СОВОКУПНОСТЬ МЕЛЮЩИХ ТЕЛ, ЗАГРУЖАЕМЫХ В МЕЛЬНИЦУ Российский патент 2007 года по МПК B02C17/20 

Изобретение относится к технике измельчения горнорудного сырья и других материалов, а именно - к измельчающим органам барабанных мельниц. Измельчение сырья в мельнице осуществляется совокупностью мелющих тел.

Известно применение для размола рудных частиц совокупности мелющих тел, имеющих одинаковую форму, например, шаров. В точках контактов между шарами при их движении во вращающейся мельнице происходит разрушение рудных зерен. Площадь контактов мелющих тел, имеющих одну и ту же шарообразную форму, весьма ограничена, так как контакты имеют точечный характер. В то же время с уменьшением размера рудных зерен при измельчении их количество в единице объема резко возрастает.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является совокупность мелющих тел, состоящая из тел шарообразной формы с углублениями, выполненными в виде замкнутых кольцевых канавок, опоясывающих мелющее тело (патент РФ № 2203138, приоритет 12.10.2001 г.).

Использование совокупности мелющих тел, например, шаров с кольцевыми углублениями повышает эффективность измельчения мелких и тонких зерен за счет увеличения площади взаимодействия шаров при контакте выпуклой поверхности одного из них с углублением другого. Однако увеличение площади контакта двух соприкасающихся шаров осуществляется только в случае совпадения выпуклой части одного шара с вогнутой другого, например, шара 1 и шара 2 (фиг.1). Другие контакты происходят по периметрам углублений в шарах, например, в шарах 1 и 3 (фиг.1). В этом случае поверхности зон углублений двух шаров не контактируют и, следовательно, не используются для размола частиц, общая площадь возможных контактов сокращается.

В шарах с кольцевыми опоясывающими канавками возможны следующие контакты: четыре по периметру кольцевой канавки и два по выпуклым участкам. В связи с этим доля выпуклых площадей поверхности шара (два участка) недостаточна для полного «покрытия» вогнутых зон (четыре участка). Максимальная доля площади вогнутых участков, контактирующих с выпуклыми, составляет всего 30-35% от общей площади углублений.

Задачей изобретения является повышение интенсивности размола минеральных зерен и производительности мельниц при одновременном снижении удельного расхода электроэнергии за счет увеличения площади контактов совокупности мелющих тел.

Решение указанной задачи достигается тем, что совокупность мелющих тел, загружаемых в мельницу, образуется из двух модификаций мелющих тел, отличающихся конструктивно: шарообразной формы с углублениями на поверхности, например в виде замкнутых кольцевых канавок, и шарообразной формы без углублений при соотношении 1/10-9/10. Радиусы шарообразных тел без углублений находятся в пределах 1-0,5 радиусов поперечных сечений углублений.

На фиг.2 изображена схема контактирующих шаров двух модификаций в предлагаемой совокупности: с кольцевыми углублениями (шары 1, 2) и без углублений (шар 3). R, R - радиусы соответственно поперечного сечения углубления и шара без углублений.

Предлагаемая совокупность мелющих тел работает следующим образом. Во вращающемся барабане мельницы происходят соударения и контактное трение совокупности мелющих тел. При этом частицы измельчаемого материала, находясь в зонах контактов, воспринимают энергию ударов и трения и разрушаются. Интенсивность процесса измельчения и производительность мельницы зависят от суммарной площади контактного взаимодействия мелющих тел. Общая площадь взаимодействия зависит как от площади углублений (канавок), так и от того, в какой степени площадь углублений контактирует с выпуклостями мелющих тел. В совокупности, составленной из двух модификаций шарообразных тел: с углублениями и без - количество контактов вогнутость - выпуклость значительно выше, чем у совокупности, составленной из тел одной модификации - с углублениями. Преимущества совокупности, например, шаров с углублениями и стандартных достигается за счет того, что стандартные шары восполняют недостачу выпуклостей, имеющихся у шаров с канавками, для «покрытия» всей площади углублений. Также более высока вероятность встречи с углублением у шара, вся поверхность которого выпукла, чем вогнутого шара, лишь доля поверхности которого представлена выпуклостью.

Максимум площади поверхности углублений, контактирующей с выпуклостями, достигается у совокупности при доле шаров с опоясывающими канавками 60%, шаров без углублений 40%. При таком соотношении шаров двух модификаций площадь углублений, «покрываемая» выпуклостями при контактах шаров в работающей мельнице, повышается с 30-35%, имеющихся у шаров одной модификации с вогнутостями, до 55-60%.

Заявитель экспериментально исследовал влияние различных сочетаний шаров в совокупности путем сравнительных опытов измельчения железистых кварцитов в шаровой мельнице. При соотношении шаров с углублениями и стандартных 50:50% удельная производительность мельницы увеличилась в 1,5 раза по сравнению с результатами измельчения только шарами с углублениями. Удельный расход электроэнергии при этом снизился.

Соотношения мелющих тел с углублениями и без в совокупности целесообразно принять в пределах 1/10-9/10, которые охватывают возможные варианты комбинаций их промышленного применения. Определяющими здесь могут быть случаи, когда часть стандартных шаров в загрузке мельницы заменяют на вогнутые и таким образом увеличивают площадь контактов совокупности шаров. В общем случае любое количество вогнутых шаров в составе совокупности увеличивают начальную площадь контактов совокупности стандартных шаров. При пределах 1/10-9/10 технологические и экономические эффекты от применения предлагаемых совокупностей мелющих тел могут быть значительными.

Радиус стандартных шаров, включаемых в состав совокупности мелющих тел, должен быть равен 1-0,5 радиуса поперечного сечения углубления шара. При превышении верхнего предела величины радиуса шар не войдет в углубление, при уменьшении нижнего - интенсивность взаимодействия между шарами в зонах углубления недопустимо снижается.

Использование изобретения в горнорудной, строительной промышленностях и в других отраслях приведет к удешевлению процессов измельчения твердых материалов и обеспечит получение большого экономического эффекта.

Совокупность мелющих тел шарообразной формы, загружаемых в барабанную мельницу, состоит из шарообразных мелющих тел с углублениями на поверхности, например в виде замкнутых кольцевых канавок, и шарообразных мелющих тел без углублений в соотношении 1/10-9/10. При этом радиусы мелющих тел без углублений должны быть равны 1-0,5 радиуса поперечного сечения углублений на мелющих шарах с углублениями. Эти соотношения соблюдаются для всех размеров мелющих тел, загружаемых в мельницу. Изобретение позволяет повысить интенсивность размола минерального сырья и производительность мельниц и снизить удельный расход электроэнергии. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Совокупность мелющих тел шарообразной формы, загружаемых в барабанную мельницу и осуществляющих измельчение горнорудного сырья и других материалов, отличающаяся тем, что в состав совокупности входят шарообразные мелющие тела и шарообразные мелющие тела с углублениями на поверхности, например, в форме замкнутых кольцевых канавок, при этом соотношения между шарообразными телами и шарообразными телами с углублениями находятся в пределах 1/10-9/10, а радиус мелющих тел без углублений равен 1-0,5 радиуса поперечного сечения углублений.2. Совокупность мелющих тел по п.1, отличающаяся тем, что при загрузке в мельницу разных по диаметру мелющих тел с углублениями, для каждого из диаметров устанавливается соотношение с шарообразными мелющими телами без углублений, указанное в п.1.