СПОСОБ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ДРОБИЛКОЙ (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2013 года по МПК B02C19/00 

Предложение относится к способам и устройствам для измельчения, преимущественно тонкого, различных материалов, в частности каменного угля для получения водоугольного топлива.

В настоящем описании будет использована следующая терминология.

Дробильная камера - часть электрогидравлической (далее - ЭГ) дробилки, в которой непосредственно происходит процесс дробления. Обычно дно дробильной камеры выполняется в виде разгрузочной решетки.

Измельчение - условно принимается дробление при наибольшей крупности продукта не свыше 5 мм. Тонкое измельчение - при крупности продукта менее 1 мм.

Обезвоживание - отделение твердых частиц от рабочей жидкости.

Рабочая жидкость - жидкость, в которой происходит электрический разряд и осуществляется процесс дробления в ЭГ дробилках. Это может быть чистая вода, или вода с различными добавками, или даже совсем не вода - для описываемого технического решения состав рабочей жидкости значения не имеет.

Разгрузочная решетка - решетка, через которую продукт дробления удаляется из ЭГ дробилки. Размер просветов решетки определяет максимальный размер продукта.

Продукт - материал, прошедший одну или несколько стадий измельчения. Готовый продукт - продукт, в дальнейшем дроблении/измельчении которого нет необходимости.

Сырье - исходный материал, предназначенный для измельчения.

Электрогидравлическая (далее - ЭГ) дробилка - устройство, содержащее, по меньшей мере, два погруженных в рабочую жидкость электрода, между которыми организуется мощный электрический разряд. Порождаемые разрядом явления, в первую очередь, ударная волна, разрушают (дробят) материал (сырье), помещаемый между и/или вокруг электродов. Соединенный с высоковольтным полюсом источника питания электрод принято называть рабочим, тогда как функцию второго электрода обычно выполняют заземленные детали дробилки.

Известен многостадийный способ механического измельчения, когда крупногабаритное (крупнокусковое) сырье размером до 500 мм вначале дробят в щековой дробилке, затем в конусной дробилке крупного дробления, затем в конусной дробилке мелкого дробления, затем в барабанных (шаровых или стержневых) мельницах с замкнутым циклом. При этом от дробилки к дробилке промежуточный продукт дробления передается с помощью конвейеров, а на последней стадии продукт дробления после каждого цикла измельчения сортируется по крупности и из него удаляется готовый продукт [С.Е.Андреев, В.В.Зверевич, В.А.Перов. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых // М.: «Недра», 1969].

Недостаток известного способа состоит том, что его реализация требует большого количества разнообразного механического оборудования, повышенных капитальных и энергетических затрат, высоких эксплуатационных расходов.

Известен способ тонкого ЭГ измельчения с замкнутым циклом, при котором сырье загружают в дробильную камеру со сплошным дном ЭГ дробилки, дробят явлениями, сопровождающими электрический разряд в рабочей жидкости между рабочим электродом и сплошным дном дробилки, выполняющим функцию низковольтного электрода, в процессе дробления содержимое дробилки непрерывно промывают водой, полученную пульпу в полном объеме сортируют в классификаторе с восходящим потоком, удаляют готовый продукт потоком воды, а крупные фракции возвращают в дробилку по наклонному дну классификатора действием силы тяжести [Л.А.Юткин. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности. Л.: «Машиностроение», 1986, с.185].

Известный способ работоспособен только при дозированной подаче мелкого сырья, то есть при малой степени измельчения, и непригоден для получения тонкого продукта непосредственно из крупных (50…500 мм) кусков. При загрузке крупногабаритным материалом, с началом дробления промежутки между крупными кусками быстро забиваются мелким щебнем и песком, спрессовываемыми ударной волной в плотную массу, которая гасит ударную волну и препятствует удалению продукта из зоны дробления.

Известен также способ ЭГ измельчения с замкнутым циклом, согласно которому сырье через бункер загружают в зону дробления между рабочим электродом и разгрузочной решеткой ЭГ дробилки, служащей дном дробильной камеры (корпуса) дробилки, дробят, удаляют продукт дробления восходящим потоком рабочей жидкости (воды), нагнетаемой под решетку, сортируют его классификацией в восходящем потоке воды на готовый и недоизмельченный продукт, удаляют готовый продукт гидротранспортом, а недоизмельченный продукт подают действием силы тяжести к эжектору и возвращают гидротранспортом по трубопроводу в бункер [SU 888355].

Известный способ непригоден для получения тонкого продукта непосредственно из крупных (50…500 мм) кусков по той же причине, что и предыдущий аналог. Давление рабочей жидкости, сколь большим бы оно ни было, не в состоянии преодолеть усилие ударной волны, забивающей в отверстия решетки песок, который быстро заполняет пространство под решеткой, спрессовывается ударной волной в монолитную массу и затрудняет поступление воды в зону дробления. Из-за больших затрат энергии на интенсивную прокачку воды известный способ имеет низкую энергетическую эффективность.

Известен способ дезинтеграции и обогащения отходов бетонного производства крупностью менее 200 мм, при котором осуществляют обработку путем физического воздействия электрических и магнитных полей электрического разряда на материал, помещенный в жидкую среду, при этом на первой стадии осуществляют разделение целевых продуктов по заданным классам крупности, по меньшей мере, на два потока, первый из которых, содержащий продукт крупностью от 1 до 20 мм, направляют на вторую стадию обработки, а второй поток, содержащий продукт крупностью менее 1 мм, непрерывно выводят из зоны обработки, причем на второй стадии обработки, отличающейся от первой режимом разряда, осуществляют разделение продуктов по классам крупности на два потока, первый из которых содержит целевой продукт крупностью от 5 до 20 мм, и второй поток, содержащий продукт крупностью менее 5 мм, каждый из которых выводят из зоны обработки (RU 2191631, пп.20…26 формулы изобретения).

Известный способ, ограниченный максимальным размером куска в 200 мм, не пригоден для дробления крупногабаритного сырья и, выводя из обработки продукт крупностью 0…20 мм, не пригоден для тонкого дробления всего сырья до крупности менее 1 мм. Тонкий продукт получается попутно, но его количество не превышает единиц процентов от общей массы сырья. Другим недостатком известного способа является сильная зависимость энергетической эффективности процесса от фракционного состава сырья. При преобладании крупных фракций дробильное устройство первой стадии перегружено, тогда как дробильное устройство второй стадии, испытывая недостаток продукта, работает почти вхолостую. Еще одним недостатком известного способа является чрезмерная техническая сложность требуемого для его осуществления энергооборудования.

Наиболее близким к способам, предложенным по пп.1 и 4 формулы изобретения, по технической сущности и достигаемому результату является способ ЭГ измельчения, состоящий в том, что сырье через бункер загружают в зону дробления между рабочими электродами и разгрузочной решеткой ЭГ дробилки, служащей дном дробильной камеры, дробят, сортируют продукт дробления грохочением на наклонных ситах (решетах) на готовый и недоизмельченный продукт, извлекают их конвейерами из воды, возвращают конвейером недоизмельченный продукт в бункер [RU 2090265].

Известный способ непригоден для промышленного получения тонкого продукта из крупногабаритного сырья, поскольку мелкие фракции недоизмельченного продукта вымываются с конвейера встречным потоком жидкости. Оставаясь в дробилке, они переизмельчаются без надобности, что снижает энергетическую эффективность процесса до неприемлемого уровня.

Известна ЭГ дробилка, включающая дробильную (измельчительную) камеру, часть дна которой выполнена в виде разгрузочной решетки, высоковольтный рабочий электрод, установленный над центром решетки, и снабженную загрузочным отверстием крышку дробильной камеры, причем отверстие расположено над сплошным участком дна дробильной камеры (SU 845843).

Известная дробилка непригодна для получения тонкого продукта непосредственно из крупногабаритного сырья из-за низкой энергетической эффективности. Промежутки между загружаемыми на периферию дробильной камеры на сплошное дно крупными кусками сырья по мере дробления забиваются мелким щебнем и песком, экранирующими действие ударной волны и не имеющими возможности уйти из дробилки, периферическая часть решетки также забивается и перестает отводить готовый продукт, зона дробления сужается, сырье переизмельчается, а значительная часть энергии ударной волны начинает расходоваться на уплотнение и нагрев смеси.

Наиболее близким к устройству, предложенному в пп.6, 8 и 10 формулы изобретения, по технической сущности и достигаемому результату является ЭГ установка для получения щебня, осуществляющая последний из описанных способов, включающий ЭГ дробилку с загрузочным бункером, установленным над дробильной камерой, дно которой выполнено в виде разгрузочной решетки, рабочими электродами, установленными над решеткой, под которой расположены средства для сортировки продукта дробления (наклонные сита и лотки), средства для удаления фракций отсортированного продукта из воды (конвейеры) и средство (конвейер) для возвращения недоизмельченного продукта в бункер [RU 2090265].

Известная ЭГ установка непригодна для промышленного получения тонкого продукта из крупногабаритного сырья. Для того чтобы отверстия разгрузочной решетки не забивались зернами продукта, их размер не должен быть намного меньше ее толщины, которая, поскольку должна выдерживать вес и удары крупных кусков сырья, не может быть сколь угодно малой. Поэтому получение тонкого продукта в такой дробилке требует многократного оборота недоизмельченного продукта через зону дробления. Возвращаемые в зону дробления зерна недоизмельченного продукта, размер которых намного меньше просвета ячеек решетки, быстро проходят через нее, не успевая подвергнуться дроблению, и покидают зону дробления почти в неизменном виде. Это сильно снижает энергетическую эффективность процесса и вызывает повышенный износ дробилки. Энергетическая эффективность снижается еще и тем, что мелкие зерна недоизмельченного продукта вымываются с конвейера набегающим потоком воды. По указанным причинам циклический оборот недоизмельченного продукта требует больших затрат энергии.

Технической задачей, на решение которой направлены предложенные способ и устройство, является достижение высокой, до десяти тысяч, степени измельчения крупногабаритного материала одной ЭГ дробилкой при высокой энергетической эффективности процесса.

Технический результат от решения этой задачи состоит в упрощении и удешевлении процесса и оборудования, снижении энергозатрат (повышении энергоэффективности) при производстве тонкого продукта из крупнокускового материала.

Для достижения этого результата сырье помещают в ЭГ дробилку, содержащую дробильную камеру с, по меньшей мере, одной разгрузочной решеткой, дробят его, сортируют продукт и возвращают недоизмельченный продукт на повторное дробление, причем недоизмельченный продукт сортируют, по меньшей мере, на две размерные фракции, и возвращают их раздельно посредством устройств, каждое из которых наиболее эффективно для возврата фракции данной крупности.

Кроме того, крупную фракцию недоизмельченного продукта возвращают в дробилку механическим транспортом, а мелкие - гидравлическим и/или гидропневматическим (эрлифтом) транспортом.

Кроме того, сырье загружают на разгрузочную решетку, а недоизмельченный продукт возвращают в дробильную камеру, в зону, которая не находится над разгрузочной решеткой.

Такой же технический результат достигается, когда крупногабаритное сырье помещают в ЭГ дробилку, содержащую, по меньшей мере, одну разгрузочную решетку, дробят, сортируют продукт и возвращают недоизмельченный продукт на повторное дробление, причем недоизмельченный продукт сортируют, по меньшей мере, на две размерные фракции и возвращают их раздельно посредством устройств, каждое из которых наиболее эффективно для возврата фракции данной крупности, а, по меньшей мере, самую мелкую из возвращаемых фракций перед возвращением подвергают обезвоживанию.

Кроме того, по меньшей мере, часть рабочей жидкости, удаляемой обезвоживанием, возвращают в дробилку ниже разгрузочной решетки.

Наиболее простое оборудование и наименьшие энергозатраты на получение тонкого продукта из крупногабаритного сырья достигаются, когда в устройстве для ЭГ измельчения, содержащем электрогидравлическую дробилку, включающую, по меньшей мере, одну разгрузочную решетку и один высоковольтный рабочий электрод, средства для сортировки продукта дробления и возвращения недоизмельченного продукта в дробилку, средства для сортировки продукта дробления выполнены с возможностью разделения недоизмельченного продукта, по меньшей мере, на две размерные фракции, а средства для возвращения недоизмельченного продукта выполнены с возможностью раздельного возвращения каждой из фракций, причем средства для возвращения в дробилку крупных фракций недоизмельченного продукта выполнены механическими (конвейер, шнек), а средства для возвращения в дробилку мелких фракций недоизмельченного продукта выполнены гидравлическими и/или гидропневматическими (эрлифт).

Заявленный технический результат достигается также в устройстве для ЭГ измельчения, содержащем ЭГ дробилку, включающую, по меньшей мере, одну разгрузочную решетку, средства для сортировки продукта дробления и возвращения недоизмельченного продукта в дробилку, в котором средства для сортировки продукта дробления выполнены с возможностью разделения недоизмельченного продукта, по меньшей мере, на две размерные фракции, и в него дополнительно введены средства для обезвоживания, по меньшей мере, части возвращаемых в дробилку фракций, а также средства для подачи, по меньшей мере, части удаляемой при обезвоживании рабочей жидкости под разгрузочную решетку.

Заявленный технический результат достигается также в устройстве для ЭГ измельчения, содержащем ЭГ дробилку, включающую загрузочный бункер, дробильную камеру с решетчатым дном для разгрузки продукта и установленным над ним, по меньшей мере, одним рабочим электродом, средство для сортировки продукта дробления и для возвращения недоизмельченного продукта в дробилку, в котором дно дробильной камеры частично выполнено сплошным, а средства для возвращения выполнены так, чтобы направлять недоизмельченный продукт на сплошную часть дна дробильной камеры, при этом, по меньшей мере, часть рабочих электродов установлена над сплошной частью дна дробильной камеры.

Кроме того, в указанном устройстве сплошной участок дна дробильной камеры, по меньшей мере, частично, имеет уклон по направлениию к его решетчатой части.

Кроме того, в указанном устройстве загрузочный бункер расположен над разгрузочной решеткой.

Благодаря тому, что в предложенном способе недоизмельченный продукт не возвращают на повторное дробление в дробильную камеру ЭГ дробилки одним потоком, а предварительно сортируют на, по меньшей мере, две размерные фракции, снижаются энергозатраты на транспортировку, поскольку это решение создает возможность использования для каждой фракции такого транспорта, который обеспечивает минимальные потери и затраты на транспортирование фракции именно данного размера.

Благодаря тому, что каждую из фракций недоизмельченного продукта возвращают на повторное дробление в дробилку техническими средствами, оптимальными для ее размеров, в частности, механическим транспортом для крупных фракций и гидравлическим/гидропневматическим для мелких и тонких, снижаются затраты энергии на многократное циклическое оборачивание недоизмельченного продукта, поскольку потери продукта при этом минимальны, а благодаря удалению готового продукта из процесса при каждом обороте снижаются затраты энергии на переизмельчение и трение между зернами материала.

Благодаря тому, что сырье загружают на разгрузочную решетку, а недоизмельченный продукт возвращают в дробильную камеру, в зону, которая не находится над разгрузочной решеткой, снижаются энергозатраты за счет ускорения и оживления динамики перемещения сырья в дробильной камере, исключающих образование застойных зон спрессованного материала и переизмельчение продукта. Это позволяет дробить крупногабаритное сырье без риска забивания камеры спрессованным материалом.

Благодаря тому, что из одной или нескольких фракций возвращаемого в дробильную камеру недоизмельченного продукта частично или полностью удаляют рабочую жидкость (обезвоживают), предотвращается ускоренное вымывание мелких фракций через крупные отверстия разгрузочной решетки за счет уменьшения потока рабочей жидкости через решетку. Этим обеспечивается более длительное нахождение мелких фракций в зоне дробления, уменьшается оборот недоизмельченного продукта, сокращаются тем самым затраты энергии на процесс. Тот же результат достигается и благодаря тому, что выделенную при обезвоживании рабочую жидкость возвращают под разгрузочную решетку.

Благодаря тому, что средства для возвращения недоизмельченного продукта выполнены с возможностью раздельного возвращения каждой из фракций недоизмельченного продукта на повторное дробление в дробилку, обеспечивается экономия энергии на многократное циклическое оборачивание недоизмельченного продукта и снижение потерь продукта. Этот технический результат обеспечивается тем, что технические средства для возвращения каждой из фракций выполнены оптимальными для ее размеров, в частности, выполнены механическими (конвейер, ковшовый подъемник, шнек) для крупных фракций и гидравлическими и/или гидропневматическими для мелких и тонких.

Благодаря включению в состав установки средств для частичного или полного удаления рабочей жидкости (обезвоживания) одной или нескольких фракций возвращаемого в дробильную камеру недоизмельченного продукта, обеспечивается более длительное нахождение мелких фракций в зоне дробления, уменьшается оборот недоизмельченного продукта, сокращаются тем самым затраты энергии на процесс, поскольку предотвращается ускоренное вымывание мелких фракций через крупные отверстия разгрузочной решетки за счет уменьшения потока рабочей жидкости через решетку.

Тот же технический результат достигается благодаря включению средств для подачи возвращаемой от обезвоживания рабочей жидкости ниже разгрузочной решетки.

Благодаря тому, что дно дробильной камеры частично выполнено сплошным, а средства для возвращения выполнены так, чтобы направлять недоизмельченный продукт на сплошную часть дна дробильной камеры, и, по меньшей мере, часть рабочих электродов установлена над сплошной частью дна дробильной камеры достигается снижение энергозатрат на оборот недоизмельченного продукта и на его переизмельчение, поскольку он более длительное время находится в зоне дробления и в то же время не переизмельчается в застойных зонах. Образованию этих зон препятствует ударная волна от разрядов между электродами и сплошной частью дна рабочей камеры, которая гонит измельченный продукт к разгрузочной решетке. Этому перемещению также способствует выполнение сплошной части дна с уклоном по направлению к его решетчатой части.

Благодаря расположению загрузочного бункера над разгрузочной решеткой снижаются энергозатраты, поскольку крупные куски сырья сразу дробятся и покидают зону дробления. Это исключает образование застойных зон спрессованного материала и потери энергии на переизмельчение.

Существо изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена схема предложенного способа измельчения, в которой недоизмельченный продукт сортируют на две фракции, возвращаемые на повторное дробление раздельно.

На фиг.2 изображена схема предложенного способа измельчения, в которой возвращаемый недоизмельченный продукт сортируют на две фракции, обезвоживаемые и возвращаемые на повторное дробление раздельно.

На фиг.3 изображена схема предложенного устройства для измельчения, в котором недоизмельченный продукт сортируется на две фракции, возвращаемые раздельно: крупная - конвейером, а мелкая - гидротранспортом. На схеме показано также устройство для частичного обезвоживания мелкой фракции.

На фиг.4 изображена схема предложенного устройства для измельчения, в которой недоизмельченный продукт сортируется на три фракции, возвращаемые раздельно: крупная - конвейером, средняя - гидротранспортом, а мелкая - эрлифтом.

На фиг.5 изображена схема устройства, осуществляющего предложенные способы. в котором крупная фракция недоизмельченного продукта возвращается конвейером, а мелкая - гидротранспортом.

На фиг.6 изображена схема устройства, осуществляющего предложенные способы, с многоэлектродной дробилкой и раздельной подачей сырья и недоизмельченного продукта к разным группам электродов.

В представленном ниже тексте при описании способов слова-признаки, выражающие действия, выделены курсивом.

Согласно первому из предложенных способов (первый пункт формулы изобретения, фиг.1) сырье через бункер 1 помещают в заполненную рабочей жидкостью 2 ЭГ дробилку 3 на разгрузочную решетку 4, по меньшей мере, частично, являющуюся дном дробильной камеры 5. Часть 6 дна дробильной камеры 5 может быть выполнена сплошной. Далее сырье дробят, подвергая его воздействию явлений, сопровождающих электрический разряд в рабочей жидкости 2 между высоковольтным рабочим электродом 7 и разгрузочной решеткой 4. Продукт дробления, прошедший через разгрузочную решетку 4, сортируют, отделяя средством (устройством) 8 готовый продукт 9, а недоизмельченный продукт сортируют средством (устройством) 10, по меньшей мере, на две размерные фракции. Готовый продукт 9 не обязательно отделяют сразу после дробления. Это можно делать и на последующих стадиях процесса, например, одновременно с сортировкой недоизмельченного продукта либо вначале отделять крупную фракцию, а затем разделять готовый продукт от смеси мелких фракций. В частности, средства 8 и 10 могут быть совмещены в одном устройстве и тогда продукт дробления сортируют сразу на готовый продукт и, по меньшей мере, две фракции недоизмельченного продукта (фиг.3, 4, 6). На фиг.1 в качестве примера показано, что из недоизмельченного продукта выделяют две размерные фракции: крупную 11 и мелкую 12. Крупную фракцию недоизмельченного продукта возвращают на повторное дробление в дробильную камеру 5 устройством 13, а мелкую - устройством 14. Принцип действия и конструкция каждого из этих устройств выбраны с учетом размеров транспортируемой фракции, плотности измельчаемого материала, вязкости рабочей жидкости 2 так, чтобы они обеспечивали минимальные потери и затраты энергии на транспортировку именно для данной фракции.

Согласно усовершенствованию первого из предложенных способов (п.2 формулы изобретения) возвращение крупной фракции 11 недоизмельченного продукта в дробильную камеру можно осуществлять механическим транспортированием, например, посредством конвейера (фиг.3…6, поз.15), шнека или реечного классификатора. Для возвращения мелких фракций можно использовать гидравлический (фиг.3 поз.16) или гидропневматический (эрлифт) (фиг.4 поз.17) транспорт (фиг.3). Опыт показал, что такая комбинация устройств является оптимальной.

Согласно еще одному усовершенствованию первого из предложенных способов (п.3 формулы изобретения) при подаче недоизмельченного продукта в дробильную камеру 5 его потоки направляют в зону или зоны дробильной камеры, не находящиеся непосредственно над разгрузочной решеткой 4, например, на сплошной участок 6 дна дробильной камеры (фиг.1…4, 6 поз.6). Это сокращает энергозатраты на оборот недоизмельченного (возвратного) продукта, поскольку предотвращает его чрезмерно быстрое прохождение через разгрузочную решетку 4.

Согласно второму из предложенных способов (п.4 формулы изобретения) для уменьшения объема рабочей жидкости, поступающей в зону дробления, фракции возвращаемого недоизмельченного продукта, по меньшей мере, частично обезвоживают (удаляют из них рабочую жидкость 2). Схема процесса показана на фиг.2. Обезвоживание проводят способом и устройством, оптимальным для крупности зерен каждой из фракций. Например, согласно фиг.3…6 крупную фракцию 11 обезвоживают, просто создавая возможность рабочей жидкости свободно стекать под действием силы тяжести по выступающей над уровнем рабочей жидкости 2 части конвейера 15. Мелкую же фракцию 12 подвергают обезвоживанию (сгущению) посредством гидроциклона 18 или иным способом.

Согласно усовершенствованию второго из предложенных способов (п.5 формулы изобретения) выделяемую при обезвоживании рабочую жидкость 2 возвращают в ЭГ дробилку под разгрузочную решетку 4. Это увеличивает время пребывания мелких фракций в зоне дробления между рабочим электродом 7 и разгрузочной решеткой 4, поскольку сокращает объем рабочей жидкости 2, прокачиваемой через дробильную камеру 5, и создает небольшое противодавление потоку продукта из разгрузочной решетки.

Описанные решения снижают интенсивность прокачки рабочей жидкости 2 через дробильную камеру 5, предотвращая тем самым быстрое вымывание из зоны дробления мелких фракций недоизмельченного продукта, не успевающих подвергнуться дальнейшему измельчению и повышая этим энергетическую эффективность процесса.

Одно из возможных устройств, осуществляющих предложенные способы (п.6 формулы изобретения), схематически представлено на фиг.3. Это устройство состоит из ЭГ дробилки 3, устройства 19 для сортировки продукта дробления, включая выделение готового продукта, конвейера 15 (ковшового или ленточного), гидравлического транспортного устройства 16, включающего насос 20 и трубопроводы 21, гидроциклона 18. Конвейер 15 служит для возвращения в дробилку 3 крупной фракции 11 недоизмельченного продукта. Гидравлическое транспортное устройство 16 служит для возвращения в дробилку 3 мелкой фракции 12 недоизмельченного продукта.

На фиг.4 представлена схема устройства для ЭГ измельчения, в котором устройство 19 выполнено с возможностью сортировки недоизмельченного продукта на три фракции. Для возвращения крупной фракции 11 служит конвейер 15, мелкой фракции 12 - гидротранспорт (насос 20 и трубопроводы 21), тонкой фракции 22 - эрлифт 17. Каждое из этих устройств оптимальным образом соответствует крупности транспортируемой фракции, обеспечивая тем самым минимизацию энергозатрат процесса, то есть повышая его энергетическую эффективность.

Еще одно из предложенных устройств, осуществляющих предложенные способы (п.7 формулы изобретения), схематически представлено на фиг.3 и 4. Оно включает средства для удаления избытка рабочей жидкости 2 (обезвоживания) из одной или нескольких фракций недоизмельченного продукта перед их возвращением в дробильную камеру 5. Так, на фиг.3 и 4 в качестве примера показаны устройства, в которых для обезвоживания крупной фракции 11 возвращаемого недоизмельченного продукта использован конвейер 15, а для обезвоживания мелкой - гидроциклон 18. Размеры фракций показаны на чертеже условно, в качестве примера. В зависимости от заданного размера готового продукта и плотности материала они могут быть иными.

Трубопровод 23 для отвода выделяемой при обезвоживании рабочей жидкости 2 присоединен к ЭГ дробилке 3 в точке, находящейся ниже разгрузочной решетки 4. Такое присоединение является принципиально важным отличием предложенного устройства, поскольку, снижая интенсивность промывки дробильной камеры 5, увеличивает тем самым время нахождения мелких фракций недоизмельченного продукта в зоне дробления и повышает энергетическую эффективность процесса.

Третье из предложенных устройств, осуществляющих предложенные способы (п.8 формулы изобретения), включая его усовершенствования (пп.9 и 10 формулы изобретения), представлено в наиболее полном виде на фиг.5. Отдельные элементы этого устройства показаны также на остальных фигурах. Это устройство с его усовершенствованиями является, по существу, дробильно-сортировочным комплексом. Отличительной особенностью устройства фиг.5 от ранее описанных является то, что в нем готовый продукт 9 отделяют не от общего потока продукта дробления, как это было показано на фиг.1…4, а от потока мелкой фракции 12 недоизмельченного продукта.

Согласно п.8 формулы изобретения дно дробильной камеры 5, содержащее разгрузочную решетку 4, частично выполнено сплошным, то есть имеет сплошной, непроницаемый для тонких фракций, участок 6. При этом места возвращения недоизмельченных фракций расположены над сплошной частью 6 дна дробильной камеры. Это снижает энергозатраты за счет более полного использования энергии разрядов, поскольку удлинение пути, проходимого недоизмельченными фракциями в зоне дробления, увеличивает и время пребывания их в дробильной камере 5.

Для сортировки недоизмельченных фракций продукта дробления под разгрузочной решеткой 4 наклонно установлено сито 24. Наклонные лотки 25, 26 и 27 служат для организации потоков продуктов дробления и сортировки. Лоток 25 направляет поток продукта дробления на наклонное сито 24, лоток 26 направляет поток выделенной крупной фракции 11 на конвейер 15, а лоток 27 направляет поток смеси мелкой фракции 12 и готового продукта 9 в насос 20, выход которого соединен с гидроциклоном 18, служащим для выделения мелкой фракции 12. Слив гидроциклона 18 соединен трубопроводом 28 со входом наклонного сгустителя 29, служащего для отделения готового продукта 9 от рабочей жидкости 2, то есть выполняющего функцию средства 8 (фиг.1 и 2) для отделения готового продукта. Готовый продукт удаляется из нижней части сгустителя 29 через кран 30. Для отвода очищенной рабочей жидкости служит трубопровод 23, точка присоединения которого к ЭГ дробилке находится ниже разгрузочной решетки 4 и наклонного сита 24. Для возврата недоизмельченных фракций 11 и 12 в дробильную камеру 5 служат наклонный лоток 31 и трубопровод 32.

В примере устройства, представленного на фиг.6, дно дробильной камеры 5 выполнено в виде разгрузочной решетки 4 только под одним электродом 7-1. Под остальными электродами 7-2 и 7-3 дно выполнено сплошным, и, кроме того, устройства для возвращения недоизмельченного продукта (конвейер 15 и трубопровод 21) установлены так, чтобы возвращать его в область над сплошным дном. Тем самым удлиняется время нахождения материала в зоне дробления между электродами и дном.

Согласно п.9 формулы изобретения сплошная часть 6 дна дробильной камеры 5 имеет наклонный к разгрузочной решетке 4 участок 33 или выполнена целиком с уклоном по направлению к разгрузочной решетке (фиг.1…5). Это решение, исключая образование мертвых зон уплотненного продукта, снижает энергозатраты на измельчение.

Согласно п.10 формулы изобретения загрузочный бункер 1 расположен над разгрузочной решеткой 4 (фиг.1…6). Это решение также исключает образование мертвых зон уплотненного продукта, поскольку продукт дробления способствующих этому крупных кусков сырья немедленно покидает дробильную камеру.

Предложенные устройства, при описании работы которых в качестве примера использован как наиболее полный и типичный представитель дробильно-сортировочный комплекс согласно фиг.5, работают следующим образом.

Подлежащее дроблению сырье 34 крупностью, например, до 500 мм помещают в рабочую жидкость 2 в дробильную камеру 5 на разгрузочную решетку 4, являющуюся частью дна дробильной камеры 5. Другая часть 33 дна выполнена сплошной и имеет уклон в направлении к разгрузочной решетке 4. Здесь оно дробится под воздействием явлений (факторов), сопровождающих электрический разряд в воде. Разряд происходит между высоковольтным рабочим электродом 7, соединенным с положительным полюсом генератора импульсных токов (на чертежах не показан), и разгрузочной решеткой 4. Решетка, дно и дробильная камера соединены с отрицательным полюсом того же генератора, как правило, заземленным. Продукт дробления, размеры которого меньше размера просветов разгрузочной решетки 4, проходит через нее и направляемый наклонным лотком 25 попадает на наклонное сито (решетку) 24. На фиг.5 в качестве примера показано разделение продукта дробления на сите 24 на две размерные фракции: крупная фракция 11 недоизмельченного продукта (5…20 мм) и смесь мелкой фракции 12 недоизмельченного продукта (0,1…5 мм) с готовым продуктом 9 (0,1…5 мм). Размеры всех фракций указаны условно.

Крупная фракция 11 продукта, скатываясь по наклонному ситу 24, освобождается от смеси мелкой фракции 12 и готового продукта 9, проходящей сквозь это сито, и по лотку 26 скатывается на конвейер 15. Им она выносится, попутно обезвоживаясь, из рабочей жидкости 2 и по наклонному лотку 31 возвращается в дробильную камеру 5 на повторное дробление. Обезвоживание происходит за счет свободного отекания рабочей жидкости 2 с выступающей над ее уровнем восходящей ветвью конвейера 15.

Оседающая на дно устройства смесь готового продукта 9 и мелкой фракции 12 недоизмельченного продукта, включая и смываемые с конвейера частицы, насосом 20 по трубопроводу (точнее, пульпопроводу) 21 подается в гидроциклон 18, где происходит выделение и частичное обезвоживание мелкой фракции 12, которая далее по трубопроводу 32 возвращается в дробильную камеру 5.

Избыточная рабочая жидкость, содержащая тонкий готовый продукт, из гидроциклона 18 по трубопроводу 28 подается в наклонный сгуститель 29, где происходит частичное обезвоживание готового продукта 9, оседающего в нижней части сгустителя. Из сгустителя 29 готовый продукт удаляется, например, через патрубок с краном 30. Практически свободная от продуктов дробления рабочая жидкость по трубопроводу 23 возвращается в ту часть устройства, которая расположена ниже разгрузочной решетки 4.

В примере устройства, изображенном на фиг.6, недоизмельченный продукт, загруженный на сплошную часть 6 дна дробильной камеры, не имея возможности немедленно покинуть зону дробления, интенсивно дробится разрядами от электродов 7-2 и 7-3. В то же время он не образует сплошных спрессованных массивов, поскольку ударные волны от разрядных импульсов подгоняют его к разгрузочной решетке 4, где он быстро покидает дробильную камеру 5, освобождая место следующим порциям. Дробление более эффективно, если мелкие фракции недоизмельченного продукта поступают к электродам, наиболее удаленным от разгрузочной решетки (7-2 и 7-3), как это показано на фиг.6. Благодаря такому решению готовый продукт получается при меньшем числе оборотов (циклов) недоизмельченного продукта, что снижает энергозатраты и повышает производительность процесса.

Электрогидравлическое дробление тем эффективнее, чем плотнее материал окружает зону разряда. Предложенные способы и устройства решают задачу повышения плотности материала в зоне дробления при сохранении его интенсивной циркуляции и возможности непрерывного отвода готового продукта, а также задачу минимизации затрат на обороты недоизмельченного продукта. Опыт дробления каменного угля предложенным способом от крупности 400 мм показал, что энергозатраты не превышают 40 кВт·ч на тонну продукта крупностью не свыше 200 мкм.

Использование предложенных способов и устройств удешевляет и упрощает требуемое оборудование, поскольку они требуют минимального набора механического оборудования, осуществляют дробление всех размерных фракций в одном режиме, что упрощает и удешевляет систему высоковольтного силового питания ЭГ дробилок.

Изобретение относится к способам и устройствам для преимущественно тонкого измельчения различных материалов. Способ по первому варианту заключается в том, что сырье дробят, сортируют продукт и возвращают недоизмельченный продукт на повторное дробление. Недоизмельченный продукт сортируют, по меньшей мере, на две размерные фракции. Фракции возвращают раздельно, крупную 11 механическим транспортом 13, а мелкую 12 гидравлическим и/или гидропневматическим транспортом 14. В способе по второму варианту дополнительно самую мелкую 12 из возвращаемых фракций перед возвращением подвергают обезвоживанию. Устройство по первому варианту содержит электрогидравлическую дробилку 3, включающую разгрузочную решетку 4, средства для сортировки продукта дробления и возвращения недоизмельченного продукта в дробилку, при этом средства для сортировки выполнены с возможностью разделения недоизмельченного продукта, по меньшей мере, на две размерные фракции, а средства для возвращения - с возможностью раздельного возвращения каждой из фракций. Крупных фракций 11 механическими средствами 13, а мелких 12 - гидравлическими и/или гидропневматическими 14. Устройство по второму варианту дополнительно содержит средства обезвоживания. В устройстве по третьему варианту по меньшей мере часть рабочих электродов установлена над сплошной частью дна дробильной камеры. Способ и устройство обеспечивает повышение энергоэффективности. 5 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ электрогидравлического измельчения электрогидравлической дробилкой, содержащей дробильную камеру с, по меньшей мере, одной разгрузочной решеткой, при котором сырье дробят, сортируют продукт и возвращают недоизмельченный продукт на повторное дробление, отличающийся тем, что недоизмельченный продукт сортируют, по меньшей мере, на две размерные фракции, и возвращают их раздельно, причем крупную фракцию - механическим транспортом, а мелкую фракцию - гидравлическим и/или гидропневматическим транспортом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что мелкую фракцию недоизмельченного продукта возвращают в дробилку эрлифтом.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что крупную фракцию недоизмельченного продукта возвращают в дробилку конвейером или шнеком.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что сырье загружают на разгрузочную решетку, а недоизмельченный продукт возвращают в дробильную камеру, в зону, которая не находится над разгрузочной решеткой.

5. Способ электрогидравлического измельчения электрогидравлической дробилкой, содержащей, по меньшей мере, одну разгрузочную решетку, при котором сырье дробят, сортируют продукт и возвращают недоизмельченный продукт на повторное дробление, отличающийся тем, что недоизмельченный продукт сортируют, по меньшей мере, на две размерные фракции, и возвращают их раздельно посредством устройств, каждое из которых наиболее эффективно для возврата фракции данной крупности, причем, по меньшей мере, самую мелкую из возвращаемых фракций перед возвращением подвергают обезвоживанию.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что, по меньшей мере, часть рабочей жидкости, удаляемой обезвоживанием, возвращают в дробилку ниже разгрузочной решетки.

7. Устройство для электрогидравлического измельчения, содержащее электрогидравлическую дробилку, включающую, по меньшей мере, одну разгрузочную решетку, средства для сортировки продукта дробления и возвращения недоизмельченного продукта в дробилку, отличающееся тем, что средства для сортировки продукта дробления выполнены с возможностью разделения недоизмельченного продукта, по меньшей мере, на две размерные фракции, а средства для возвращения недоизмельченного продукта выполнены с возможностью раздельного возвращения каждой из фракций, причем средства для возвращения в дробилку крупных фракций недоизмельченного продукта выполнены механическими, а средства для возвращения в дробилку мелких фракций недоизмельченного продукта выполнены гидравлическими и/или гидропневматическими.

8. Устройство для электрогидравлического измельчения, содержащее электрогидравлическую дробилку, включающую, по меньшей мере, одну разгрузочную решетку, средства для сортировки продукта дробления и возвращения недоизмельченного продукта в дробилку, отличающееся тем, что средства для сортировки продукта дробления выполнены с возможностью разделения недоизмельченного продукта, по меньшей мере, на две размерные фракции, в него дополнительно введены средства для обезвоживания, по меньшей мере, части возвращаемых в дробилку фракций, а также средства для подачи, по меньшей мере, части удаляемой при обезвоживании рабочей жидкости ниже разгрузочной решетки.

9. Устройство для электрогидравлического измельчения, содержащее электрогидравлическую дробилку, включающую загрузочный бункер, дробильную камеру с решетчатым дном для разгрузки продукта, и установленные над ним высоковольтные рабочие электроды, средства для сортировки продукта дробления и возвращения недоизмельченного продукта в дробилку, отличающееся тем, что дно дробильной камеры частично выполнено сплошным, средства для возвращения выполнены так, чтобы направлять недоизмельченный продукт на сплошную часть дна дробильной камеры, а, по меньшей мере, часть рабочих электродов установлена над сплошной частью дна дробильной камеры.

10. Устройство для электрогидравлического измельчения по п.9, отличающееся тем, что сплошной участок дна дробильной камеры, по меньшей мере, частично, имеет уклон по направлению к его решетчатой части.

11. Устройство для электрогидравлического измельчения по п.9, отличающееся тем, что загрузочный бункер расположен над разгрузочной решеткой.