Способ измельчения кускового минерального сырья Советский патент 1983 года по МПК B02C19/00 B02C19/18 

Изобретение относится к технике измельчения минерального сырья и мо жет быть использовано в технологичес ких процессах химической промышленности, промыишенности строительных .материалов или для измельчения комплексных руд с целью извлечения цен ных минералов. Известен способ измельчения материалов путем наложения резких теплосмен (термических ударов TlJ. Однако этот способ имеет эффект при измельчении лишь стекловидных материалов, обладающих повышенной хрупкостью, малой теплопроводностью и большим коэффициентом обьемного рас-ширения, кроме того, сопротивляемост дол;хна быть не выше 0,1 Вт/м. Основная же масса минерального сырья имеет значительно большую сопротивляемость теплосменам, например глинозем 1,4 Вт/м; кремнезем 4 Вт/м; граниты 1,1 и т.д. Наиболее близким к изобретению является способ измельчения кускового минерального сырья растяжением согласно которому пористое минеральное сырье загружают в камеру, вводят в нее водяной пар под большим дав-, лением, которое затем быстро сбрасывают. Пар проникает в поры материала и при внезапном сбросе давления в ка мере происходит разрыв частихда за счет давления пара в ее порах 2 J. Недостатком этого способа является ограниченность его использования из-за низкой эффективности .измельче ния непористых материалов, какозЕлми является, в подавляющем большинстве своем, минеральное сырье. Целью изобретения является повышение эффективности процесса измельчения непористых материалов с сопротивляемостью термическим ударшл выше 0,1 Вт/м, Указанная цель достигается тем, что согласно способу измельчения кускового минерального сырья растяжением, на каждом куске сьцзья формируют адгезионно связанную с ним оболочку твердого вещества с отношением предела прочности этой связи на разрыв и того же предела прочности куска сырья, равным 1,0-1,5, с от ношением коэффициента объемного расш рения оболочки и того коэффициента куска сырья, равным 1,1-10,0 и с отношением предела прочности оболочки на сжатие и предела прочности куска сырья на растяжение, равным 2,56,2, после чего оболочку расширяют. Оболочка может быть сформирована напыление. или хи шческим путем, преимущественно обжигом сырья. Кроме того, ТОЛ1ДИНУ оболочки опре деляют по формуле (,l(l-B), - относительная толщина оболочки; - текущий относительный разрез послойно разрушаемого куска; f - отношение предела прочности куска на растяжение и. предела прочности на сжатие вещества оболочки. Пример. Куски мрамора покрывают разрывающей оболочкой твердого материала с последующим расширением этой оболочки. При этом прочность адгезинной связи на разрыв : оболочки с куском равна этой же прочности сырья, коэффициент объвм ° ° расширения материала оболочки - 1,1 коэффициента расширения измельчаемого штериала, предел прочности на сжатие -материала оболочки составляет 2,5 предела прочности на растяжение измельчаемых кусков. Процесс измельчения проводится в аппарате фонтанирующего слоя, выполненном в виде Kaiviepa, имеющей две зоны: зону покрытия кусков измельченного сырьяразрывающей оболочкой твердого вещества и зону расширения этой оболочки. Подаваемый на измельчение материал попадает в зону покрытия кусков оболочкой, затем направляют в эону расширения оболочки. В качестве материала оболочки используют силикатный клей. Нанесение оболочки осуществляют методом напыления. Формирование оболочки проводят при 120°С.-в течение 20 мин. Расширение сфо1 1ированной оболочки проводят nyTeivi; нагрева ее до в течение 30 с. Исходный размер частиц 20 №Л. Толщина оболочки в зависимости от размера измельченных кусков составляет 2,0-0,6 мм. Ведение процесса при указаных параметрах дает вероятность разрушения кусков 57%. П р и м е р 2. Гранулы цементного клинкера покрывают разрывающей оболочкой твердого материала с последующим расширением этой оболочки. При этом прочность адгезионной связи на разрыв оболочки с поверхностью гранулы составляет 1,24 того же предела прочности клинкера, коэффициент объемного расширения материала оболочки 5,6 коэффициента расширения измельчаемого материала, предел прочности на сжатие материала оболочки 4,4 предела прочности на растяжение клинкера. Процесс измельчения проводится в том же аппарате фонтанирующего слоя. В качестве материала оболочки используют клей карбонильный. Нанесение оболочки осуществляют методом напыления. Формирование оболочки проводят при в течение 45 мин. Расширение сформированной оболочки проводят путчам нагрева ее до 70°С в течение 15 с. Толщина оболочки в зависимости от. размера измельчаемых кусков составляет 1,9-й,4 мм, Ведение процесса при указанных параметрах дает вероятность разрушения кусков 89%, П р и. м е р 3. Куски гипса по.крывают разрушающей оболочкой твердого материала с последующим расширением этой оболочки. При этом проч ность адгезионной связи на разрыв рболочки с поверхностью куска соетавляет 1,5 того же предела прочнос ти гипса, коэффициент объемного рас ширения материала оболочки 10 коэфф циентов расширения измельчаемого материала, предел прочности на сжат материала оболочки составляет 6,2 предела прочности на растяжение измельчаемого куска. Процесс измельчения проводится а логично, В качестве материала оболочки используется клей эпоксидный с.мал иновым ангидридом. Формирование обо лочки проводится при 140с в течени 4 мин со снижением температуры до 15°С в течение 3 мин, Расишрение . сформированной оболочки проводится путем нагрева ее ДО в течение 20 с. Толщина оболочки в зависимос ти от размера измельчаемых кусков гипса составляет 1,5-0,3 мм. Исходный размер кусков 20 мм. Ведение процесса при указанных параметрах дает вероятность разрушения кусков 51%, П р и м е р 4, Куски известняка размером 15 мгл покрывают частичным обжигом оболочкой окиси кальция с последующим расширением этой оболоч ки путем увлажнения. Окись кальция увлажнаяясь, приводит к расширению оболочки, а следовательно к разрыву частицы известняка. Прочность связи на разрыв оболоч ки с поверхностью куска равна тому же пределу прочности известняка, объем оболочки после увла}хнения увеличивается в 4,5 раза, предел пр ности материала оболочки состгшляет 3 предела прочности на растяжение измельчаемого куска, Процесс измельчения проводится аналогично. Время частичного обжига при 850°С составляет 2 мин, а толщина образовавшейся пленки окиси кальци в зависимости от размера измельчен ных кусков составляет 1,2-0,4 мм. Увлажнение оболочки окиси кальц выполняют при в течение 3 мин тем распыления влаги в количестве 10% от веса окиси кальция, Ведение процесса при указанных парш.1етрах дает вероятность разруш ния кусков 76%, Во всех примерах толщина разрыв щей оболочки в зависимости от размера измельчаемого куска определятся по приведенной формуле. Если относительный предел прочности адгезионной связи менее 1, то наблюдается отслаивание оболочки от поверхности измельченного куска. Так при относительном пределе прочности адгезионной связи равном 0,9 вероятность разрушения куска падает до 41%, а при 0,8 вероятность разрушения снижается до 27%. Если относительный предел прочности адгезионной связи более 1,5, то снижается вероятность отделения оболочки от поверхности измельчаемого куска. Так при относит.ельном пределе прочности адгезионной связи 1,6 вероятность отделения оболоч1П| от измельченных кусков составляет 27%, а при 1,7 - 18%. При относительном коэффициенте объемного расширения менее ,1 наблюдается резкое снижение вероятности разрушения измельчаемого сырья, так при относительном коэффициенте объемного расширения, равном 1,05 вероятность разрушения кусков падает до 23%. При значениях относительного коэффициента, больших 10 наблюдается деформация оболочки, отрыв ее от поверхности куска и снижается вероятность его разрушения, так при относительном коэффициенте объемного расширения, равном 12, вероятность разрушения падает до 32%. Если отношение предела прочности оболочки на сжатие к пределу прочиости измельчаемого материала на растяжение меньше 2,5, то наблюдается разрушение оболочки и снижается вероятность разрушения измельчаемого материала. Так, при отношении равном 2,2, вероятность разрушения падает до 27%, Снижение указанного отношения требует увеличения толщины оболочки, что ведет к перерасходу материала оболочки, к перегрузке рабочего объема аппарата излишним количеством материала оболочки, к увеличению времени ее формирования. При отношениях прочностных пределов более 6,2 резко снижается вероятность разрушения самой оболочки за счет кинетической энергии фонтанирующего слоя. Так при отношении прочностньох пределов, равном 7, вероятность разрушения оболочки падает до 42%, Оптимальное соотношение между толщиной оболочки измельчаемого куска и прочностным отношением представлено эмпирической зависимостью. Отклонение расчетной толщины оболочки от экспериментальной для вероятности разрушения измельчаемых кусков 89% не превосходит 15%, .Снижение оптимальной толщины разрывающей оболочки на 30% ведет к уменьшению вероятности разрушения на 32%. Завышение толщины оболочки против расчетной на 35% ведет к пере расходу материала оболочки, к перегрузке рабочего объема аппарата излишним количеством материала оболочки, к увеличению времени ее формирования, к снижению производительности аппарата на 23%. , Предлагаемый способ позволяет отказаться от традиционного энергоемкого измельчения путем ударной обработки сырья и приводит к снижению удельных энергозатрат на разрушение за счёт приложения к измельчаемым кускам напряжений растяжения, в то время как при измельчении известным способом (за счет соударений разрушение происходит/ в основном, через напряжения сжатия, а у большинства минералов прочность на сжатие в 5-10 раз,више прочности на растяжение,Поэтому замена напряжений сжатия на разрывсиощие напряжения впредлагаемо способе позволяет снизить удельные энергозатраты.процесса измельчения минерального сырья, так как энергозатраты пропорциональны квадрату напряжений, возникающих в массе разрушаемого куска. Так, удельные энергозатраты по предлагаемому способу для цементного клинкера составляют 1,3 кДж/м при тонне помода 200 , что в 1,7-3,1 раза ниже энергозатрат известного способа измельчения; для известняка эти энергозатраты составляют 0,17 кДж/м, что в 2,2-2,4 раза ниже существующих затрат; при измеЛьчении мрамора энергозатраты составляют 0,2 кДж/м, что в 2,5-3,5 ра- , за ниже существующих энергозатрат, для гипса двуводного эти затраты равны 0,3 кДж/м что ниже в 2,7-6 раз существующих затрат. Использование предлагаемого способа и;змельч жия непористого минерального сырья с сопротивляемостью термическим удареил более 0,1 Вт/м обеспечивает по сравнению с известн1Л4 снижение удельных энергозатрат процесса измельчения минимум в 1,5-2 раза, повьвиение КПД процесса за счет локализации разрушакяцих усилий непосредственно на поверхности кусков, упрощение известных-конструкций измельчителей, ро1ботакяцих на принципе приложения к измельчаемой частице разрывающих усилий и представляющих собой либо сосуд, работающий под большим Давлением водяного пара, либо термическую высокотемпературную печь с резкой р€$гулировкой теплосмен.

1. СПОСОБ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ КУСКОВОГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ растяжением, отличающийся тем, что, с цепью повшоения эффективности процесса измельчения непористых материалов с сопротивляемостью термоударам выше 0,1 Вт/м, на каждом куске сырья формируют адгезионно связанную с ним оболочку на разрыв и того же предела прочности куска сырья, равным 1,0-1,5, с отношением коэффициента объемного расширения оболочки и того же коэффициеита куска сырья, равным 1,1-10,0, и с отношением предела прочности оболочки на сжатие и предела прочности куска сырья на растяжение, равньм 2,5-6,2, после чего оболочку расширяют. 2.Способ по П.1, отличающийся тем, что оболочку формируют напылением. 3.Способ по П.1, отличающийся тем, что оболочку формируют химическим путем, преимущественно обжигом сырья. 4.Способ по пп.1-3, о т л и ч аю щ и и с я тем, что толщину оболочки определяют по формуле ; (,5l(l-€)|, (Г относительная толщина обогде лочки , f текущий относительный размер послойно разрушаемого куска; f отношение предела прочности курка на растяжение и предела прочности на сжатие I сд вещества оболочки. 00 О)