СТРУЙНАЯ ПРОТИВОТОЧНАЯ МЕЛЬНИЦА

Комбинированный способ обогащения и измельчения рудных и нерудных материалов и струйная противоточная мельница.
Изобретение относиться к области обогащения и измельчения рудных и нерудных материалов, например хромовой руды, мела, неорганических пигментов, применяемых в частности при производстве строительных материалов.
Известен процесс обогащения сухим способом металлорудных полезных ископаемых [1], преимущественно каолина, который может быть использован для обогащения талька, доломита, известняка и других неметаллорудных материалов. Повышение извлечения каолина из сырья, снижение энергозатрат и повышение производительности технологической линии осуществляется за счет создания замкнутой циркуляции технологического воздуха и материальных потоков. Способ включает операции сушки, измельчения, трехстадийной сепарации, осаждения и пылеулавливания. Выделяют фракции путем их осаждения в линии обработки аспирационного воздуха и путем их осаждения и пылеулавливания в линии обработки отходящих сушильных газов, объединяют в один поток и подают на операцию измельчения.
К недостаткам данного способа обогащения можно отнести применение трехстадийной сепарации, что приводит к усложнению всего способа обогащения в целом, а также повышению энергопотребления.
Наиболее близким к заявляемому является способ сухого обогащения слабомагнитного минерального сырья. [2] Данный способ включает стадийное дробление, воздушную классификацию и магнитную сепарацию с выделением концентрата(ов) и хвостов. С целью повышения эффективности обогащения и качества концентрата, а также снижения экологической нагрузки, в последней стадии дробления достигают получение измельченного продукта крупностью, обеспечивающей максимальную степень раскрытия полезного минерала из сростков. Следующей стадией следует воздушная классификация измельченного продукта по крупности и плотности в восходящем потоке
воздуха. Расход воздуха определяется величиной площади сечения воздушного потока, крупностью и плотностью полезного минерала. Полученные фракции подвергаются высокоградиентной магнитной сепарации в режимах, соответствующих удельной магнитной восприимчивости полезного(ых) минерала и характеристики магнитного поля сепаратора.
Описанный выше способ сухого обогащения слабомагнитного минерального сырья, выбранный в качестве прототипа, имеет ряд недостатков. Обеспечивая измельчение и селективное раскрытие минерала, данный способ обладает сравнительно узкой степенью применения. Т.е. обогащение осуществляется исключительно для сырья, имеющего магнитную восприимчивость и соответственно невозможность его применения в подготовке таких материалов, как мел, известняк, неорганические пигменты и др. Также стадийное дробление не обеспечивает наиболее полного раскрытия минерала, что оказывает большое влияние на степень обогащения. Существенным отрицательным результатом вышеописанного способа обогащения является образование хвостов, так называемых отходов, в содержании которых остается часть полезных минералов. Результатом такого обогащения является огромное накопление отвалов.
Известна струйная противоточная мельница, состоящая из накопительного бункера исходного материала, питателя (дозатора), блока помола, содержащего бункера, разгонные узлы и камеру помола, патрубков пылевозврата и пылеуноса, выполненные в виде труб, вихревого пылеразделителя - сепаратора. [3]
Основным недостатком данной конструкции струйной противоточной мельницы является конструкция камеры помола, которая не позволяет в полной мере использовать данную установку в процессе селективного измельчения и сухого обогащения материала.
Изобретение направлено на обеспечение одновременного селективного измельчения и обогащения рудных и нерудных материалов, а также наиболее полного раскрытия минерала. Изобретение обеспечивает применение способа в более широком диапазоне, за счет обогащения материалов, в том числе и не обладающих магнитными свойствами, такими как мел, известняк, неорганические
пигменты и др., и кроме того расширение арсенала средств для извлечения ценных компонентов из отвалов и хвостов, а также отходов при производстве строительных материалов, за счет применения струйной противоточной мельницы.
Это достигается способом обогащения материала посредством предварительного измельчения, с последующей воздушной классификацией, в котором перед предварительным измельчением осуществляют сушку материала, далее осуществляют одновременное селективное измельчение и обогащение материала в камере помола струйной противоточной мельницы, а воздушную классификацию осуществляют в сепараторе струйной противоточной мельницы, с последующим возвратом грубой фракции на тонкий домол, также в струйной противоточной мельнице, вывод обогащенного материала осуществляется через ячейковый магнитный улавливатель встроенный в камере помола струйной противоточной мельницы, при этом тонкая фракция из сепаратора следует в осадитель, из которого извлекается слабо обогащенный материал, завершающей стадией является очистка воздуха в пылеуловителе.
Способ обогащения предполагает использование струйной противоточной мельницы, состоящей из накопительного бункера исходного материала жестко соединенного с загрузочным устройством питателя. Разгрузочное устройство питателя расположено над верхней частью наклонно расположенной трубы подачи материала в мельницу, нижний конец которой жестко соединен с боковой частью вертикально расположенного патрубка пылеуноса, верхний конец которого жестко соединен с нижней частью сепаратора, а нижний - жестко соединен с камерой помола. На камере помола с двух сторон соосно жестко закреплены эжекторные узлы с приемниками для материала, жестко связанные с устройством для подачи сжатого воздуха. К верхней части каждого из приемников материала нижним концом жестко прикреплен патрубок пылевозврата, верхний конец которого жестко закреплен в нижней части сепаратора. Согласно предполагаемому решению в нижней части камеры помола соосно с патрубком пылеуноса жестко встроен ячейковый магнитный улавливатель.
На фиг.1 представлена одна из возможных технологических схем комбинированного способа обогащения, где представлены блок обезвоживания, состоящий из известных элементов: 1 - камеры загрузки, 2 - барабана сушильного (см. например [4], стр. 269) и 3 - теплогенератора (см. например [4], стр. 269); блок предварительного измельчения в состав которого входят известные элементы: 4 - конвейер винтовой (см. например [5], стр. 292), 5 -конусная дробилка (см. например [6], стр. 134, 287) и 6 - элеватор (см. например [7], стр. 455); 7 - струйная противоточная мельница; 8 -известный конвейер шнековый (см. например [5], стр. 292); 9 - бункер накопительный; 10 - известная циклонная группа (см. например [8], стр. 104); 11 - известный рукавный фильтр; 12 - известный вентилятор вытяжной.
На фиг.2 представлена схема противоточной струйной мельницы, где 13 - накопительный бункер исходного материала; 14 - питатель; 15 - труба подачи материала в мельницу; 16 - патрубок пылевозврата; эжекторные узлы состоящие каждый из: 17 - приемника материала, 18 - помольного эжектора, 19 - разгонных трубок; 20 - камера помола; 21 - устройство для подвода сжатого воздуха; 22 - ячейковый магнитный улавливатель (см. например [5], стр. 272) жестко прикрепленный, например сваркой, к камере помола; 23 -патрубок пылеуноса; 24 - сепаратор.
Пример осуществления способа обогащения.
Были отобраны пробы хромовой руды Башкирского месторождения. Исходный продукт через камеру загрузки 1 поступает в сушильный барабан 2, в котором производят сушку продукта, нагреваемого газовой горелкой теплогенератора 3. Высушенный материал через винтовой конвейер 4 поступает на предварительное измельчение в конусную дробилку 5, здесь осуществляют измельчение материала до заданных размеров. Посредством элеватора 6 измельченный материал поступает в накопительный бункер 13 струйной противоточной мельницы 7, откуда шнековым питателем 14 направляется через трубу подачи материала 15 в патрубок пылеуноса 23, соединяющий камеру помола с сепаратором 24. Грубая фракция, отсеиваясь в сепараторе, поступает в приемники эжектора 17 и далее - в разгонные трубки 19 струйной противоточной мельницы. В разгонных трубках материал подхватывается
энергоносителем, подаваемым через устройство для подвода сжатого воздуха 21 в помольные эжекторы 18, и разгоняется до 200 м/с. Два взвесенесущих потока, направленные навстречу друг другу, сталкиваются в камере помола, в результате происходит селективное измельчение и обогащение материала, основанное на разности прочностных и массовых свойствах обогащаемого продукта. Обогащенный материал выводиться из зоны помола ячейковым магнитным улавливателем 22, на шнековый конвейер 8 и подается в накопительный бункер 9. Измельченный материал тонкой фракции из сепаратора струйной противоточной мельницы следует в циклонную группу 10, откуда извлекается слабо обогащенный материал. Очистка воздуха производится в рукавном фильтре 11, в котором оседают и в дальнейшем извлекаются отходы обогащения. Вытяжным вентилятором 12 осуществляют выброс в атмосферу очищенного, отработанного энергоносителя. Были проведены процессы селективного измельчения и обогащения. Полученные результаты представлены в таблице.
Результаты обогащения
Полученные образцы
Результаты количественного анализа, % масс.
Сr<sub>2</sub>О<sub>3</sub>
MgO
Аl<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
SiO<sub>2</sub>
Р
CaO
Fe<sub>общ.</sub>
С
S
Исходный
29,8
25,0
16,3
12,8
0,001
0,06
11,5
0,1
0,04
В камере помола
36,6
20,0
15,3
9,2
0,002
0,06
12,9
0,06
0,041
В циклоне
30,2
28,3
15,7
13,6
0,002
0,11
8,1
0,1
0,04
В фильтре
25,3
32,4
15,3
12,5
0,002
1,45
7,9
0,451
0,08
2
3
2
3
Как видно из таблицы исходный материал содержал 29,8% массовой доли СrO. Осуществление селективного измельчения и обогащения, по предложенной схеме обогатительного комплекса, показывает, что из камеры помола ячейковым магнитным улавливателем извлечен материал с содержанием СrO-36,6% массовой доли. Приведенная выше таблица наглядно показывает эффективность применения выше описанного способа измельчения и обогащения.
Использование предлагаемого способа обогащения рудных и нерудных материалов позволяет обеспечить, по сравнению с существующими, наиболее полное раскрытие минерала, применение в более широком диапазоне обогащаемых материалов, в частности не обладающих магнитными свойствами, такими как мел, известняк, неорганические пигменты и др., и, кроме того, расширение арсенала средств для извлечения ценных компонентов из отвалов и хвостов, а также отходов при производстве строительных материалов, за счет применения струйной противоточной мельницы, что позволяет снизить энергоемкость процесса измельчения и обогащения и применение способа в безотходных технологиях обогащения.