ЩЕКОВАЯ ДРОБИЛКА Российский патент 2000 года по МПК B02C1/04 

Изобретение относится к области горнорудной промышленности, в частности к дроблению и измельчению различных материалов, и может быть использовано при дроблении и измельчении рудного и нерудного сырья.

Известна щековая дробилка /1/, включающая сварную станину, выполненную заодно с неподвижной щекой с футеровкой, подвижную щеку с футеровкой, закрепленную на эксцентриковой части приводного вала, шкивы клиноременной передачи, замыкающее устройство. В нижней части подвижной щеки имеется паз с вкладышем для упора распорной плиты, другой конец которой упирается во вкладыш регулировочного устройства, состоящего из ползуна и двух винтов. Корпус регулировочного устройства посредством балки закреплен на станине.

Недостатком дробилки /1/ является то, что она не имеет конструктивных элементов для обеспечения высокой степени и избирательности дробления и способна разрушить минеральные зерна полезного компонента наряду со вмещающими породами, что особенно недопустимо при дроблении таких руд, как кимберлитовые руды и руды, содержащие полудрагоценные и драгоценные камни, с целью раскрытия алмазов и ценных кристаллов. Кроме того, данная дробилка не обеспечивает качественной подготовки поверхности алмазов и кристаллов других полезных компонентов для физико-химических методов обогащения при их механоактивации. К недостаткам дробилки можно также отнести повышенный износ футеровки подвижной щеки, особенно в нижней ее части.

Известна мельница для переработки материалов /2/, содержащая рабочую камеру, ротор на вертикальном валу с нижним приводом, загрузочное и разгрузочное устройства, рабочая камера снабжена расположенным по периферии ее верхней части кольцевым перфорированным коллектором для воды, ротор выполнен в виде пустотелого прямого конуса с водоподводящим и парогазоподводящим патрубками и равномерно расположенными по его окружности вдоль образующих поверхности футеровочными ребрами, при этом в межреберных впадинах выполнены наклонные к основанию конуса сквозные каналы, разгрузочное устройство выполнено в виде расположенной под основанием конуса тарели со скребком для съема продуктов измельчения с поверхности тарели, загрузочное устройство выполнено в виде шнека, расположенного над ротором по его оси, при этом вал шнека жестко связан с ротором в верхней его части.

В мельнице /2/ отсутствуют недостатки, присущие дробилке /1/ в избирательности дробления. Вместе с тем она имеет недостаток, связанный с отсутствием необходимых конструктивных элементов, обеспечивающих качественную подготовку поверхности алмазов, находящихся внутри прочных кусков рудного материала.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является щековая дробилка /3/, включающая сварную раму, выполненную заодно с неподвижной щекой с футеровкой, подвижную щеку с футеровкой, подвешенную на оси, установленный в подшипниках вал с эксцентриком и насаженной на эксцентрик головкой шатуна, шкивы клиноременной передачи, замыкающее устройство. В нижнюю часть шатуна с обеих его сторон упираются через сухари передняя и задняя распорные плиты, противоположные концы которых опираются на вкладыши, закрепленные соответственно на подвижной щеке и на раме.

В этой дробилке частично устранены недостатки дробилки /1/, касающиеся износа футеровки. Однако в целом дробилке /3/ присущи основные недостатки дробилки /1/. Она также не имеет конструктивных элементов для обеспечения высокой степени и избирательности дробления и качественной подготовки поверхности алмазов и кристаллов других полезных компонентов для физико-химических методов обогащения при их механоактивации, что отрицательно сказывается на результатах последующих обогатительных процессов.

Целью изобретения является повышение степени и избирательности дробления и качества подготовки поверхности частиц полезного компонента при интенсивном дроблении и измельчении материала для последующего эффективного их извлечения физико-химическими методами обогащения.

Для этого в щековой дробилке, включающей сварную раму, выполненную заодно с неподвижной щекой с футеровкой, подвижную щеку с футеровкой, подвешенную на оси, установленный в подшипниках вал с эксцентриком и насаженной на эксцентрик головкой шатуна, шкивы клиноременной передачи, замыкающее устройство, в нижнюю часть шатуна с обеих его сторон упираются через сухари передняя и задняя распорные плиты, противоположные концы которых опираются на вкладыши, закрепленные, соответственно, на подвижной щеке и на раме, в нижнюю часть рамы со стороны футеровки неподвижной щеки вмонтировано с возможностью горизонтального перемещения приспособление для регулирования выхода дробленого продукта, выполненное в виде гребенки с зубьями, направленными в сторону подвижной щеки, в нижней части подвижной щеки закреплена аналогичная гребенка, зубья которой направлены в сторону неподвижной щеки, причем зубья одной гребенки размещены в направлении между зубьями другой гребенки, футеровки подвижной и неподвижной щеки имеют в своих впадинах сквозные отверстия, сообщенные с полостями, размещенными с тыльной стороны футеровок, причем полости, расположенные за верхней половиной футеровок, имеют водоподводящие патрубки, а полости, расположенные за нижней половиной футеровок, имеют пароподводящие патрубки, сквозные отверстия в футеровках имеют наклон в сторону рабочей зоны дробилки, зубья гребенок выполнены в поперечном сечении треугольными и наклонены вниз.

При создании изобретения автор исходил из следующего.

Свежеобразованная поверхность частиц, включая и алмазы при их раскрытии из руд, обладает исключительно высокой химической и адсорбционной активностью. Поэтому весьма важно защитить такую поверхность от адсорбции нежелательных веществ и молекул, приводящих к снижению их природной адгезионной и флотационной активности. Это возможно сделать, если раскрытие алмазов производить в присутствии маслообразных и поверхностно-активных веществ. Маслообразные вещества адсорбируются преимущественно на гидрофобной поверхности. Адсорбируясь на ней, они оказывают одновременное ингибиторное воздействие, не позволяя адсорбироваться другим веществам, способным гидрофилизировать поверхность. С другой стороны, гидрофилизированные участки поверхности частиц, подлежащих извлечению физико-химическими методами обогащения, например липкостной и пенной сепарацией, могут быть гидрофобизированы поверхностно-активными веществами в момент их высокой адсорбционной активности при раскрытии этих частиц. Маслообразные вещества, такие как мазут, который широко используется при извлечении алмазов, требуют для своего эффективного технологического воздействия весьма тонкой диспергации. Такая диспергация обеспечивается в условиях применения острого пара или горячего (раскаленного) воздуха при раскрытии алмазов. Механоактивация поверхности раскрываемых алмазов, иницируемая истирающим режимом разрушения связующей массы, дополняется устойчивой ее гидрофобизацией, что обеспечивает повышение технологических показателей при последующих обогатительных процессах.

Процесс избирательного разрушения частиц материала в дробильно-размольной аппаратуре интенсифицируется при объемном сжатии частиц в зоне разрушения и одновременном резком воздействии на них в момент их деформации и разрушения высокотемпературным потоком жидкости, перегретым паром или горячим воздухом. При одновременном знакопеременном механическом и контрастном температурном воздействии разрушение материала происходит более интенсивно и преимущественно по местам вкраплений минеральных зерен в рудном материале, что способствует лучшему их раскрытию. В известной мельнице /3/ это достигается конструктивными элементами для объемного сжатия материала в зоне измельчения и подачи непосредственно в зону измельчения высокотемпературного теплоносителя (горячей воды, перегретого пара, высокотемпературного газового потока).

Вместе с тем, алмазы, находящиеся внутри наиболее прочных кусков рудного материала, могут длительное время находиться в нераскрытом состоянии, образуя повышенную циркулирующую нагрузку при измельчении в мельницах. Для эффективного раскрытия этих алмазов целесообразно использовать процесс дробления руды при одновременном объемном сжатии материала и высокоградиентном температурном воздействии на частицы материала в момент их деформации и разрушения. Этого возможно добиться в типовых щековых дробилках с регулируемой выгрузкой дробленого продукта. Регулируемую выгрузку реализовать несложно, если в нижнюю часть рамы дробилки со стороны футеровки неподвижной щеки вмонтировать с возможностью горизонтального перемещения приспособление, которое следует выполнить в виде гребенки с зубьями, направленными в сторону подвижной щеки. На нижнюю же часть подвижной щеки необходимо закрепить аналогичную гребенку, но с зубьями, направленными в сторону неподвижной щеки. Существенно при этом, чтобы зубья одной гребенки были размещены в направлении между зубьями другой гребенки. При работе дробилки это предотвратит забивку гребенок дробимым материалом и улучшит его выгрузку. Необходимо также подать в зону объемного сжатия материала в щековой дробилке острый пар или горячий (раскаленный) воздух, предварительно хорошо увлажнив дробимый материал водой или раствором ПАВ. В этом случае разрушение частиц материала будет вестись (аналогично тому как это происходит в мельнице /2/) более интенсивно и преимущественно по местам вкраплений минеральных зерен в рудном материале, что будет способствовать лучшему их раскрытию. Для этого футеровки подвижной и неподвижной щеки должны иметь в своих впадинах сквозные отверстия, сообщенные с полостями, размещенными с тыльной стороны футеровок. Полости, расположенные за верхней половиной футеровок, должны иметь водоподводящие патрубки, а полости, расположенные за нижней половиной футеровок, должны иметь пароподводящие патрубки. Сквозные отверстия в футеровках рационально выполнить с наклоном в сторону рабочей зоны дробилки, чтобы предотвратить их забивание мелкими частицами материала. Зубья гребенок необходимо выполнить в поперечном сечении треугольными и наклонить их вниз, что также будет предотвращать забивку гребенок дробленым материалом.

Процесс раскрытия минеральных зерен при объемном сжатии материала и высокотемпературном воздействии на его частицы в момент их деформации и разрушения и выгрузку дробленого материала из дробилки можно регулировать посредством горизонтального перемещения гребенки, установленной в нижней части рамы дробилки со стороны футеровки неподвижной щеки. Эта гребенка вместе с гребенкой, установленной в нижней части подвижной щеки, подпирает выход материала из выходной щели дробилки. Дополнительную регулировку можно также осуществлять изменением количества воды или раствора ПАВ, подаваемого на увлажнение дробимого материала. Мелкие частицы дробленого материала будут поступающей водой уноситься между зубьями гребенок, а крупные частицы будут задерживаться гребенкой в зоне дробления до достижения ими необходимой крупности. Сохранность алмазов при дроблении обеспечивается размером выходной щели дробилки, а именно равным или более максимально крупного кристалла алмаза.

Пример конкретного выполнения изобретения.

Изобретение реализуется в щековой дробилке, конструкция которой представлена на фиг. 1, 2, где: фиг. 1 изображает общий вид щековой дробилки (фронтальный разрез); фиг. 2 - сечение по линии А-А на фиг. 1 - приспособление для регулирования выхода дробленого продукта (вид сверху) и гребенка подвижной щеки (вид снизу).

Щековая дробилка состоит из сварной рамы 1, внутренняя стенка которой служит неподвижной щекой 2 с укрепленной на ней футеровкой 3. Подвижная щека 4 с укрепленной на ней футеровкой 5 подвешена на оси 6. В коренных подшипниках рамы установлен вал 7, на эксцентриковую часть которого насажена верхняя головка шатуна 8. На валу 7 и на электродвигателе привода закреплены шкивы 9 и 10 клиноременной передачи. В нижнюю часть шатуна 8 с обеих его сторон через сухари 11 упираются распорные плиты: передняя 12 и задняя 13. Противоположные концы распорных плит опираются на вкладыши 14 и 15. Один из них 14 закреплен на подвижной щеке 4, а второй 15 - в углублении упора 16. Последний при необходимости изменения размера выходной щели дробилки установлен с возможностью перемещения и последующей фиксации посредством винта 17. К подвижной щеке 4 шарнирно прикреплена горизонтальная штанга 18, предназначенная для оттягивания посредством пружины 19 нижнего конца щеки при ее обратном ходе и тем выполняющая функцию замыкающего устройства.

В нижней части рамы 1 ниже футеровки 2 неподвижной щеки 3 вмонтировано с возможностью горизонтального перемещения приспособление 20, выполненное в виде гребенки 21 с зубьями 22, направленными в сторону подвижной щеки 4. В нижней части подвижной щеки 4 посредством болтовых соединений 23 закреплена аналогичная гребенка 24 с зубьями 25, направленными в сторону неподвижной щеки 3. Зубья 22 и 25 каждой из гребенок 21 и 24 размещены в направлении между зубьями противоположной гребенки, что необходимо для предотвращения забивки гребенок дробленым материалом и улучшения его выгрузки. Для этой же цели зубья обеих гребенок выполнены в поперечном сечении треугольными и наклонены вниз. Приспособление 20 для обеспечения своего горизонтального перемещения имеет штанги 26, проходящие с кольцевым зазором сквозь отверстия в нижней части рамы 1. Один конец штанг 26 прочно закреплен за гребенку 21, а второй конец вмонтирован в металлический брус 27, размешенный вдоль штанг с зазором 28 по отношению к раме 1 с внешней ее стороны. Зазор 28 предназначен для фиксированного хода горизонтального перемещения приспособления 20. С противоположной стороны бруса 27 закреплены одним своим концом гидроцилиндры 29, предназначенные для перемещения приспособления 20. Другим своим концом гидроцилиндры 29 закреплены за неподвижные опоры 30.

Футеровки 3 и 5 неподвижной 2 и подвижной 4 щеки имеют в своих впадинах сквозные отверстия 31, сообщенные с полостями 32 и 33, размещенными с тыльной стороны этих футеровок. Полости 32, расположенные за верхней половиной футеровок 3 и 5, имеют водоподводящие патрубки 34, а полости 33, расположенные за нижней половиной футеровок 3 и 5, имеют пароподводящие патрубки 35. Сквозные отверстия 31 в футеровках 3 и 5 выполнены с наклоном в сторону рабочей зоны дробилки, с целью предотвращения их забивания мелкими частицами дробленого материала.

При работе дробилку загружают крупнокусковым материалом и одновременно через водоподводящий патрубок 34 подают воду или раствор ПАВ, а через пароподводящий патрубок 35 подают острый пар или горячий воздух с предварительно введенными маслообразными реагентами, которые по сквозным отверстиям 31 поступают в рабочую зону дробилки. Находящийся в рабочей зоне дробилки исходный материал подвергается дроблению и частичному истиранию в условиях его объемного сжатия, достигаемого тем, что гребенки 21 и 24, расположенные ниже разгрузочной щели дробилки, подпирают материал в рабочей зоне. Разрушение частиц материала при знакопеременном механическом воздействии интенсифицируется за счет резкого высокоградиентного температурного воздействия на частицы в момент их деформации и разрушения в условиях объемного сжатия, а также расклинивающего действия молекул ПАВ (эффект П.А. Ребиндера) по микротрещинам, образующимся в деформируемых частицах материала, и по контакту минеральных вкраплений, способствуя их лучшему раскрытию. Маслообразные вещества, в частности мазут, адсорбируются при этом на гидрофобной поверхности алмазов и, адсорбируясь на ней, оказывают одновременное ингибиторное действие, не позволяя другим веществам, способными гидрофилизировать поверхность, адсорбироваться на этой поверхности. Гидрофилизированные участки поверхности алмазов гидрофобизируются при этом поверхностно-активными веществами в момент их высокой адсорбционной активности при раскрытии. Наклон сквозных отверстий 31 препятствует их забиванию мелкими частицами.

Выгрузку дробленого материала из рабочей зоны дробилки регулируют посредством приспособления 20 при изменении расстояния между гребенками 21 и 24, осуществляемого с помощью гидроцилиндров 29 через штанги 26, проходящие с кольцевым зазором сквозь отверстия в нижней части рамы 1. Дополнительную регулировку осуществляют изменением количества воды или раствора ПАВ, подаваемого на увлажнение дробимого материала. Мелкие частицы дробленого материала поступающей водой уносятся между зубьями гребенок, а крупные частицы задерживаются гребенками в зоне дробления до достижения ими необходимой крупности. Сохранность алмазов при дроблении обеспечивают установкой размера выходной щели дробилки, а именно равного или больше размера максимально крупного кристалла алмаза.

Таким образом, предложенное техническое решение по сравнению с прототипом позволит повысить степень и избирательность дробления и качество подготовки поверхности частиц полезного компонента при интенсивном дроблении и измельчении материала для последующего эффективного их извлечения физико-химическими методами обогащения.

Источники информации
1. Справочник по обогащению руд, подготовительные процессы. М.: Недра, 1982, с. 96.

2. М.Н. Злобин "Разработка и промышленное освоение флотационной технологии и оборудования для извлечения алмазов из руд", докт. дисс., 1995, с. 35-38, рис.8.

3. Справочник по обогащению руд, подготовительные процессы. М.: Недра, 1982, с. 97-99, рис. 11.10, (прототип).

Изобретение предназначено для дробления различных материалов, в частности рудного и нерудного сырья. Щековая дробилка включает сварную раму, в нижнюю часть которой со стороны футеровки неподвижной щеки вмонтировано с возможностью горизонтального перемещения приспособление для регулирования выхода дробленого продукта, выполненное в виде гребенки с зубьями, направленными в сторону подвижной щеки. В нижней части подвижной шеки закреплена аналогичная гребенка, зубъя которой направлены в сторону неподвижной шеки, причем зубъя одной гребенки размешены между зубьями другой, футеровки неподвижной и подвижной щеки имеют в своих впадинах сквозные отверстия, водоподводящие патрубки расположены за верхней половиной футеровок, а паропроводящие - за нижней. Сквозные отверстия могут быть выполнены наклонно, а зубъя гребенок могут быть выполнены в поперчном сечении треугольными и наклонены вниз. Изобретение позволяет обеспечить высокую степень и избирательность дробления. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Щековая дробилка, включающая сварную раму, выполненную заодно с неподвижной щекой с футеровкой, подвижную щеку с футеровкой, подвешенную на оси, установленный в подшипниках вал с эксцентриком и насаженной на эксцентрик головкой шатуна, шкивы клиноременной передачи, замыкающее устройство, в нижнюю часть шатуна с обеих его сторон упираются через сухари передняя и задняя распорные плиты, противоположные концы которых опираются на вкладыши, закрепленные, соответственно, на подвижной щеке и на раме, отличающаяся тем, что в нижнюю часть рамы со стороны футеровки неподвижной щеки вмонтировано с возможностью горизонтального перемещения приспособление для регулирования выхода дробленого продукта, выполненное в виде гребенки с зубьями, направленными в сторону подвижной щеки, в нижней части подвижной щеки закреплена аналогичная гребенка, зубья которой направлены в сторону неподвижной щеки, причем зубья одной гребенки размещены в направлении между зубьями другой гребенки, футеровки подвижной и неподвижной щеки имеют в своих впадинах сквозные отверстия, сообщенные с полостями, размещенными с тыльной стороны футеровок, причем полости, расположенные за верхней половиной футеровок, имеют водоподводящие патрубки, а полости, расположенные за нижней половиной футеровок, имеют пароподводящие патрубки. 2. Щековая дробилка по п.1, отличающаяся тем, что сквозные отверстия в футеровках имеют наклон в сторону рабочей зоны дробилки, зубья гребенок выполнены в поперечном сечении треугольными и наклонены вниз.