Центробежный конусный истиратель с зоной изометризации ковких частиц

Полезная модель относится к области дезинтеграции и измельчения горных пород и руд.
Известен центробежный измельчитель встречного удара [1], содержащий цилиндрический корпус с верхним загрузочным и нижним разгрузочным отверстиями, соосно установленные верхний и нижний рабочие органы, ступенчатую рабочую камеру, образованную рабочими органами, отбойные плиты, расположенные на вертикальных стенках ступеней и радиальные ребра на поверхности ступеней нижнего рабочего органа.
Основным недостатком данного измельчителя является ступенчатое измельчение, т.к. при соударении частицы с рабочей поверхностью верхнего рабочего органа происходит потеря скорости частицы, с последующим - нарастанием ее на разгонной поверхности, следующей ступени. Кроме того, в процессе продолжительной работы происходит напрессование мелко дробленых материалов на рабочей поверхности верхнего рабочего органа, что приводит к снижению эффективности измельчения.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой модели является конусный центробежный измельчитель [2], содержащий конусный корпус с верхним загрузочным и нижним разгрузочным отверстиями, соосно установленные верхний и нижний противоположно вращающиеся рабочие органы.
При экспериментальных исследованиях конусного измельчителя выявлен ряд недостатков. Основным недостатком данной установки является недостаточно эффективная степень измельчения геоматериалов крепостью >f=6, что ограничивает ее использование для дезинтеграции крепких и весьма крепких пород, т.к. при соударении частиц с поверхностью рабочих органов происходит недостаточное динамическое воздействие измельчаемых частиц по времени. Обусловлено это тем, что из-за наклона внешней стенки рабочей камеры установки обломки быстро, не успевая раздробиться, выносятся центробежной силой за пределы рабочей полости установки. Вследствие этого наиболее твердые фракции, дезинтегрируемого материала, не измельчаются. Раскрытые ковкие минералы, например частицы золота сплющиваются, что приводит к снижению извлекаемости за счет уменьшения их гидравлической крупности.
Сущность изобретения заключается в том, что предлагаемый центробежный конусный истиратель, содержащий цилиндрический корпус с верхним загрузочным и нижним разгрузочным отверстиями и с соосно расположенными верхним и нижним рабочими органами, противоположно вращающимися и имеющими форму конуса, отличается тем, что поверхность верхнего рабочего органа выполнена с большим углом наклона, чем поверхность нижнего рабочего органа, позволяя уменьшить зазор рабочей камеры, образованный между рабочими органами от верхнего разгрузочного отверстия до нижней части рабочей камеры, имеющей ступенчатую форму, при этом на верхнем основании нижнего рабочего органа закреплены разгонные радиальные ребра из износостойкого материала, а верхний рабочий орган установлен с возможностью вращения со скоростью, меньшей скорости вращения нижнего рабочего органа.
Сопоставительный анализ с аналогом показывает, что заявляемый измельчитель позволяет увеличить эффективность разрушения материала за счет задержки измельчаемого материала, причем дезинтеграция в заявляемой установке происходит не за счет динамических ударных воздействий, а за счет сдвига и сцепления частиц геоматериала противоположно вращающихся рабочих органов. Этим достигается эффективность дезинтеграции в целом. Таким образом, заявляемый измельчитель соответствует критерию изобретения «новизна».
Известны технические решения, например у прототипа, в которых используются вращающиеся в противоположные стороны конусные рабочие органы с отбойными ребрами на стенках, образующие рабочую камеру. В заявляемом решении предлагается также установить противоположно вращающиеся конусные рабочие органы, где отбойные ребра установлены только на поверхности нижнего рабочего конуса, но с большим углом наклона конусных рабочих органов, образующих рабочую камеру, причем зазор рабочей камеры уменьшается от загрузочного отверстия к нижней части рабочей камеры. Увеличение угла наклона рабочих органов верхней рабочей камеры способствует задержке геоматериала в зоне разрушения, за счет чего дезинтеграция частиц происходит по всей высоте верхней рабочей камеры. При этом исключается вынос нераздробившихся обломков материала центробежными силами за пределы рабочей полости установки, что существенно увеличивает эффективность разрушения. Раздробленные частицы от верхней рабочей камеры попадают к нижнюю полость рабочей камеры, и подвергаются к ударному разрушению частиц, также в нижней полости рабочей камеры происходит ковка краев раскрытых ковких частиц, что позволит получить частицы изометричной формы. В отличии от прототипа, где дезинтеграция частиц происходит за счет многократных ударных столкновений, в данном случае в верхней части рабочего органа дезинтеграция частиц геоматериала происходит за счет сцепления и сдвига, а в нижней части рабочей камеры дезинтеграция происходит за счет многократных ударных столкновений для получения частиц изометричной формы, что позволяет перейти на новый качественный уровень дезинтеграции, если в конусном измельчителе происходит процесс измельчения, то в предлагаемом изобретении происходит процесс истирания.
Таким образом, сравнительный анализ позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «изобретательский уровень».
Сущность полезной модели поясняется чертежом (фиг. 1). Центробежный конусный истиратель состоит из герметичного разборного корпуса 1 с верхним загрузочным 2 и нижним разгрузочным 3 отверстиями. Внутри корпуса соосно установлены верхний 4 и нижний 5 рабочие органы с ребрами 6, установленные вдоль на поверхности до нижнего рабочего органа. На верхнем основании 7 нижнего рабочего органа расположены разгонные радиальные ребра 8. Нижняя часть 9 верхнего рабочего органа перед разгрузочным отверстием выполнена в виде ступенчатой формы. Зазор между конусными поверхностями рабочих органов образует рабочую камеру 10. Рабочие органы вращаются в противоположные стороны, при этом скорость вращения верхнего рабочего органа меньше скорости вращения нижнего рабочего органа. Регулировка скорости вращения осуществляется двигателем вариатором.
Процесс дезинтеграции происходит следующим образом. Исходный материал подается на верхнее основание 7 вращающегося нижнего рабочего органа 5, где куски материала при помощи радиально расположенных разгонных ребер 8 нагнетаются в рабочую камеру 9. За счет центробежной силы материал прижимается к верхнему рабочему органу 4 и заполняет рабочую камеру. Куски породы, прижатые к нижнему рабочему органу 5, вращаются, при помощи продольных ребер вместе с ним, то есть в сторону противоположную вращения верхнего рабочего органа и прижатого к нему центробежными силами материала. На стыке противоположно вращающихся материалов (фиг. 2) образуется зона разрушения измельчаемого материала 11. Причем разрушение происходит как истиранием за счет перекатывания прижатого друг к другу материала, так и сдвигом при попадании кусков породы в поры противоположно движущихся обломков руды. За счет постепенного сужения рабочей камеры 9 выход мелких фракций измельчаемого материала увеличивается по мере продвижения материала сверху вниз.
Корпус герметизируется для предотвращения выброса пыли наружу.