Цилиндрическая многокамерная мельница непрерывного действия и способ тонкого измельчения угля Советский патент 1992 года по МПК B02C17/06 

Изобретение относится к высокопроизводительной трубчатой мельнице для тончайшего помола, действующей по непрерывному циклу.

Целью изобретения является повышение эффективности работы мельницы.

На фиг. 1 дан продольный разрез мельницы; на фиг. 2 - сепараторная перегородка; на фиг. 3 - технологическая установка для влажного измельчения; на фиг. 4 - технологическая установка для сухого измельчения.

Мельница выполнена в форме роторного барабана 1 с высоким соотношением длины к внутреннему диаметру, причем это соотношение составляет по меньшей мере пять, а предпочтительно шесть и более, при этом его внутренний объем разделен сепараторными перегородками 2 на большое количество- цилиндрических измельчающих камер 3, в которых располагаются измельчающие грузы, составляющие которых имеют последовательно уменьшающиеся размеры от падающей камеры к раздаточной камере. Форма сепараторных перегородок 2 более подробно показана на фиг. 2. Подача осуществляется посредством бункерного устройства 4 с роторным винтовым подающим устройством 5, известным в этой отрасли. Скорость вращения винтового подающего устройства 5 определяет его производительность.

Изнутри цилиндрических камер 3 располагаются дробящие тела, состоящие из металлических, например стальных шариков или стержней.

Составляющие дробящих тел имеют последовательно уменьшающиеся размеры от

ч

4 О

Ч ЧЭ

СО

начальной камеры, которая принимает подачу, к конечной камере, из которой выгружается продукт тончайшего помола. Согласно настоящему изобретению установлено, что оптимальная эффективность получается посредством размещения в каждой камере, а особенно в начальной камере, дробящих тел, состоящих из тел, не все из которых имеют одинаковый размер, при этом распределение размеров таково, чтобы получить максимальное количество возможных столкновений между продуктом и дробящими телами, и имеющих кинетическую энергию, по меньшей мере у части измельчающего груза, которая достаточна для измельчения гранул больших размеров.

Распределение размеров дробящих тел должно корректироваться с распределением размеров частиц подачи.

Стенки измельчающих камер 3 снабжены канаечатым бронированным покрытием

6,которое не только обеспечивает необходимую защиту, но также определяет перемешивание и продвижение измельчаемого материала и вращает измельчающие тела, которые поднимаются в круговом направлении вдоль канавчатой стенки на определенную высоту, непосредственно связанную со скоростью вращения, а затем падают вниз по параболической траектории на слой гранул, чтобы осуществить их измельчение.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения роторный барабан 1 разделен на три цилиндрические камеры 3, из которых центральная камера значительно длиннее двух других.

Назначение первой измельчающей камеры заключается в уменьшении размера частиц наиболее крупной части подачи, при этом наиболее просторная центральная камера выполняет самую значительную часть работы, а последняя камера завершает измельчение.

Продукт тончайшего помола выгружается из последней цилиндрической камеры посредством лопастей перегородки и транс- портируетс51 к месту хранения через бункер

7,что известно в этой отрасли. Одним из существенных компонентов мельницы для тончайшего помола согласно изобретению является сепараторная перегородка, которая действует как в качестве стенки между различными камерами 3, так и в качестве устройства для управления уровнем продукта (фиг, 1).

Сепараторная перегородка -состоит из наружного кольца 8, предназначенного для его жесткого крепления к трубчатой стенке роторного барабана 1, и двух круглых плоских фронтальных стенок 9 и 10. поверхность которых примыкает к измельчающим камерам 3, между которыми перемещается продукт, проходя слева направо.

В стенке 9, обращенной к находящейся

ближе по ходу измельчающей камере, образованы круглые прорези 11 через внутреннюю круговую ленту, в то время как периферийная круговая лента выполнена без прорезей. В центре перегородки распо0 лагается выступающее наружу твердое тело, такое как усеченный конус 12, с его меньшим основанием, обращенным к находящейся далее по ходу измельчающей камере. В стенке 10, обращенной к находящейся

5 далее по ходу измельчающей камере, находится центральное круглое отверстие, соос- ное с конусом 12, с тем чтобы обеспечить возможность выгрузки материала.

С внутренней стороны полого диска, об0 разованного стенками 9 и 10, дополнительно к конусу 12 находится большое количество лопастей 13, которые перемещают продукт между измельчающими камерами. Работа мельницы согласно

5 изобретению фактически одинакова при сухом и влажном измельчении, при этом твер- дый материал находится в концентрированной суспензии в жидкой фазе.

0 Когда мельница вращается, круглые прорези 11 в круглых секторах, которые перемещены в нижнее положение, обеспечивают проход мутной жидкости в случае влажного измельчения или порошка в слу5 чае сухого измельчения из находящейся ближе по ходу измельчающей камеры во внутреннее углубление перегородки, образованное стенками 9 и 10 и кольцом 8. и содержащее лопасти 13, где они собирают0 ся согласно стрелкам. Секторы, содержащие мутную жидкость или порошок, накопленные в углублениях, продолжают вращаться и проходят из нижнего положения в верхнее положение, при этом мутная

5 жидкость или порошок, задерживаемые лопастями 13, падают под действием гравитации на конус 12 и проходят через центральное круглое отверстие в стенке 10 в находящуюся далее по ходу измельчаю0 щуга камеру. Выступающее тело 12 также может быть выполнено в форме усеченной правильной пирамиды с правильным многоугольным основанием.

Лопасть 13 может быть образована с

5 плоскими стенками из С-образного профиля или с криволинейными совковообразными стенками. Она может полностью проходить между кольцом 8 и выступающим конусом 12 для изоляции круговых секторов друг от друга, или может оставлять проходные зазоры в центральной зоне, как показано на рисунке 28, или в периферийной зоне вблизи от кольца 8, тем самым уменьшая степень эффективности перемещения на оборот от одной камеры к следующей.

В этом отношении следует заметить, что требуемая производительность мельницы обычно значительно меньше, чем перемещающая способность лопастей 13, если круглые секторы совершенно изолированы друг от друга,

Производительность мельницы может быть изменена путем изменения определенного количества параметров.

Это в основном количество, размер и положение прорезей 11, и, в частности, высота непрорезанной периферийной полосы стенки 9, и количество, форма и размер лопастей 13 и их радиальное положение по отношению к пропорции отходного пути, а следовательно, их передаточная способность.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения последняя камера мельницы для тончайшего помола отделена от выгрузки сепараторной перегородкой, снабженной стенкой 9, в которой непрорезанная периферийная лента имеет фактически меньшую высоту, чем в других перегородках, так что измельченный продукт имеет меньший уровень и весь содержится внутри измельчающего груза, который действует в качестве фильтра и предотвращает выгрузку частиц, находящихся вне диапазона размеров.

Для иллюстрации преимуществ, получаемых посредством настоящего изобретения, описаны некоторые испытания при влажном измельчении угля, выполненные на контрольной мельнице для тончайшего помола, сконструированной согласно настоящему изобретению.

Пример 1. Продукт, подлежавший измельчению, представлял собой уголь, а измельчение осуществлялось при отдельных подачах сухого угля и воды с весовым соотношением порядка 1:1.

Контрольная мельница содержала 3 камеры с полезным внутренним диаметром, за вычетом броневого покрытия, порядка 550м, и общей полезной длиной, за вычетом перегородок, порядка 3300 мм, разделенной следующим образом: первая камера 760 мм, вторая камера 1780 мм, третья, завершающая камера 760 мм.

Сепараторные перегородки были выполнены по форме, показанной на фиг. 2, и имели следующие характеристики;

1-ая перегородка: Соотношение проходной площадки к общей площади 3%;

высота прорезей 8 мм; высота непрорезанной круговой ленты 86мм;

количество лопастей 4. С-образмые; 5 2-ая перегородка: Соотношение проходной площади к общей площади 2%; высота прорезей 5 мм;

высота непрорезанной круговой ленты 86 мм; 0 количество лопастей 4; С-образные;

3-я перегородка (выгрузка): Соотношение проходной площади к общей площади 2,9%;

высота прорезей 5 мм;

5 высота непрорезанной круговой ленты 69 мм;

количество лопастей 4, С-образные. Скорость вращения: 37 об/мин - эквивалентная 65% критической скорости. 0 Измельчающий груз был следующим: 1- я камера. Стальные шарики со следующим весовым распределением: диаметр 30 мм - 13%

-н- 25 мм - 25%

5 20 мм - 25%

15 мм - 37%

2-я камера. Стальные шарики со следующим весовым распределением:

диаметр 15 мм - 24% 0 мм -76%

3-я камера. Стальные шарики диаметром 8 мм или стержни 8 х8 мм.

Степень наполнения, сохранявшаяся в измельчающей камере, составляла: 5 Измельчающий груз. % Продукт, % 1-я камера 3629

2-я камера 3635

3-я камера 3428

Полученные показатели работы таковы: 0 Размер частиц подаваемого угля0-6 мм Индекс соединения 21 КВт ч/т Сухой выход53 кг/ч Максимальный размер 5 продукта20 микрон Расход электроэнергии 100 КВт ч/т,

сухая основа.

П р и м е р 2. Та же самая мельница была использована для измельчения угля на час- 0 тицы более мелкого размера, подаваемые s суспензии.

Первая разделительная перегородка была удалена. Измельчающий груз и степень наполнения были теми же самыми, что 5 и на второй и третьей стадиях предшествующего примера.

Полученные показатели работы были таковы:

Размер частиц подаваемо- го угля0-350 микрон

Индекс соединения Выход подачи

21 КВт ч/т

110 кг/ч мутной жидкости

Максимальный размер

измельченного продукта 20 микрон

Расход электроэнергии 60 КВт ч/т,

сухая основа

Скорость вращения 37 об/мин, эквиваентная 65% критической скорости.

Также были выполнены испытания с ругой контрольной мельницей для опредеения эффекта соотношения L/D на измель- енный продукт путем уменьшения олезной длины устройства. Испытания выолнялись посредством использования отельных подач сухого материала и воды.

Пример 3.

Цобщ) 4 Цобщ) 6

Внутренний

диаметр 600 мм 600 мм

Полезная

длина2400 мм 3600 мм

Количество камер 22

Полезная длина 1-й

камеры560 мм 830 мм

Измельчающие тела 1-й камеры, что и в -й камере примера 1

Полезная длина 2-й

камеры1840мм 2770мм

Измельчающие тела 2-й камеры, что и о 2-й камере примера 1

Подача угля

Размер частиц 0-6 мм 0-6 мм

Индекс соединения

(КВт ч/т)2121

Выход, сухая основа

(кг/ч)20,839

Макс, размер продукта 20 мкм 20 мкм

Расход энергии

(КВт ч/т)225180

П роиз водител ь ность

()

30,8

38,3

Скорость вращения

(об/мин)35,5 - 35,5

Пример 4.

Цобщ) 4 Цобщ) - 6 Внутренний

диаметр600 мм 600 мм

Полезная длина2400 мм 3600 мм Количество камер 33 Полезная длина 1-й

камеры560 мм 830 мм

Полезная длина 2-й

камеры1280мм 1940мм

Полезная длина 3-й камеры560 мм 830 мм

Измельчающие тела как и в примере 1

Степень наполнения как и в примере 1

Подача угля

Размер частиц0-6 мм 0-6 мм

Индекс соединения (КВт ч/т)2121

Выход, сухая основа

(кг/ч)2765

Макс, размер продукта 20 мкм 20 мкм 0 Расход энергии

(КВт ч/т), сухая основа 160100

Производительность

(хг/м3ч)39,864

Скорость вращения 5 (об/мин)35,5 35,5

Из примеров 3 и 4 можно видеть, что неожиданное повышение производства частиц малого размера ( 20 мкм), полученное посредством увеличенной длины, значи- 0 тельно превосходит являющееся результатом этого повышения полезного объема.

Кроме того, с увеличением количества измельчающих камер существенно уменьшается расход энергии.

5 При выполнении испытаний также было установлено, что максимальная эффективность энергии при тончайшем измельчении материалов и максимальным размером, меньшим 20 микрон получается при диапа- 0 зоне скоростей, составляющем 60-70% критической скорости, причем этот диапазон при испытаниях составил 40-80%.

Мельница для тончайшего помола, выполненная согласно изобретению, может 5 быть использована в промышленности как при сухом так и при влажном измельчении. На фмг. 3 показана схема потока для влажного измельчения. Гранулированный уголь подается конвейерной лентой 14 к переме- 0 шивающему устройству 15, в которое вода для суспензии подается насосом 16 и магистралью 17, Полученная суспензия подается в обеспечивающую тончайший помол мельницу 1 согласно изобретению. Она выгружа- 5 ется разгрузочным устройством 18, состоящим из вращающейся конструкции с перфорированной стенкой 19, которая обеспечивает возможность прохождения суспензии с тонко измельченным продуктом и 0 удаления по магистрали 20, в то время к ак любые нежелательные измельчающие тела, которые прошли через сепараторные перегородки 2, выгружаются из его конца. Они собираются в бункере 21 и периодически 5 удаляются из него.

Энергия, расходуемая в течение измельчения, приводит к повышению температуры водной суспензии и некоторому образованию пара. Скорость отвода пара и температуры суспензии с продуктом контролируются регулирующим клапаном 22, подсоединенным между экстракторным вентилятором 23 и выгружающим устройством 18.

На фиг. А показана диаграмма течения процесса для сухого тончайшего измельчения, связанного с циклонным классификатором. Гранулированная подача и рециркулируемая грубая фракция продукта подаются к питающему бункеру 24 и втягиваются посредством всасывания в мельницу 1 для тончайшего измельчения, выполненную согласно изобретению. Она удерживается под действием вакуума и, если необходимо, под действием контролируемой атмосферы, причем последнее происходит в том случае, если материал, предназначенный для измельчения, может образовывать пыль или летучие продукты, которые опасны при наличии воздуха, например, уголь. Эта атмосфера может состоять из воздуха и смесей инертных газов, состав которой находится вне пределов взрывоопасное™.

Под действием всасывания очень тонко измельченный продукт ожижается у места выгрузки и подается по магистрали 25 к первому циклонному сепаратору 26, который отделяет грубую фракцию продукта, при этом она рециркулирует к бункеру 24 по магистрали 27. Более мелкая фракция остается ожижеиной и подается по магистрали 28 ко второму циклонному сепаратору 29 более высокой эффективности, который отделяет мелкую фракцию продукта. Транспортирующая текучая среда уходит из верхней части сепаратора 29 и рециркулирует к бункеру 24 посредством всасывающего вентилятора 30, который компенсирует падение давления во всей цепи и магистрали 31.

Часть ожижающего газа выпускается в атмосферу по магистрали 31 после окончательного удаления пыли в фильтре 33. Продукт выпускается по магистрали 34. Часть сжижающего транспортирующего газа должна выпускаться, с тем чтобы сохранять его состав в пределах безопасности, поскольку неминуемо определенное просачивание наружного воздуха из подающих устройств и через поворотные соединения. Воздух подается по магистрали 34, а инертный газ по магистрали 35. Выполнение процесса измельчения под действием вакуума предотвращает уход пыли в атмосферу. Чтобы отчетливее показать промышленные преимущества настоящего изобретения, ниже приведены конструктивные и эксплуатационные данные мельницы для тончайшего помола, выполненной согласно изобретению и предназначенной для влажного измельчения угля, причем в этом случае для обработки гранулированного ископаемого угля и нефтяного кокса согласно схеме, по- 5 казанной на фиг. 3, Подача

Тип Ископаемый уголь Нефтяной кокс Скорость подачи 0 (т/ч, сухое

вещество)2020

Содержание

влаги (мае. %)5-106-11

Плотность

5 (кг/дм5)1,351,4

Измельчаемость H.C.I, (индекс

твердости)5255 i

Индекс 0 соединения

(КВт ч/т)21Неуказан

Распределение размера частицОдинаковое в обоих случаях

Размер 5 ячейки, мм Общий удерживающий

% по массе

2в среднем 2 максимально 5

1,

0 0, 45

0,

0,35- -60- - 65

0, 75

Средний

5 диаметр (мм) , 0,65

Вводимая жидкость (добавленнаяеода)

0 Скорость течения (т/ч)22,7 Температура (°С) 20-24 рН 9-10 Выводимая 5 жидкость Скорость течения суспензии (т/ч) 42,1 Скорость те0 чения пара (т/ч) 1,7 Температура (°С) 69 Концентрация, % по массе49-50

Вязкость (спз) 80-180 5 рН7

Взвешенный твердый материал 99,5% проходят

20 микрон, все проходят 32 микрона

Характеристика мельницы Внутренний диаметр без

броневого покрытия3,1 м

Общая длина цилиндра19,0 м

Полезная длина 1-й камеры4,0 м

Полезная длина 2-й камеры9,5 м

Полезная длина 3-й камеры4,3 м Измельчающий груз:

1-я камера51 т

2-я камера119т

3-я камера50 т

Тип, распределение и степень наполнен

как и в примере 1

Мощность возведения2700 КВт

Сепараторные перегородки:

Общая толщина 1-й и

2-й перегородок500 мм Общая толщина 3-й перегородки250 мм Количество секторов и лопастей 14 Высота прорези как и в примере Общая площадь прорези 1-я камера0,252 м 2-я камера0,154м 3-я камера0,232 м2 Операционные данные Время нахождения (минуты)36 Скорость вращения (об/мин)15,5 % критической скорости65 Поглощенная мощность (КВт)2200 Потребление энергии (КВт ч/т, сухое)110

Формула изобретения

1. Цилиндрическая многокамерная мельница непрерывного действия для измельчения угля, содержащая вращающийся барабан, разделенный на камеры, содержащие дробящие тела, такие как шары или стержни, причем каждая камера отделена от смежных камер сепараторными перегородками и сообщена со смежными камерами через центральное отверстие, в котором

5

0 5

размещено открытое тело в форме усеченного конуса, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности в работе, по меньше мере, две смежные камеры

5 помола содержат дробящие тела по меньшей мере двух размеров, а оставшаяся камера содержит дробящие тела одного размера, при этом сепараторные перегородки состоят из двух параллельных стенок

0 с центральными отверстиями, причем стенка, примыкающая к предыдущей камере, в направлении продвижения материала, подлежащего измельчению, имеет множество отверстий, приспособленных для обеспечения дополнительного сообщения между двумя смежными камерами помола, а противоположная стенка является сплошной, при этом на периферийной стенке мельницы смонтированы одним концом комплект лопастей, установленный с возможностью вращения в пространстве, ограниченном стенками камеры помола.

2. Мельница по п. 1, отличающая- с я тем, что дробящие тела, содержащиеся в

первой камере помола, имеют следующее распределение по весу, %:

диаметр 30 мм- 13

диаметр 25 мм- 25

диаметр 20 мм- 25

диаметр 15 мм- 37.

3.Мельница по л. 1,отличающаяся тем, что дробящие тела во второй камере помола имеют следующее распределение повесу, %:

диаметр 15 мм- 24

диаметр 10 мм- 76.

4.Мельница по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что дробящие тела третьей камеры представляют собой стальные шары диаметром 8 мм или стальные стержни 8 х8 мм.

5.Спбсоб тонкого измельчения угля с помощью мельницы, отличающийся тем, что скорость вращения мельницы составляет 60-67% от критической скорости

вращения мельницы.

Использование: в горнодобывающих строительных отраслях промышленности. Сущность изобретения: непрерывно действующая мельница для тончайшего помола гранулированного материала состоит из роторного барабана с высоким отношением длины к диаметру, разделенного сепараторными перегородками на несколько измельчающих камер, в которых помещены дробящие тела, имеющие последовательно уменьшающиеся размеры тел, и в которых отношения гранулированного материала к измельчающему грузу различны. 2 с. и 3 с.п, ф-лы, 4 ил.

фиг.

1

Ш4ЖК«{(//////Л

Фиг. 2

&-L

i-