в нижнем положении. При открывание крышки 5 происходит выгрузка истирающего материала через защитную сетку 6,после процедуры выгрузки крышка опять закрывается, цикл повторяется. Небольшие выступы 7 расположенный на внутренней поверхности барабана 1 осуществляет перемещение и отрыв пристеночного слоя перемещающего материала. Использование предлагаемого способа и устройства при осуществлении сложного движении обрабатываемой среды в помольном барабане,позволит существенно уменьшить помол исходного материала до размеров частиц менее 100 мкм. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ измельчения материалов в цилиндрическом помольном барабане с использованием помольных элементов,выполненных в виде шарообразных стеклянных или металлических шариков включающий подачу в цилиндрическую камеру помольных элементов, 4 загрузку измельчения исходного материала, отбор полученного порошка, отличающийся тем, что измельчение исходного материала происходит путем создания сложного вращения потока среды,обеспечивающий центробежными силами вращения и гравитационное перемещение этой среды при знакопеременной скорости перемещения в два раза за один оборот, при установки оси вращения помольного барабана к геометрической оси вращения барабана под углом от 5 до 45. 2. Устройство для измельчения твердых материалов включающее цилиндрическую помольную камеру с отверстиями для загрузки и выгрузки исходных материалов и помольных элементов, отличающееся тем, что ось вращения помольного барабана расположена под углом 5-45 к геометрической оси вращения помольного барабана, расположена в опорных подшипниках и снабжена приводом для вращения барабана, а внутри помольной камеры, на ее цилиндрической поверхности вдоль барабана, симметрично, через каждые 15, выполнены небольшие выступы,обеспечивающие вращение пристеночного слоя перемещающей среды.