СПОСОБ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ КУСКОВОГО СЫРЬЯ
METHOD OF DISINTEGRATING LUMPY STOCK

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к дезинтеграции кусковой горной массы, которая содержит частицы полезного компонента в обособленном виде или в породных сростках. Способ может использоваться для измельчения кускового сырья до кондиционного гранулометрического состава, который обеспечивает получение необходимого товарного продукта. Кроме того, способ может быть эффективно использован в качестве предварительного технологического цикла для обогащения техногенных месторождений полезных ископаемых, представленных отходами металлургического производства - шлаками, которые содержат разнородные по гранулометрическому составу частицы полезного компонента, которые могут быть извлечены при дезинтеграции исходного сырья.
Известен способ обогащения сырья с металлическими включениями. Способ включает подачу исходного сырья в пространство рабочей камеры, которая имеет донную часть и крышку, воздействие разрушающими элементами, распределение на компоненты, которые содержат и не содержат металл (И.М.Келина "Обогащение руд", М.: Недра, 1979 г., с.93).
Недостатком известного способа является его низкая производительность из-за цикличности технологического цикла дезинтеграции. Способ имеет ограниченное применение, так как он позволяет разделять исходное сырье, которое характеризуется низкой прочностью, или сырье, которое представлено сростками из крепких и малокрепких компонентов.
Способ требует предварительной подготовки исходного сырья, что отрицательно сказывается на себестоимости конечного товарного продукта.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ дезинтеграции кускового сырья, который реализуется в способе обогащения сырья с металлическими включениями.
Известный способ включает подачу кускового сырья в ограниченное пространство рабочей камеры, воздействие на сырье в донной части разрушающими элементами, дезинтеграцию сырья и придание его частицам центробежного ускорения до столкновения их с боковой стенкой рабочей камеры и ее крышкой, извлечение дезинтегрованого сырья из бокового проема в рабочей камере и из ее донной части (Патент Украины на изобретение №64672).
Недостатком известного способа является то, что при дезинтеграции исходного сырья, которое характеризуется повышенной прочностью, возможно заклинивание мелкими частицами пространства между подвижными частями элементов устройства. Кроме того, при дезинтеграции сырья, которое состоит из высокопрочных частиц, процесс их разрушения занимает продолжительный период времени.
Эти недостатки обусловлены тем, что в рабочей камере отсутствуют циркуляционные потоки, которые влияют на мелкие частицы.
Значительная продолжительность переработки сырья происходит из-за того, что на него влияют только низкопрофильные измельчающие элементы, которые создают незначительные динамические усилия и придают отдельным частицам ускорение в сторону стенок рабочей камеры для разрушения об ребристую футеровку. Потеря скорости частиц при перемещении и малый размер ребер футеровки требует многоциклового динамического воздействия для их измельчения до заданных размеров.
При реализации известного способа в устройстве для дезинтеграции минерального сырья тяжело создать избыточное давление внутри рабочей камеры, чем усложняются условия выноса измельченных частиц и создаются условия для осаждения этих частиц внутри рабочей камеры.
Задачей изобретения является усовершенствование способа дезинтеграции кускового сырья за счет комплексного влияния на куски сырья вращающихся дробящих и измельчающих элементов с формированием не менее двух основных воздушных потоков: один из которых из рабочей камеры циркуляционно направляют в щелевое пространство между вращающимися разрушающими элементами и стенкой рабочей камеры и дальше - назад - в пространство рабочей камеры, а другой поток, который содержит дезинтегрированное сырье, направляют в донную часть камеры для последующего осаждения измельченных частиц.
Реализация поставленной задачи позволяет обеспечить эффективную дезинтеграцию кускового сырья, которое имеет широкий диапазон физико-механических свойств и гранулометрического состава. Формирование циркуляционного потока воздуха внутри рабочей камеры позволяет предотвратить вероятность заклинивания крепкими частицами вращающихся элементов конструкции, реализующей способ.
По сравнению с прототипом заявленный способ позволяет обеспечить высокопроизводительную переработку исходного сырья для разных областей промышленности, а также перерабатывать техногенные месторождения, сформированные в результате деятельности горнодобывающих и горно-обогатительных предприятий, а также предприятий горно-металлургического комплекса.
В зависимости от поставленной цели дезинтеграция сырья с помощью заявленного способа позволяет как измельчать сырье до заданных параметров, так и выделять частицы полезного компонента, например металла из породных сростков.
Поставленная задача решается за счет того, что способ дезинтеграции кускового сырья включает подачу его в ограниченное пространство рабочей камеры, воздействие на сырье в донной части разрушающими элементами, дезинтеграцию сырья и придание его частицам центробежного ускорения до столкновения их с боковой стенкой рабочей камеры и ее крышкой, извлечение дезинтегрованого сырья из бокового проема в рабочей камере и из ее донной части.
Согласно изобретению на дезинтегрируемое сырье воздействуют разноуровневыми, относительно вертикальной плоскости, вращающимися разрушающими элементами, которые в проекции на горизонтальную плоскость образуют кольцевую разрушающую поверхность, состоящую из диаметрально расположенных верхнеуровневых дробящих элементов, нижнеуровневых измельчающих элементов, при этом вращением последовательно расположенных сверху вниз двух параллельных кольцевых и одного дискового элементов, которые располагают под кольцевой разрушающей поверхностью и соединенных между собой радиальными лопатками, формируют два потока воздуха: один из которых из пространства рабочей камеры направляют в пространство между смежными поверхностями кольцевых элементов в сторону стенки рабочей камеры через щелевое пространство между стенкой рабочей камеры и вращающихся разрушающих элементов и далее, в виде восходящего потока, в пространство рабочей камеры, а второй поток воздуха из пространства рабочей камеры вместе с частицами дезинтегрованного сырья направляют в пространство между поверхностями кольцевого и дискового элементов в донную часть рабочей камеры для следующего извлечения.
Для эффективной разгрузки частиц полезного компонента и снижения содержания в товарном продукте частиц пылевидной фракции в рабочую камеру сквозь открытый боковой проем направляют поток воздуха, который формируют вращением разрушающих элементов и изоляцией загрузочного отверстия, который выполняют в рабочей камере.
Способ обогащения сырья с металлическими включениями реализуется следующим образом.
Как вариант, для реализации способа необходимо оборудование следующей комплектации.
Рабочая камера установлена вертикально, имеет цилиндрическую форму с крышкой и проем в боковой части. По оси камеры расположен приводной вал, связанный с приводом. Приводной вал в донной части камеры связан с помощью радиальных лопаток с разрушающими элементами, а также последовательно по вертикали с расположенными горизонтально двумя кольцевыми и одним дисковым элементами.
Со стороны пространства рабочей камеры расположены разноуровнево, относительно вертикальной плоскости, вращающиеся разрушающие элементы. Эти разрушающие элементы в проекции на горизонтальную плоскость образуют кольцевую разрушающую поверхность, состоящую из диаметрально расположенных верхнеуровневых дробящих элементов, выступающих над кольцевой разрушающей поверхностью, в виде геометрически правильных или граненных блоков и нижнеуровневых элементов, которые измельчают, в виде плоских или граненных пластин, или секторных частей диска. Разрушающие элементы могут быть непосредственно закреплены к верхнему кольцевому элементу.
Под верхним кольцевым элементом расположен нижний кольцевой элемент, который соединен с верхним кольцевым элементом с помощью лопаток, которые в свою очередь закреплены к приводному валу.
Под нижним кольцевым элементом расположен дисковый элемент, который присоединен с помощью лопаток, закрепленных к приводному валу.
Между разрушающими элементами и внутренней частью корпуса есть щелевое пространство, параметры которого обеспечивают необходимую циркуляцию воздуха при вращении разрушающих элементов.
Реализация способа основывается на образовании трех основных технологических зон дезинтеграции кускового сырья:
- зона дезинтеграции кускового сырья разрушающими элементами;
- зона циркуляции воздуха по траектории: пространство рабочей камеры - пространство между верхним и нижним кольцевыми элементами - щелевое пространство между разрушающими элементами и внутренней частью рабочей камеры - пространство рабочей камеры;
- зона перемещения потока воздуха и дезинтегрованого сырья в пространство между нижним кольцевым и дисковым элементами и дальше - в донную часть камеры для следующего осаждения и транспортировки.
Способ реализуется следующим образом.
Кусковое сырье подают в пространство рабочей камеры. В зависимости от конструкции камера представляет собой цилиндр с крышкой и донной частью. Загрузка сырья может осуществляться со стороны верхней и боковой части корпуса рабочей камеры. Подача сырья осуществляется при вращении приводного вала, который вращает все подвижные элементы устройства. Это предотвращает возникновение пиковых нагрузок на привод и вероятность выхода его из строя.
В донной части рабочей камеры на сырье воздействуют разрушающие элементы, которые являются разноуровневыми, относительно вертикальной плоскости. Разрушающие элементы, в проекции на горизонтальную плоскость, образуют кольцевую разрушающую поверхность, которая состоит из диаметрально расположенных верхнеуровневых дробящих элементов и нижнеуровневых измельчающих элементов.
Под действие дробящих элементов попадают большие частицы сырья, а мелкие частицы сырья подвергаются воздействию измельчающими элементами. Разрушающие элементы вращаются и придают центробежное ускорение разрушенным или частично разрушенным частицам сырья. За счет столкновения частиц со стенкой рабочей камеры происходит их доизмельчение. Если внутренняя поверхность рабочей камеры снабжена ребристой футеровкой, то эффективность доизмельчения повышается.
При разрушении частиц сырья внутри рабочей камеры возникают циркуляционные потоки, которые формируют зоны разряжения и избыточного давления. Эти циркуляционные потоки формируются за счет вращения последовательно расположенных двух параллельных кольцевых и одного дискового элементов, которые располагают под кольцевой разрушающей поверхностью и соединяют между собой радиальными лопатками.
Вращающимися кольцевыми элементами формируют поток воздуха, который направляют в пространство между смежными поверхностями кольцевых элементов в сторону стенки рабочей камеры. Проникая в щелевое пространство между стенкой рабочей камеры и вращающихся разрушающих элементов, воздух в виде восходящего потока проникает в пространство рабочей камеры.
Второй поток воздуха вместе с частицами дезинтегрованого сырья направляют в нижерасположенное пространство между поверхностями кольцевого и дискового элементов. По этому пространству поток воздуха перемещается, захватывая за собой измельченные частицы в донную часть рабочей камеры для следующего извлечения и переработки.
Если твердые, не разрушенные полезные компоненты, представлены частицами больших размеров, например, при переработке шлаков, то, по мере освобождения от породных сростков, их разгрузку осуществляют через боковой разгрузочный проем в стенке рабочей камеры. Разгрузка осуществляется за счет использования центробежных сил, которые возникают при вращении разрушающих элементов. Большие не разрушенные частицы, которые содержат полезный компонент, удаляются в приемный бункер или транспортное устройство для последующей утилизации.
Для эффективной разгрузки частиц полезного компонента и снижения объема частиц пылевидной фракции в товарном продукте в рабочую камеру сквозь открытый боковой проем направляют поток воздуха, который формируют вращением разрушающих элементов и изоляцией загрузочного отверстия, которое выполняют в рабочей камере.
Снижение объема пылевидных частиц в товарном продукте достигается тем, что частицы с полезным компонентом, который имеет большой удельный вес, за счет центробежных сил перемещается через боковой проем в рабочей камере, при этом формируют поток воздуха, направленный в обратном направлении - в рабочую камеру, при этом пылевидные частицы возвращаются тоже в рабочую камеру и выносятся сквозь ее донную часть.
Реализация заявленного способа позволяет повысить эффективность обогащения сырья с металлическими включениями в широком диапазоне его физико-механических свойств. В качестве исходного сырья могут применяться как руды черных и цветных металлов, так и отходы металлургического производства - шлаки. Способ обеспечивает возможность соединения двух технологических процессов: измельчение исходного сырья и разделение его на компоненты.