КОНУСНАЯ ДРОБИЛКА Российский патент 2001 года по МПК B02C2/04 

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 конусная дробилка /1/, включающая корпус, состоящий из нескольких соединенных со станиной и между собой конусообразных поясов с футеровками, приемную воронку, отлитую заодно с траверсой, в центральной части которой помещен колпак, прикрывающий подвесной подшипник главного вала, на который наглухо насажен дробящий конус с футеровкой, нижний конец вала вставлен в эксцентриковый стакан, к которому на шпонке прикреплена коническая шестерня, находящаяся в зацеплении с малой шестерней, закрепленной на горизонтальном валу со шкивом клиноременной передачи.

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 сложность регулировки выходной щели дробилки.

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 конусная дробилка /3/, включающая корпус, состоящий из нескольких соединенных со станиной и между собой конусообразных поясов с футеровками, приемную воронку, отлитую заодно с траверсой, в центральной части которой помещен колпак, прикрывающий подшипник главного вала, на который наглухо насажен дробящий конус с футеровкой, нижний конец вала опирается на гидравлический домкрат и вставлен в эксцентриковый стакан, к которому на шпонке прикреплена коническая шестерня, находящаяся в зацеплении с малой шестерней, закрепленной на горизонтальном валу со шкивом клиноременной передачи.

В этой дробилке частично устранены недостатки дробилки /1/, касающиеся регулировки выходной щели дробилки. 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 конусной дробилке, включающей корпус, состоящий из нескольких соединенных со станиной и между собой конусообразных поясов с футеровками, приемную воронку, отлитую заодно с траверсой, в центральной части которой помещен колпак, прикрывающий подшипник главного вала, на который наглухо насажен дробящий конус с футеровкой, нижний конец вала опирается на гидравлический домкрат и вставлен в эксцентриковый стакан, к которому на шпонке прикреплена коническая шестерня, находящаяся в зацеплении с малой шестерней, закрепленной на горизонтальном валу со шкивом клиноременной передачи, нижний пояс корпуса дробилки в нижней своей части снабжен кольцеобразной гребенкой с радиально расположенными зубьями, направленными в сторону дробящего конуса, дробящий конус в нижней своей части снабжен аналогичной гребенкой с зубьями, направленными в противоположном направлении, причем гребенки размещены непосредственно друг над другом. Зубья гребенок могут быть выполнены в поперечном сечении треугольными и наклонены вниз, футеровки на уровне выше уровня верхней гребенки могут быть выполнены с радиальными ребрами, межреберные впадины футеровок нижнего кольцеобразного пояса посредством сквозных отверстий могут быть сообщены с полостями, размещенными с тыльной стороны футеровок и имеющими пароподводящие патрубки.

При создании изобретения авторы исходили 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 /2/ 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 и при этом образуется повышенная циркулирующая нагрузка при измельчении такого материала 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 конусных дробилках для крупного дробления типа ККД с гидравлическим регулированием разгрузочной щели или КРД с регулируемой выгрузкой дробленого продукта. Регулируемую выгрузку можно реализовать, если в нижний пояс корпуса дробилки в нижней его части установить кольцеобразную гребенку с радиально расположенными зубьями, направленными в сторону дробящего конуса, а дробящий конус в нижней его части снабдить аналогичной гребенкой, с зубьями, направленными в противоположном направлении. При этом существенно, чтобы гребенки были размещены непосредственно друг над другом для непрерывного перемещения дробленого материала по поверхности гребенок с целью быстрейшего вывода готового по крупности продукта между зубьями гребенок. При работе дробилки это предотвратит забивку гребенок дробимым материалом и улучшит его выгрузку. Для этого целесообразно зубья гребенок выполнить в поперечном сечении треугольными и наклонить вниз. Необходимо также подать в зону объемного сжатия материала в конусной 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 на уровне выше уровня верхней гребенки необходимо выполнить с радиальными ребрами, а межреберные впадины футеровок нижнего кольцеобразного пояса посредством сквозных отверстий сообщить с полостями, размещенными с тыльной стороны футеровок и имеющими пароподводящие патрубки. Сквозные отверстия в футеровках рационально выполнить с наклоном в сторону рабочей зоны дробилки, чтобы предотвратить их забивание мелкими частицами материала.

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 вертикального перемещения дробящего конуса с закрепленной на нем гребенкой. Эта гребенка вместе с гребенкой, установленной на нижнем конусообразном поясе, 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 конусной дробилке, конструкция которой представлена на фиг. 1, 2, где фиг. 1 изображает общий вид конусной дробилки (фронтальный разрез); фиг. 2 - сечение по линии А-А изображает кольцеобразные гребенки (вид снизу).

Конусная дробилка включает корпус 1, состоящий из нескольких соединенных со станиной 2 и между собой конусообразных поясов 3, 4, 5 с футеровками 6. Верхний пояс 3 выполнен в виде приемной воронки, отлитой заодно с траверсой 7, в центральной части которой помещен колпак 8, прикрывающий подшипник 9 главного вала 10, на который наглухо насажен дробящий конус 11 с футеровкой 12. Нижний конец вала 10 опирается на гидравлический домкрат 13 и вставлен в эксцентриковый стакан 14, к которому на шпонке прикреплена коническая шестерня 15, находящаяся в зацеплении с малой шестерней 16, закрепленной на горизонтальном валу 17 со шкивом 18 клиноременной передачи. К нижнему поясу 5 снизу посредством болтовых соединений 19 прикреплена кольцеобразная гребенка 20 с радиально расположенными зубьями 21, направленными в сторону дробящего конуса 11. К дробящему конусу 11 снизу посредством болтовых соединений 22 прикреплена аналогичная гребенка 23, с зубьями 24, направленными в противоположном направлении. Гребенки 20 и 23 размещены непосредственно друг над другом. Зубья 21 и 24 гребенок 20 и 23 выполнены в поперечном сечении треугольными и наклонены вниз. Футеровки 6 и 12 на уровне выше уровня верхней гребенки 20 выполнены с радиальными ребрами 25. Межреберные впадины 26 футеровок 6 нижнего кольцеобразного пояса 5 посредством сквозных отверстий 27 сообщены с полостями 28, размещенными с тыльной стороны футеровок 6 и имеющими пароподводящие патрубки 29. Сквозные отверстия 27 в футеровках 6 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 с питанием подают воду или раствор ПАВ, а через пароподводящие патрубки 29 подают острый пар или горячий воздух с предварительно введенными маслообразными реагентами, которые по сквозным отверстиям 27 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 20 и 23, 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 27 препятствует их забиванию мелкими частицами.

Выгрузку дробленого материала из рабочей зоны дробилки регулируют путем вертикального перемещения дробящего конуса 11 посредством гидравлического домкрата 13, изменяя расстояние между гребенками 20 и 23. 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. 107, рис. 11.17.

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. 108, рис. 11.18 (прототип).

Изобретение предназначено для дробления и измельчения рудного и нерудного сырья. В конусной дробилке к нижнему кольцеобразному поясу снизу прикреплена кольцеобразная гребенка с радиально расположенными зубьями, направленными в сторону дробящего конуса, вал которого установлен в эксцентриковом стакане. К дробящему конусу снизу прикреплена аналогичная гребенка с зубьями, ориентированными в противоположном направлении. Гребенки размещены непосредственно друг над другом. Зубья гребенок могут быть выполнены в поперечном сечении треугольными и наклонены вниз. Футеровки на уровне выше уровня верхней гребенки выполнены с радиальными ребрами. Межреберные впадины футеровок нижнего кольцеобразного пояса посредством сквозных отверстий сообщены с полостями, размещенными с тыльной стороны футеровок и имеющими паропроводящие патрубки. Сквозные отверстия в футеровках выполнены с наклоном в сторону рабочей зоны дробилки. Изобретение позволяет повысить степень и избирательность дробления и качество подготовки поверхности частиц полезного компонента. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Конусная дробилка, включающая корпус, состоящий из нескольких соединенных со станиной и между собой конусообразных поясов с футеровкой, приемную воронку, отлитую заодно с траверсой, в центральной части которой помещен колпак, прикрывающий подшипник главного вала, на который наглухо насажен дробящий конус с футеровкой, нижний конец вала опирается на гидравлический домкрат и вставлен в эксцентриковый стакан, к которому на шпонке прикреплена коническая шестерня, находящаяся в зацеплении с малой шестерней, закрепленной на горизонтальном валу со шкивом клиноременной передачи, отличающаяся тем, что нижний пояс корпуса дробилки в нижней своей части снабжен кольцеобразной гребенкой с радиально расположенными зубьями, направленными в сторону дробящего конуса, дробящий конус в нижней своей части снабжен аналогичной гребенкой с зубьями, направленными в противоположном направлении, причем гребенки размещены непосредственно друг над другом. 2. Конусная дробилка по п.1, отличающаяся тем, что зубья гребенок выполнены в поперечном сечении треугольными и наклонены вниз, футеровки на уровне выше уровня верхней гребенки выполнены с радиальными ребрами, межреберные впадины футеровок нижнего кольцеобразного пояса посредством сквозных отверстий сообщены с полостями, размещенными с тыльной стороны футеровок и имеющими пароподводящие патрубки.