МНОГОКАМЕРНАЯ МЕЛЬНИЦА С МЕЛЮЩИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Полезная модель относится к области измельчения твердых тел, а именно к устройствам для измельчения с помощью мелющих элементов, и может найти применение для измельчения угля, руд, цементного сырья и других природных и искусственных минеральных материалов.
Известны вибрационные конусные и щековые дробилки (Вибрационная дезинтеграция твердых материалов. М., "Недра", 1992, с.259, 300). Дробилки снабжены вибрационными приводами, в частности дебалансными или самобалансными вибраторами. В конусных дробилках рабочими инструментами являются конусы из механически прочного и износоустойчивого материалам щековых дробилках - щеки. Под воздействием вибраций конусы или щеки перемещаются относительно друг друга, дробя и истирая твердый материал. Вибрационные дробилки производительны и экономичны, так как измельчение твердого материала происходит преимущественно за счет воздействия на него ударных нагрузок.
Недостаток вибрационных дробилок - низкая степень измельчения материала (размер измельченных частиц составляет 3-5 мм).
Известны барабанные мельницы с мелющими (измельчающими) элементами (телами), в частности шаровые и стержневые (Горная энциклопедия. T.1, М., 1984, с.200-201; Т.З, М., 1987, с.299-302). Барабанная мельница представляет собой горизонтальный вращающийся цилиндр или барабан, загруженный мелющими элементами - шарами, стержнями или цельбепсами из механически прочного износоустойчивого материала, например чугуна, стали минерального материала. Торцы барабана закрыты загрузочной и разгрузочной крышками. При вращении барабана мелющие элементы под влиянием центробежной силы, а также трения между собой и стенкой барабана поднимаются на некоторую высоту, падают, разбивая и истирая материал, находящийся в барабане.
Недостатки барабанной мельницы: низкая производительность и высокий расход энергий из-за переизмельчения части материала, большой разброс размера фракций измельченного материала.
Известны многокамерные мельницы с мелющими элементами, в частности двухкамерные и трехкамерные (см. напр. «Измельчение цементного сырья и клинкера». Труды НИИЦемента, выпуск 36, с.5, М., 1976. Прототип). Многокамерная мельница представляет собой вертикально установленную стальную цилиндрическую конструкцию, оснащенную приводом вращения. Она состоит из скрепленных торцами камер, заполненных мелющими элементами. В качестве мелющих элементов используют шары, стержни и цельбепсы из механически прочного износостойкого материи. К примеру, в трехкамерной мельнице в верхней камере размещают стержни или крупные шары, в средней камере - шары средних размеров, а в нижней камере - мелкие шары либо цельбепсы. Камеры отделены друг от друга перфорированными перегородками. При этом масса каждого из мелющих элементов и размеры отверстий в каждой из вышерасположенных камерах больше, чем в нижерасположенных камерах. Измельчение твердого материала происходит преимущественно за счет трения мелющих элементов между собой и со стенками камер, так как при плавном вращении мельницы число соударений между мелющими элементами мало, а ударное воздействие мелющих элементов на частицы материала - невелико. Существенное преимущество многокамерной мельницы перед обычной барабанной мельницей состоит в том, что частицы материала не переизмельчаются, а при достижении определенного размера через отверстия перфорированной перегородки поступают в нижерасположенную камеру, где процесс измельчения продолжается.
Недостатки многокамерной мельницы с приводом вращения: относительно невысокая производительность при достаточно больших затратах энергии. Это объясняется тем, что измельчение материала происходит преимущественно за счет истирания, а не его дробления.
Поставлена задача: повысить производительность мельницы и снизить энергозатраты на измельчение материала.
Эта задача решена следующим образом. В соответствие с прототипом многокамерная мельница с мелющими элементами представляет собой вертикально установленную стальную конструкцию, оснащенную приводом. Она состоит из скрепленных торцами камер, разделенных перфорированными перегородками. В камеры помещены мелющие элементы. При этом размеры отверстий перфорированных перегородок в каждой из вышерасположенной камеры больше, чем в нижерасположенной камере. Согласно полезной модели привод мельницы выполнен в виде дебалансного вибратора, а нижняя перфорированная перегородка снабжена металлическим ситом с калиброванными отверстиями.
Далее сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично изображена конструкция трехкамерной мельницы с мелющими элементами.
Конструкция мельницы.
Мельница представляет собой вертикальную стальную конструкцию, установленную на амортизирующее основание 1, имеющую проем 2 для удаления измельченного материала. Она состоит из скрепленных торцами камер, в том числе верхней - 3, средней - 4 и нижней - 5. Камеры 3, 4 и 5 разделены между собой перфорированными перегородками, в том числе верхней - 6, средней - 7 и нижней - 8, причем нижняя перегородка 8 снабжена металлическим ситом 9 с калиброванными отверстиями. Камеры 3, 4 и 5 заполнены мелющими элементами, в частности верхняя камера 3 заполнена стержнями 10 либо крупными шарами, средняя - шарами 11 средних размеров, нижняя - 5 мелкими шарами 12 либо цельбепсами. При этом размеры отверстий перфорированных перегородок 6, 7 и 8 в каждой из вышерасположенных камер больше, чем ниже - расположенных камерах. Мельница снабжена вибрационным приводом в виде дебалансного вибратора 13, который установлен в верхней ее части. Верхняя камера 3 имеет загрузочное отверстие 14 для загрузки мельницы измельчаемым материалом.
Подготовка мельницы к работе.
При подготовке мельницы к работе выполняют следующие действия:
- на основание 1 укладывают нижнюю перфорированную перегородку 8, затем металлическое сито 9, устанавливают нижнюю камеру 5, которую скрепляют с основанием 1. Камеру 5 заполняют мелкими шарами 12 либо цельбепсами;
- на торец нижней камеры 5 укладывают среднюю перфорированную перегородку 7, на которую устанавливают среднюю камеру 4. Нижнюю 5 и среднюю 4 камеры скрепляют между собой, а среднюю камеру 4 заполняют шарами 11 средних размеров;
- на торец средней камеры 4 укладывают верхнюю перфорированную перегородку 6, на которую устанавливают верхнюю камеру 3. Камеры 4 и 3 скрепляют между собой, причем верхнюю камеру 3 заполняют мелющими элементами - в данной случае стержнями 10 либо крупными шарами;
- в верхней части мельницы устанавливают дебалансный вибратор 13.
Работа мельницы
Через загрузочное отверстие 14 засыпают измельчаемый материал и включают дебалансный вибратор 13. При этом стенки камер 3, 4 и 5 и перфорированные перегородки 6, 7 и 8 начинают колебаться. Вместе с ними колебательные движения получают и мелющие элементы 10, 11 и 12. Эти элементы, сталкиваясь между собой, а также ударяясь о стенки камер 3, 4 и 5 и перфорированные перегородки 6, 7 и 8, дробят и истирают измельчаемый материал. При достижении определенных размеров частицы материала под действием вибрации и силы гравитации через отверстия перфорированных перегородок поступают сначала в камеру 4, затем в камеру 5, в которых процесс измельчения материала продолжается. Благодаря тому, что нижняя перфорированная перегородка 8 снабжена стальным металлическим ситом 9 с калиброванными отверстиями размеры частиц измельченного материала мало отличаются друг от друга. Просеянный через сито 9 измельченный материал с помощью ленточного транспортера (на чертеже не показано) через проем 2 в основании 1 поступает в бункер-накопитель.
Таким образом многокамерная конструкция мельницы исключает переизмельчение материала, делает его более равномерным, а в совокупности с ударным воздействием мелющих элементов на частицы материала ускоряет процесс измельчения и делает его более экономичным с точки зрения затрат энергии.
С целью определения эффективности многокамерной мельницы с вибрационным приводом, была разработана экспериментальная двухкамерная мельница с приводом в виде дебалансного вибратора и мелющими элементами - шарами. Основные параметры конструктивных элементов мельницы:
- диаметр камер 800 и 600 мм и высота 700 и 300 мм соответственно;
- диаметр отверстий перфорированной верхней перегородки - 8 мм, нижней перегородки - 6 мм.
- размер отверстий металлического сита - 0,63 мкм;
- диаметр крупных шаров - 60 мм, мелких шаров - 15 мм.
Испытания вибромельницы доказали, что по сравнению с обычной барабанной мельницей с приводом вращения, заявляемый вариант вибромельницы обладает следующими технико-экономическими преимуществами:
- объемная производительность возросла на два порядка, а расход электроэнергии снизился в 4 раза;
- разброс размера фракций измельченного материала снизился с 90 до 10%;
- металлоемкость вибромельницы уменьшилась более чем в 10 раз. Технический результат полезной модели: повышение производительности мельницы, снижение энергозатрат на измельчение материала.