Устройство для тонкого измельчения Советский патент 1991 года по МПК B28D1/32 

Изобретение относится к сухому измельчению слюды с использованием специфики ее физико-механических свойств,

Целью изобретения является повышение эффективности расщепления слюды.

На фиг.1 представлено устройство для расщепления слюды, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Сущность изобретения заключается в обнаружении способности слюды мусковита снижать прочностные связи по плоскостям спайностей кристаллов при поверхностном нагреве в пределах 170- 190°С, вместо однородного прогрева при 800-1000°С, и использование этого физического явления в технологических целях диспергирования малыми механическими нагрузками, При этом снижение прочностных связей происходит многократными импульсными тепловыми нагрузками большой частоты, синхронизированными с механическими, завершающими процесс расслоения слюды по ослабленным связям.

Расчеты показывают, что при быстром нагреве слюдяных частиц до 190°С с градиентом температур 300-400 град/мм термические напряжения достигают 40 Н/см . Для завершения расслоения частиц мусковита при таких напряжениях достаточно механических нагрузок в несколько ньютонов на квадратный сантиметр диспергируемого слюдяного слоя

Тепловые и механические нагрузки длительностью импульса 1,5 10 с при температуре в 170°С вызывают в слюде значительные по величине (380 град/мм) температурные градиенты что обеспечивает мгновенный локальный прогрев слюдяного слоя по поверхностям диспергируемых частиц на глубину, определяемую долями микрометра Теоретически толщина расстояния частиц этим способом равна толщине кристаллического пакета около 10 А

Более длительные и интенсивные нагрузки могут вызывать нежелательный для слюды эффект - перестройку кристалличесл

С

о

Os

-N сл

VI Os

ской решетки и переход слюды в другой минерал.

Процесс диспергирования слюды с незначительной мерой эффективности можно осуществить в шаровых, стержневых, жерновых и центробежных мельницах и дезинтеграторах. Во всех перечисленных устройствах, кроме центробежных мельниц, разрушение измельчаемого материала осуществляется только механическими нагрузками, что и определяет низкий КПД помола. В центробежных мельницах возможен термомеханический помол но без синхронизации тепловых и механических нагрузок. Кроме того, характер контакта мелющих тел с измельчаемым материалом в мельницах этого класса (точечный) исключает выход продукта с высоким характерист ическим отношением, 1.0 оиюшснием размеров частиц по плоскости спайности к их толщине, что является важнейшим показателем качества измельчения слюды. Центробежные мельницы не имеют жесткой кинематической связи мелющих тел с приводным механизмом, что затрудняет процесс управления режимом помола.

Исходя из принципа термомеханического диспергирования синхронными нагрузками, преимущественно тепловыми, и, следовательно, максимально возможного преобразования работы трения в тепло, в диспергаторе должна быть предусмотрена жесткая кинематическая связь мелющих тел с перемещающим их органом. При этом должны быть обеспечены условия скольжения мелющих тел по опоре.

Расщепление слюды осуществляют с помощью диспергатора, который имеет трубчатый корпус 1, приводной вал 2 с насаженными на него дисками 3 и закрепленными в них опорами А или мелющими телами 5, загрузочную 6 и разгрузочную 7 течки и раму 8 с устройством 9 регулировки угла наклона корпуса относительно горизонтальной плоскости типа винтового домкрата. Каскадный набор дисков с мелющими телами необходим для обеспечения ступенчатого многостадийного диспергирования исходного материала путем поочередного отделения тончайших лепестков от сравнительно крупных чешуек.

Вал 2 диспергатора обеспечивает вращательное движение дисков, увлекающих за собой мелющие тела 5, которые и создают центробежные нагрузки на слой диспергируемого материала, преобразующиеся большей частью в тепловую энергию за счет трения скольжения по слою слюды. Меньшая часть центробежных нагрузок, распределяясь на радиальные и тангенциальные, завершает процесс расслоения слюдяных частиц по температурно ослабленным связям.

Ротор диспергатораусостоящий из вала

2, дисков 3 и мелющих тел 5, вращается внутри корпуса 1. При внецентренном креплении мелющих тел 5 на осях последние за счет центробежных сил прижимаются к корпусу 1 с усилиями, определяемыми скоро0 стью вращения ротора и массой тел. Перемещение мелющих тел относительно корпуса 1 диспергатора происходит без качения, со скольжением. В свою очередь, трение скольжения преобразуется в тепловую

5 энергию, обеспечивающую мгновенный приповерхностный нагрев частиц диспергируемой слюды.

Центробежные силы, кроме нагрева, обеспечивают механическое расслоение

0 слюдяных частиц по плоскостям спайност.еи. до толщины в несколько десятков ангстремов т.е. толщины нескольких кристаллических пакетов, Расслоение слюдяных частиц происходит по плоскостям, связи по кото5 рым ослаблены термическими напряжениями, равными разрушающим или близкими к ним по величине. Теоретически длительность теплового импульса должна быть равна времени распространения теплового

0 потока на глубину диспергирования слюдяной частицы, равную толщине одного кристаллического пакета (около 10 А) или превосходящую ее Этот параметр определяется техническими требованиями к про5 дукту диспергирования и закладывается в техническую характеристику диспергатора при проектировании.

Пример исполнения диспергатора и ре0 зультаты его испытания.

Диспергатор со стальным корпусом диаметром 40 см и стальными мелющими телами массой 450 г при скорости вращения вала 340 об/мин развивает центростреми5 тельное ускорение, равное 28 g (g - ускорение силы тяжести), При этом режиме корпус и мелющие тела после 15 мин работы диспергатора разогреваются до 190°С. Каскад мелющих тел из 10 ступеней (по четыре тела

0 в ступени) при этом режиме обработки исходного материала фракций менее 10 мм по плоскостям спайностей обеспечивает диспергирование мусковита до размера частиц менее 40 мкм по плоскостям спайностей с

5 выходом 97,5%.

Слюдяной скрап фракций - 10-1 мм при указанном режиме диспергирования имеет гранулометрический состав, приведенный в таблице.

Формула изобретения Устройство для тонкого измельчения, преимущественно слюды, включающее цилиндрический корпус, вращающийся вал с дисками, загрузочную и разгрузочную течки, отличающееся тем, что, с целью

повышения эффективности расщепления слюды, диски снабжены кинематически связанными с ними посредством опорных элементов мелющими телами, а корпус выполнен с возможностью регулирования его наклона.

Изобретение относится к сухому измельчению слюды с использованием специфики ее физико-химических свойств. Целью изобретения является повышение эффективности расщепления слюды. Для этого в устройстве для измельчения слюды, включающем цилиндрический корпус, вращающийся вал с дисками, загрузочную и разгрузочную течки, диски снабжены кинематически связанными с ними посредством опорных элементов мелющими телами, а корпус выполнен с возможностью регулирования его наклона. 2 ил.

hr

Фиг.1

А-А

в

Фш.1