СТРУЙНАЯ МЕЛЬНИЦА

Полезная модель относится к технике тонкого измельчения твердых материалов и может быть использована в химической, горно-обогатительной, угольной, лакокрасочной, фармацевтической и других отраслях промышленности. Преимущественно изобретение предназначено для тонкого измельчения руд и шлаков с целью последующего извлечения из них металлов сухим способом.
Известна струйная противоточная мельница, содержащая питающий патрубок, помольную камеру, инжекторы с приемными камерами и разгонными трубами, выходной патрубок и соединенный с ним классификатор частиц (см. авт. свид. СССР №886985, В02С 19/06, 1981).
Недостатком известной струйной мельницы является то, что она практически непригодна для целей измельчения таких твердых материалов, как руда или шлаки, которые в своем составе содержат разнородные по плотности вещества (например, окислы металлов и порода, в которой они содержатся). Это обусловлено тем, что в известных струйных мельницах используются классификаторы частиц, которые разделяют частицы измельченного материала в восходящем потоке газа по разнице их веса. В случае измельчения руды в помольную камеру из классификатора для доизмельчения поступают не только крупные частицы малой плотности (например, частицы породы), но и на мелкие частицы повышенной плотности (например, частицы окислов металлов). Это приводит к дополнительным затратам энергии, обусловленным многократным возвратом в помольную камеру веществ повышенной плотности. Кроме того, в известных струйных мельницах повышенный расход энергии обусловлен тем, что измельчение твердых материалов в них осуществляется за счет столкновения частиц материала во встречных потоках и трения их друг о друга. Известно, что эффективность измельчения таких материалов как руды существенно возрастает, если они предварительно обрабатываются СВЧ-излучением (см. WO 03083146, В02С 19/18, 2003). Однако, такой прием обработки измельчаемого материала до сих пор не использовался в струйных мельницах.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой мельнице является газоструйная мельница, содержащая патрубки подачи исходного материала, помольную камеру, инжекторы с приемными камерами и разгонными трубками, входящими в помольную камеру, выходной патрубок и соединенный с ним классификатор частиц (см. авт. свид. СССР №1763011, В02С 19/06, 1992).
Однако и этой мельнице, принятой за прототип, присущи те же недостатки, что и описанной выше струйной мельнице - аналогу.
Задача полезной модели состояла в уменьшении энергии, затрачиваемой на измельчение руд и подобных им материалов в струйной мельнице, и повышении выхода полезных веществ из исходного материала.
Указанная задача решается тем, что предложена струйная мельница, содержащая патрубки подвода исходного материала, помольную камеру, инжекторы с приемными камерами и разгонными трубками, входящими в помольную камеру, выходной патрубок и соединенный с ним классификатор частиц, которая согласно полезной модели снабжена резонансной СВЧ-камерой, в которой установлен трубопровод для подвода исходного сыпучего материала, соединенный с патрубками подвода исходного материала, причем трубопровод для подвода исходного сыпучего материала выполнен из материала, прозрачного для СВЧ-излучения.
В предпочтительном варианте выполнения струйной мельницы трубопровод для подвода исходного сыпучего материала выполнен из керамики.
Еще одним отличием струйной мельницы является то, что трубопровод для подвода исходного сыпучего материала установлен в резонансной СВЧ-камере в зоне максимальной энергии стоячей волны электромагнитного СВЧ-излучения.
В числе отличий струйной мельницы следует отметить то, что классификатор частиц выполнен в виде радиально изогнутого участка трубопровода для создания в потоке частиц измельченного материала центробежных сил, на выходе которого установлен радиально изогнутый распределительный участок трубопровода, имеющий несколько патрубков для вывода газовых потоков, содержащих отдельные фракции частиц измельченного материала, причем между этими патрубками установлены отклоняющие пластины, разделяющие общий газовый поток с частицами измельченного материала на потоки с отдельными фракциями частиц. В предпочтительном варианте выполнения классификатора радиально изогнутый участок трубопровода для создания в потоке частиц измельчаемого материала центробежных сил и соединенный с ним радиально изогнутый распределительный участок трубопровода размещены в горизонтальной плоскости, причем выход радиально изогнутого участка трубопровода для создания в потоке частиц измельченного материала центробежных сил выполнен в виде плоской щели, большая ось которой установлена в вертикальной плоскости.
Благодаря отмеченным выше особенностям выполнения струйной мельницы обеспечивается технический результат, который состоит в том, что уменьшаются затраты энергии на измельчение руд и подобных неоднородных материалов и повышается выход полезных веществ (например, окислов или сернистых соединений металлов) из исходного материала.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг.1 частично схематично и частично в разрезе изображена предлагаемая струйная мельница.
На фиг.2 представлен вид классификатора частиц в разрезе по А-А фиг.1.
На фиг.3 изображено сечение по Б-Б фиг.2.
Предлагаемая струйная мельница (фиг.1) содержит патрубки 1 и 2 для подачи исходного сыпучего материала в помольную камеру 3, инжекторы 4 и 5 с приемными камерами 6 и 7 и разгонными трубками 8 и 9, введенными в помольную камеру 3, патрубок 10 для вывода измельченного материала и соединенный с ним классификатор 11 частиц измельченного материала. Патрубки 1 и 2 соединены с трубопроводом 12 для подвода исходного сыпучего материала, установленным в резонансной СВЧ-камере 13, которая посредством волновода 14 соединена с генератором 15 СВЧ-излучения. Трубопровод 12 выполнен из прозрачного для СВЧ-излучения материала, например, из керамики, и установлен в резонансной СВЧ-камере 13 в зоне максимальной энергии электромагнитных СВЧ волн.
Классификатор 11 частиц измельченного материала выполнен (см. фиг.2) в виде радиально изогнутого участка трубопровода 16 для создания в потоке частиц измельченного материала центробежных сил. На выходе 17 радиально изогнутого участка трубопровода 16 установлен второй радиально изогнутый участок трубопровода 18, служащий для распределения газового потока с частицами измельченного материала, выходящего из радиально изогнутого участка трубопровода 16, на несколько газовых потоков, содержащих отдельные фракции частиц измельченного материала, отличающихся по их весу. Соответственно распределительный радиально изогнутый участок трубопровода 18 имеет несколько патрубков 19, 20 и 21 для вывода газовых потоков, содержащих отдельные фракции частиц различного веса. Между этими патрубками 19, 20 и 21 установлены отклоняющие пластины 22, 23 и 24, разделяющие общий газовый поток с частицами измельченного материала на потоки с отдельными фракциями частиц, направляемые в соответствующие патрубки 19, 20 и 21. На выходах каждого из патрубков 19, 20 и 21 установлены циклоны 25, 26 и 27 для улавливания соответствующих фракций частиц из газовых потоков, тангенциально вводимых в эти циклоны. В выходных патрубках 28 циклонов могут быть установлены поворотные заслонки 29.
В предпочтительном варианте выполнения мельницы радиально изогнутый участок трубопровода 16 для создания в потоке частиц измельченного материала центробежных сил и соединенный с ним радиально изогнутый распределительный участок трубопровода 18 размещены в горизонтальной плоскости. При этом выход 17 радиально изогнутого участка трубопровода 16 выполнен в виде плоской щели, большая ось которой установлена в вертикальной плоскости (см. фиг.3). Причем площадь поперечного сечения плоской щели 17 равна площади поперечного сечения трубопровода 16.
Предлагаемая мельница работает следующим образом. Предварительно раздробленный твердый материал, например руда, предварительно раздробленная с помощью конусной дробилки мелкого дробления или конусной инерционной дробилки с размерами частиц 2-10 мм подается в трубопровод 12, помещенный в резонансную СВЧ камеру, где создается стоячая волна электромагнитного СВЧ-излучения. Под действием СВЧ-излучения содержащиеся в руде частицы окислов металлов или их сернистые соединения разогреваются до температуры 50-100°С. При этом сама горная порода, содержащая эти частицы, не разогревается. В следствие разницы в коэффициентах термического расширения окислов металлов или их сернистых соединений в зоне контакта частиц этих веществ с горной породой возникают механические напряжения, которые приводят к образованию трещин, разупрочняющих частицы исходного материала руды. Обработанные СВЧ-излучением частицы руды или другого подобного неоднородного материала из трубопровода 12 по патрубкам 1 и 2 поступают в приемные камеры 6 и 7 инжекторов 4 и 5, в которые подается сжатый воздух (на фиг.1 показано стрелками). Потоком воздуха частицы исходного материала разгоняются в разгонных трубках 8 и 9 и в виде струй сталкиваются в средней части помольной камеры 3. За счет соударения частиц исходного материала (руды) и трения их с частицами материала, движущимися во встречном потоке, происходит тонкое измельчение частиц исходного материала с образованием частиц микронного размера (10-50 мкм). При этом, вследствие предварительного разупрочнения частиц в местах контакта окислов металлов или их сернистых соединений с горной породой происходит отделение (вышелушивание) частиц окислов металлов или их сернистых соединений от частиц горной породы. Поток измельченного материала из помольной камеры 3 по выходному патрубку 10 поступает в классификатор 11 частиц (см. фиг.2). В радиально изогнутом участке трубопровода 16 на частицы измельченного материала действуют центробежные силы, таким образом, что на выходе этого участка трубопровода 16, истекая через щелевое сопло 17, поток частиц измельченного материала в виде плоской струи продолжает свое движение по радиальной траектории в распределительном участке трубопровода 18. При этом мелкие частицы из материала меньшей плотности (например, горной породы) увлекаются газовым потоком, отклоняемым отклоняющей пластиной 22 и поступающим по патрубку 19 в циклон 25, где осаждаются и выводятся в приемный бункер в виде одного из продуктов измельчения, который может быть использован, например, при производстве строительных материалов. Мелкие частицы большей плотности (например, частицы окислов металлов) и более крупные частицы меньшей плотности продолжают свое движение в основном газовом потоке (показано на фиг.2 стрелкой) по радиальной траектории в распределительном участке трубопровода 18. При этом крупные частицы из материала меньшей плотности (например, частицы горной породы) за счет большой «парусности» тормозятся в газовом потоке и увлекаются газовым потоком,
отклоняемым отклоняющей пластиной 23 и поступающим по патрубку 20 в циклон 26, где они осаждаются и могут быть использованы, например, при производстве строительных материалов. Мелкие и более крупные частицы из материала большей плотности (например, из окислов металла), как обладающим наибольшей кинетической энергией, продолжают свое движение в газовом потоке по радиальной траектории и, отклоняясь отклоняющей пластиной по патрубку 21 переводятся в циклон 27. В циклоне 27 происходит осаждение этих частиц в виде концентрата соответствующего металла, который идет в дальнейшую металлургическую переработку. Таким образом, предлагаемая струйная мельница не только выполняет функции измельчения исходного материала (руды), но и функции концентрирования полезных его составляющих.
Перераспределение потоков между патрубками 19, 20 и 21 может осуществляться с помощью поворотных заслонок 29, установленных в выходных патрубках 28 циклонов. Это обеспечивает возможность регулировки состава отбираемых фракций частиц измельченного материала. На выходах циклонов 25, 26 и 27 могут быть дополнительно установлены пылеуловители (на фиг. не показаны).