Результат интеллектуальной деятельности: МЕЛЬНИЦА-СУШИЛКА ДЛЯ ДРОБЛЕНИЯ, СЕЛЕКТИВНОГО ПОМОЛА И СУШКИ ПОЛИМИНЕРАЛЬНЫХ ОТХОДОВ

Изобретение относится к горно-обогатительной технике и может быть использовано для дробления, селективного помола и сушки отходов обогащения углей, углистых аргиллитов, а также других полиминеральных отходов, в частности отходов флотационного обогащения железных руд, каолинов, песков и др.

Известна установка для подготовки порошка из глинистого сырья [Пат. РФ 2099308, С04В 33/02, В02С 21/00, 20.12.1997], включающая вертикально расположенную сушильную камеру с питателем, воздухораспределителем, набором направляющих лопастей, патрубками для подвода и отвода теплоносителя, теплогенератор, дымосос, циклон и бункер, причем сушильная камера дополнительно содержит подвижный конус, размещенный в верхней его части, овальное тело, закрепленное в центре камеры под загрузочным питателем, направляющие лопасти выполнены подвижными путем размещения их на колесе-активаторе, над которым закреплена ложная стенка, снабженная жалюзи, при этом колесо-активатор и ложная стенка отдельными газоходами соединены с воздухораспределителем.

Недостатками известной установки являются невозможность организации селективного помола и применения ее для сушки и помола минерального сырья влажностью выше 20%.

Известна сушильно-сепарационная установка для сушки, классификации и обогащения минерального полидисперсного сырья без ограничения его крупности [Пат. РФ 2360195, F26B 17/10, 29.01.2008], включающая вертикальный и горизонтальный завихрители, вертикальную загрузочную трубу, связанную с питателем, размещенную в центре сушильной камеры над завихрителями, заглушенную в верхней части, с конусным распределителем на выходе, в нижней части сушильной камеры размещен классификатор для крупной фракции, воздушные сепараторы снабжены полочными классификаторами, а бункеры готовой продукции - регулируемыми клапанами для подсоса атмосферного воздуха.

Недостатками известной установки являются невозможность организации в ней селективного помола и использования ее для вторичного обогащения отходов из-за отсутствия мелющих тел и принудительной подачи теплоносителя через горизонтальный завихритель, вследствие чего завихритель забивается породой, и теплоноситель через него в сушильную камеру не поступает.

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является измельчительно-сепарационная установка [Пат. РФ 2194577, В02С 21/00, 20.12.2002], включающая последовательно соединенные между собой общей воздушной системой вертикально расположенный вихревой измельчительно-сушильный аппарат, снабженный колесом-активатором, ложной стенкой с жалюзи, соединенный с теплогенератором отдельными газоходами, питателем, подвижным конусом, размещенным в верхней его части, овальным телом, закрепленным в центре, теплогенератор, воздухораспределитель, дымосос и аспирационную систему. Колесо-активатор вихревого измельчительно-сушильного аппарата выполнено в виде турбины, на направляющих лопастях которой установлены била, отдельные газоходы ложной стенки и турбины выполнены в виде единой улитки, верхний конец овального тела размещен над загрузочным питателем, а аспирационная система установки включает от двух до четырех последовательно расположенных ступеней пылеосаждения.

Недостатком известной установки является то, что ее нельзя использовать для переработки отходов сухого и флотационного обогащения углей, углистых аргиллитов, каолинов, песков и других техногенных отходов из-за невозможности организации селективного (избирательного) помола с одновременной сушкой при влажности выше 20% при сохранении высокой производительности.

Задачей изобретения является создание устройства, в котором возможна организация дробления, селективного помола с одновременной двухступенчатой сушкой полиминеральных отходов с влажностью выше 20% при сохранении высокой производительности.

Поставленную задачу решают путем создания устройства, а именно мельницы-сушилки, включающей вертикальную сушильную трубу, питатель, вертикальную загрузочную трубу, рабочую камеру с помольным рабочим органом, соединенную с теплогенератором отдельными газоходами, выполненными в виде единой улитки, с вертикальным и горизонтальным завихрителями. При этом согласно изобретению помольный рабочий орган мельницы-сушилки выполнен в виде трех вращающихся в одном направлении с изменяющейся от 750 до 3000 мин^-1 скоростью вращения роторов, на валах которых закреплены от 6 до 18 мелющих тел - бил (от 2 до 6 бил на валу каждого из роторов), мельница-сушилка снабжена дополнительно газоходом, соединяющим теплогенератор и сушильную трубу в месте выхода измельченного материала из рабочей камеры мельницы-сушилки, а газоход, соединяющий рабочую камеру мельницы-сушилки с теплогенератором через горизонтальный завихритель, выполнен таким образом, что теплоноситель от теплогенератора поступает в рабочую камеру мельницы-сушилки принудительно через воздуховод вентилятора поддува. Роторы установлены в рабочей камере мельницы-сушилки таким образом, что их оси проходят через вершины равностороннего треугольника, центр тяжести которого лежит на оси рабочей камеры мельницы сушилки, причем оси роторов и рабочей камеры параллельны. Скорость вращения каждого из роторов можно изменять независимо от скорости вращения остальных роторов.

На фиг. 1 представлена схема мельницы-сушилки для дробления, селективного помола и сушки полиминеральных отходов.

На фиг. 2 - схема мельницы-сушилки для дробления, селективного помола и сушки полиминеральных отходов, вид А.

На фиг. 3 - схема мельницы-сушилки для дробления, селективного помола и сушки полиминеральных отходов, разрез Б-Б.

На фиг. 4 - схема мельницы-сушилки для дробления, селективного помола и сушки полиминеральных отходов, вид В.

Где: 1 - сушильная труба; 2 - питатели; 3 - загрузочная труба; 4 - рабочая камера; 5 - роторы; 6 - била; 7 - двигатели; 8 - теплогенератор; 9 - газоход; 10 - вертикальный завихритель; 11 - газоход; 12 - горизонтальный завихритель; 13 - воздуховод; 14 - вентилятор поддува; 15 - газоход.

С помощью соединенных друг с другом шлюзового и шнекового герметичных питателей 2 полиминеральные отходы подают в мельницу-сушилку через загрузочную трубу 3.

Мельница-сушилка для дробления, селективного помола и сушки имеет три рабочих органа, выполненных в виде роторов 5, на которых закреплены от 6 до 18 мелющих тел - бил 6, приводящихся в движение двигателями 7 с изменяющейся скоростью вращения от 750 до 3000 мин^-1. Установка трех роторов позволяет, в отличие от работы одного колеса-активатора у прототипа, организовать дробление и селективный (избирательный) помол отходов сухого или флотационного обогащения углей, углистых аргиллитов, каолинов и др. Селективность помола отходов достигается благодаря тому, что при вращении роторов била отбрасывают обрабатываемый материал движущемуся навстречу соседнему билу, что обеспечивает помол материала за счет «свободного» удара, а изменение скорости вращения бил позволяет подобрать режим, при котором происходит максимальное раскрытие минералов (предпочтительное разрушение по естественным структурным границам внутри измельчаемых кусков, незначительные сдвиговые деформации внутри однородных фрагментов и прочее). Роторы 5 установлены таким образом, что являются вершинами равностороннего треугольника, через центр тяжести которого проходит ось рабочей камеры 4 мельницы-сушилки. Расположение роторов позволяет более эффективно производить помол материала за счет создания встречных потоков при работе бил 6. Роторы вращаются в одном направлении, например, против часовой стрелки.

Для эффективной сушки отходов влажностью 20% и более теплоноситель подают через два газохода в рабочую камеру мельницы-сушилки и через дополнительный газоход - в сушильную трубу в месте выхода измельченного материала из рабочей камеры мельницы-сушилки. Теплоноситель по газоходу 9, соединяющему рабочую камеру мельницы-сушилки с теплогенератором 8, через вертикальный завихритель 10 поступает в рабочую камеру 4 мельницы-сушилки за счет разрежения, создаваемого дымососом (на схеме не показан). Теплоноситель через горизонтальный завихритель 11 поступает в рабочую камеру 4 мельницы-сушилки через газоход 12 принудительно с помощью вентилятора поддува 14, которым осуществляют отбор теплоносителя от теплогенератора через воздуховод 13. Принудительная подача теплоносителя обеспечивает поддержание псевдоожиженного слоя материала в мельнице-сушилке за счет создания «воздушной подушки» над горизонтальным завихрителем в рабочей зоне бил и постоянного давления теплоносителя в зоне вертикального завихрителя. Теплоноситель, поступающий через горизонтальный и вертикальный завихрители, служит для предварительной сушки флотационных отходов влажностью 20% и более до влажности, при которой эффективно происходит селективный помол отходов. Окончательная сушка измельченных отходов осуществляется за счет теплоносителя, поступающего через газоход 15, соединяющий теплогенератор 8 и сушильную трубу 1 в месте выхода измельченного материала из рабочей камеры мельницы-сушилки, за счет разрежения, создаваемого дымососом в мельнице-сушилке.

Высушенный и измельченный материал вместе с отработанным теплоносителем пневмотранспортом за счет работы дымососа поступает в систему пылеуловителей-классификаторов (на схеме не показано).

В заявленном устройстве, в отличие от известных, селективный помол наряду с двухступенчатой сушкой позволяет осуществить вторичное обогащение отходов обогащения углей, а также других полиминеральных отходов, в частности, отходов флотационного обогащения железных руд, каолинов, песков и др. влажностью более 20%.

Селективный помол, совмещенный с сушкой в вихревом потоке теплоносителя, создаваемом вертикальным и горизонтальным завихрителями, приводит к уменьшению размеров частиц высушиваемого материала и к увеличению его концентрации в рабочей зоне, то есть - к увеличению поверхности фазового контакта. Все это приводит к росту относительной скорости дисперсной и газовой фаз при закручивании потока газовзвеси материала, а также движущей силы процесса сушки.

Работоспособность и достижение технического результата установкой с мельницей-сушилкой можно продемонстрировать на примере.

Пример.

Отходы флотационного обогащения каолина Кыштымского месторождения (Челябинская область) влажностью 22,1% подавали в установку при соотношении теплоносителя температурой 250°C к отходам в весовом отношении 3,3:1. Конечная влажность высушенного каолина - 0,5%. Гранулометрический состав отходов флотационного обогащения каолина и продуктов его переработки на установке с мельницей-сушилкой по мокрому способу приведен в таблице 1. Химический состав отходов флотационного обогащения каолина и продуктов его переработки приведен в таблице 2.

Использование мельницы-сушилки позволяет осуществить вторичное обогащение отходов флотационного обогащения каолина влажностью более 20%.