УДАРНО-ИНЕРЦИОННЫЙ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ РУДНЫХ МАСС С ВОЗВРАТНЫМ ЛИФТЕРОМ

Полезная модель относится к области дезинтеграции ранее измельченных горных масс при добыче драгоценных, редкоземельных и цветных металлов, а также отходов обогатительных фабрик и других горных предприятий, содержащих эти компоненты.
Применяемые, в настоящее время, технологии обогащения при разработке россыпных месторождений драгоценных металлов, в частности золота, сопряжены с его большими потерями, в части мелких фракций ((- 3,0 - 0,0) мм эфельная часть отходов промывки), находящихся внутри частиц вмещающей породы, чаще всего кварца, в полностью или частично, заагрегатированном состоянии, в виде комков, пластинок, вкраплений, прожилков, налетов, пленок и т.д.
Существующие технологии переработки исходного материала при разработке рудных месторождений предусматривают тонкое измельчение руды перед обогащением до 0,074 мм, с содержанием таких частиц в общем объеме (75-80)%, однако на практике эта цифра обычно не превышает (50-60)%. Потери золота, при этом, могут составлять порядка 3 % от исходного. Учитывая тот факт, что частицы менее 0,04 мм до 0,00 (сегодня большей частью сбрасываемые в отвалы хвостохранилищ) также содержат в себе полезный металл, в приведенном размере потерь сомневаться не приходится.
Избежать указанных потерь позволяет применение более тонких технологий измельчения. Особенно это актуально при доизвлечении золота и других полезных компонентов из лежалых отходов хвостохранилищ прошлых лет, где исходный материал представляет собой окисленную, легко разрушаемую вмещающую породу с находящимся в нем металлом, содержание которого довольно высоко, что объясняется несовершенством технологий прошлых лет. Используемые для тонкого и сверхтонкого измельчения технологии и оборудование (шаровые мельницы, валковые, конусные, стержневые и щековые дробилки имеют, применительно к указанной задаче, ряд недостатков: пластификация и размазывание металла по элементам конструкции при раздавливании частиц руды; большая степень размерной неоднородности продукта; большие металлоемкость (соответственно масса) и энергоемкость оборудования; низкая производительность, обусловленная,  в основном, накопительным режимом работы и низкими скоростями исполнительных элементов; сложность регулирования процесса или его невозможность; высокая стоимость.
Известна мельница MTW110 китайского производства (https:/zenitrus.ru.).  Принцип работы состоит в следующем: вертикальный вал вращает блок размалывающих валков фасонной формы. Измельчение породы производится путем размалывания частиц в зоне контакта вращающихся в блоке валков и неподвижного кольца, установленного в корпусе. Для возврата крупных частиц в зону измельчения со дна мельницы предусмотрена система вращающихся плугов, лопасти которых и выполняют функцию возврата. Функцию классификатора выполняет встроенный в конструкцию воздушный поток, создаваемый воздуходувкой. Им же создается и вихреобразное движение частиц, создающих условия для их самоизмельчения, а также ударного разрушения при столкновении с элементами конструкции. Недостатки устройства - высокая степень пластификации полезного компонента, недостаточная степень разрушения (крупность измельченной горной массы), высокая неоднородность фракционного состава на выходе, высокая стоимость покупки и обслуживания.
Известна дробилка (Патент RU № 2029617, МПК ВО2С 13/20, опубл. 27.02.1995), содержащая роторы первичного и вторичного дробления, синхронно вращающиеся в противоположных направлениях; при этом роторы вторичного дробления имеют двояковогнутые ударные поверхности, образованные радиусом, равным расстоянию от точки пересечения плоскости питающего лотка с окружностью ротора первичного дробления до общей отражательной поверхности, формируемой к моменту соударения с дробимым материалом двумя ударными поверхностями роторов вторичного дробления.
Недостатки устройства: сложность изготовления и эксплуатации, сложность управления процессом дробления, что существенно снижает производительность и высокая стоимость.
Известна дробилка, принятая за прототип (патент RU № 187389, МПК B02C 13/00, опубл. 04.03.2019), состоящая из корпуса с соосно установленным в нем вертикальным валом (с приводом), на котором, в несколько рядов, смонтированы ударные элементы-била. Для предохранения устройства от заклинивания на верхнем входном отверстии установлена защитная решетка с функцией отвода негабаритных кусков руды в сторону для последующего накопления и измельчения на дробилке более грубого класса. Снизу, на корпусе, оборудовано выпускное отверстие для выхода измельченного продукта. Дробилка работает следующим образом: частицы руды, прошедшие через решетку на входе, попадают через разгонный диск на била и внутренние корпусные детали, где происходит процесс их измельчения. В дробилке также частично реализован режим самоизмельчения путем соударения частиц друг с другом. Конструкцией предусмотрено множественное разрушение вмещающей породы частиц под действием указанных выше факторов, за счёт ярусного расположения бил и конических шайб.
К недостаткам дробилки следует отнести однократное прохождение измельчаемой массы и отсутствие механизма возврата неизмельченных частиц в начало процесса для доизмельчения, что значительно ухудшает качество разагрегатирования полезного компонента и степень однородности (по фракционному составу) переработанного материала.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности разагрегатирования полезного компонента от вмещающей породы за счет применения механизма многократного возврата неизмельченных крупных частиц руды к началу процесса измельчения путем использования возвратного лифтера.
Технический результат достигается за счет того, что ударно-инерционный измельчитель с возвратным лифтером включает корпус с верхней крышкой с засыпной горловиной, нижней крышкой с выпуском переработанного продукта, и ротор с билами и лифтером. Ротор в сборе установлен в опорах, а в верхней части корпуса размещены последовательно рассевной диск, отражатель и разбрасывающий диск. В нижней части корпуса расположен накопительный диск. Причем по всей длине ленты лифтера смонтированы подгребные планки, а лифтер выполнен с направлением навивки спирали, противоположным направлению вращения приводного двигателя, расположенного на верхней крышке.
На Фиг. 1 представлен ударно-инерционный измельчитель в разрезе.
На Фиг.2 представлен лифтер с подгребными планками и отбортовкой.
На Фиг. 3 представлен разбрасывающий диск.
На Фиг. 4 представлен накопительный диск с пазами и отбортовкой.
На Фиг. 5 представлен рассевной диск.
Измельчитель включает в себя корпус 1 с верхней крышкой 2, содержащей засыпную горловину (на фигуре не изображена) с наклонной предохранительной решеткой для предохранения устройства при работе от заклинивания негабаритом и нижнюю крышку 3 с выпуском измельченного материала. На верхней крышке 2 смонтирован приводной двигатель 9 и одна из опор 7 ротора 8. В верхней части корпуса 1 установлены рассевной диск 13, под ним отражатель 4, ниже – разбрасывающий диск 10.
Корпус 1 изготовлен из трубы с соответствующим планируемой производительности внутренним диаметром по величине условного прохода, с запасом, обеспечивающим проточный режим работы измельчителя на (15-20)% выше, чем условный проход входа засыпной горловины. В нижней части корпуса 1 установлены крышка нижняя 3, над ней накопительный диск 5, на ней – опора 6 ротора 8. Соосно с корпусом 1, внутри него, в опорах 6 и 7 установлен ротор 8 с билами 12 и лифтером 11. Ротор 8 изготовлен из трубы с соответствующим расчету наружным диаметром, обеспечивающим оптимальный зазор между ним и корпусом 1 – 80 -100 мм. Вокруг ротора 8, по спиральной образующей смонтирован лифтер 11, изготовленный из ленты и приваренный по внутреннему диаметру – к ротору 8, сверху к разбрасывающему диску 10, снизу к накопительному диску 5. Направление навивки ленты - противоположно проектируемому направлению вращения двигателя 9. На ленте лифтера 11, по всей ее длине, смонтированы подгребные планки 14 обеспечивающие подъём недоизмельченных частиц снизу-вверх с накопительного диска 5 на разбрасывающий диск 10, к началу процесса измельчения для повторного измельчения. На роторе 8, в несколько ярусов, установлены дробящие стержни - била 12. Ярусы смонтированы с угловым смещением 45 градусов ряд от ряда для обеспечения более полного перекрытия рабочего пространства. Количество ярусов, бил в ярусе, шаг ярусов определяются видом измельчаемой массы, ее свойствами, требуемой дисперсностью на выходе, производительностью устройства, а также иных конструктивных расчетов, исходя из требований к массе, компоновке и габаритам изделия.  Лифтер 11, по свободному перу спирали, и накопительный диск 5, по наружному диаметру, имеют защитные отбортовки 15, предотвращающие сбрасывание недоизмельченных частиц, до их подъема по лифтеру 11 на разбрасывающий диск 10. На накопительном диске 5 прорезаны идущие от ротора 8 до отбортовки пазы, позволяющие тяжелым частицам металла (к примеру, золота) с размерами менее ширины пазов выводиться из измельчителя по выпуску нижней крышки 3.
Измельчитель работает следующим образом.
Ротор 8, установленный в опорах 6 и 7, приводится во вращение двигателем 9, с угловой скоростью необходимой для выполнения устройством своих функций. Частицы руды, попадают через предохранительную решетку засыпной горловины установленной на верхней крышке 2 и рассевной диск 13 и отражатель 4 на верхний разбрасывающий диск 10, где перемещаются под действием центробежной силы от центра к периферии. Далее, формирование направления движения частиц происходит в зависимости от их массы, изменения траектории под действием элементов конструкции корпуса 1 и ротора 8, с установленными на нем билами 12, а также посредством хаотичных соударений частиц друг с другом. Причем, мелкие и легкие частицы, в основном, пустая порода, обладая малой кинетической энергией, при достижении внутренней стенки корпуса 1 опускаются, скользя по стенке корпуса 1 вниз, под действием силы тяжести в выпуск нижней крышки 3.  Более крупные частицы, обладающие большей массой и размерами, а, следовательно, и большей кинетической энергией совершают скачкообразные движения с множеством соударений, в процессе чего, разрушаясь и теряя массу, а, следовательно, и энергию. Продукты разрушения, достигнув порога минимальной массы, по описанному алгоритму выйдут из измельчителя через выпуск нижней крышки 3.
Отдельно рассмотрим поведение частиц более крупных и тяжелых, представляющих собой свободный металл или агрегатированный, но со значительной долей (по объему) в частице полезного компонента, или крупные частицы пустой породы, неподвергшиеся измельчению за первый проход: эти частицы обладая значительной кинетической энергией (учитывая, что плотность полезного компонента, к примеру, золота, выше, чем плотность вмещающей породы, к примеру, кварца, почти в 10 раз), накапливаются, вследствие отскоков на нижней точке процесса в накопительном диске 5, с последующим прохождением через пазы накопительного диска 5 той их части, размеры которых, вследствие разрушения, стали меньше ширины вышеуказанных пазов, и далее – в выпуск нижней крышки 3. Более крупные частицы с размерами, превышающими ширину пазов накопительного диска 5, посредством лифтера 11 и подгребных планок 14, транспортируются вверх, на верхний разбрасывающий диск 10, к началу измельчения.  Далее процесс повторяется, заканчиваясь выходом переработанного продукта из измельчителя.
Регулирование режимами измельчителя, в зависимости от вида полезного компонента и вмещающей породы, возможно путем изменения скорости вращения ротора 8, изменением объемов порционирования, конструктивно - изменением количества и расположения дробящих элементов, применением сжатого воздуха для повышения эффективности процесса.