Струйная мельница с отбойной плитой

Полезная модель относится к устройствам для сверхтонкого помола, а именно к струйным мельницам, и может быть использована для измельчения сыпучих материалов, например фторангидрита.
Известна струйная мельница[1], принятая за прототип, включающая загрузочные узлы, противоточные сопла для подачи сжатого энергоносителя, разгонные трубки, соосно расположенные одна к другой, и помольную камеру. Разгонные трубки выполнены в виде последовательно соединенных между собой участков, состоящих из диффузора, горловины, конфузора. Конфузор предыдущего участка соединен с диффузором последующего через цилиндрический элемент, диаметр которого равен наружному диаметру конфузора и диффузора, а конец разгонной трубки выполнен в виде горловины, помещенной в диффузоре.
Достоинством этой мельницы является то, что за счет такой конструкции разгоняемый газоматериальный поток, последовательно проходя через участки разгонной трубки, испытывает на каждом из них различные по знаку и величине разрушающие силы: на цилиндрическом элементе поток ускоряется, на элементе конфузора происходит сжатие и возрастание количества столкновений частиц, на элементе диффузора происходит скачкообразное приращение скорости потока, а, следовательно, и сил внутреннего растяжения в частицах. При таких резкопеременных изменениях в разгоняемом потоке за сравнительно малый отрезок времени, происходит ослабление внутримолекулярных связей в частицах материала и уже на участке разгона осуществляется частичное их разрушение.
Недостатком прототипа является недостаточное измельчение загружаемого в струйную мельницу минерального сырья.
Общими существенными признаками с заявляемым устройством являются наличие загрузочных узлов, противоточных сопел для подачи сжатого энергоносителя, разгонных трубок, соосно расположенных одна к другой, помольной камеры, патрубка золоуноса, также разгонные трубки выполнены в виде последовательно соединенных между собой участков, состоящих из диффузора и конфузора, при этом конфузор предыдущего участка соединен с диффузором последующего через цилиндрический элемент.
Техническая задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, заключается в интенсификации процесса помола частиц минерального сырья внутри струйной мельницы.
Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств аналогичного назначения, предназначенных для измельчения минерального сырья с одновременной интенсификацией процесса помола.
Технический результат достигается тем, что струйная мельница с отбойной плитой включает в себя загрузочные узлы, противоточные сопла для подачи сжатого энергоносителя, помольную камеру, патрубок золоуноса с отбойной плитой и разгонные трубки, соосно расположенные одна к другой, и выполненные в виде последовательно соединенных между собой участков, состоящих из диффузора, цилиндрического участка и конфузора. Конфузор предыдущего участка соединен с диффузором последующего через цилиндрический элемент.
Рекомендуется отбойную плиту футеровать броней.
Допускается отбойную плиту выполнять плоской формы.
Целесообразнее отбойную плиту выполнять вогнутой формы.
За счет такой конструкции в разгонной трубке за сравнительно малый отрезок времени, происходит ослабление внутримолекулярных связей в частицах материала и уже на участке разгона осуществляется частичное их разрушение.
Размещение отбойной плиты в патрубке золоуноса обеспечивает финальное измельчение перед выводом частиц из струйной мельницы. Также материал измельчается не только за счет соударения с отбойной плитой, а также с частицами, отразившимися от отбойной плиты ранее, что обеспечивает самофутеровку. В итоге эффективность измельчения в мельнице повышается.
Краткое описание чертежей.
Настоящая полезная модель станет более понятной из приведенного ниже описания чертежей со ссылкой на приложенные чертежи, на которых показан неограничивающий сущность практический вариант осуществления полезной модели.
На фиг. 1 представлено изометрическое изображение предлагаемой струйной мельницы с плоской отбойной плитой.
На фиг. 2 показан продольный разрез струйной мельницы (отбойная плита выполнена вогнутой формы)
На фиг. 3 представлена микрофотография со сканирующего электронного микроскопа ТМ-3000 фторангидрита, измельченного в предлагаемой струйной мельнице.
Струйная мельница (фиг. 1, фиг. 2) содержит загрузочные узлы 1, противоточные сопла 2 для подачи сжатого энергоносителя, разгонные трубки, состоящие из конфузора 3 и нескольких участков, следующих один за другим, которые, в свою очередь, состоят из цилиндрического элемента 4, конфузора 3, диффузора 5, вновь цилиндрического участка 4, конфузора 3. На конце разгонной трубки расположен диффузор 5. Разгонные трубки соосно введены в помольную камеру 6, которая имеет патрубок пылеуноса 7 для вывода измельченного материала на осаждение. В патрубке золоуноса размещена футерованная броней отбойная плита 8. Отбойная плита 8 устанавливается в геометрическом центре патрубка золоуноса 7 и закрепляется на штифтах (фиг. 1). Струйная мельница работает следующим образом.
Измельчаемый материал через загрузочные узлы 1 подается к противоточным соплам 2, в которые подается сжатый энергоноситель. Частицы материала смешиваются с энергоносителем и попадают в разгонные трубки. Здесь на участке конфузора 3 происходит активное смешивание с энергоносителем и разгон частиц на участке цилиндрического элемента 4. После разгона поток частиц попадает на участок элемента конфузора 3, где за счет сужения происходит резкое торможение и увеличение количества столкновений и, как следствие, увеличение сжимающих сил, воздействующих на частицы. Но в следующий момент времени при прохождении участка элемента диффузора 5 поток частиц получает резкое приращение скорости и при этом, как следствие, в частицах возрастают растягивающие усилия. Силы межмолекулярного взаимодействия ослабляются и происходит частичное разрушение частиц материала. Далее поток частиц вновь ускоряется на участке следующего цилиндрического элемента 4 и попадает на участок элемента конфузора 3, цикл повторяется. После прохождения разгонной трубки поток частиц через диффузор 5, где он окончательно разгоняется, подается в помольную камеру 6. Здесь два встречных потока сталкиваются и частицы измельчаются, после чего они, попадая в патрубок золоуноса 7, соударяясь с отбойной плитой 8, подвергаются финальному измельчению. Далее измельченные частицы следуют на осаждение.
Пример практической реализации.
В качестве сжатого энергоносителя использовали воздух под давлением 9 бар. При измельчении фторангидрита (фторангидрит - гранулообразный твердый побочный продукт технологии производства фтороводорода. Он представляет собой безводный сульфат кальция с некоторой примесью серной кислоты и фтороводорода. [2]) устройством-прототипом диаметр частиц находился в диапазоне 10-20 мкм. После установки в патрубке золоуноса отбойной плиты вогнутой формы диаметр частиц находился в диапазоне 1-10 мкм, что подтверждается микрофотографией со сканирующего электронного микроскопа ТМ-3000 (фиг. 3). На фотографии видно, что основная фракция - это фторангидрит с диаметром 3-5 мкм, около 7% фторангидрита - фракция менее 1 мкм.
Таким образом, установка отбойной плиты в патрубке золоуноса позволила интенсифицировать процесс измельчения в 2 раза.
Список источников
1. Патент RU №2036729, опубл. 09.06.1995
2. Федорчук Ю.М. Техногенный ангидрит, его свойства, применение. - Томск: Изд-во ТГУ, 2003. - 110 с.