Цилиндрическая многокамерная мельница непрерывного действия и способ тонкого измельчения угля

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИЯЛИСТИЧЕСКИХ

РЕ(ПУБЛИК (sl)s В 02 С 17/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ (21) 4742694/33 (22) 15.12.89

31) 22989 А/88

32) 16,12.88 (33) 1Т (46) 15,11.92. Бюл. М 42 (71) Снампрогетти С.п.А, (IT) (72) Тарчисио Орланди (IT) (56) А,П.Ильевич "Машины и оборудование для заводов по производству керамики и огнеупоров", изд, "Машиностроение", 1968, с. 77. (54) ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ МНОГОКАМЕРНАЯ МЕЛЬНИЦА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙИзобретение 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 ко„„5Ц„„1776199 А3

СТВИЯ И СПОСОБ ТОНКОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ УГЛЯ (57) Использование: в горнодобывающих строительных отраслях промышленности, Сущность изобретения. непрерывно действующая мельница для тончайшего помола гранулированного материала состоит иэ роторного барабана с высоким отношением длины к диаметру, разделенного сепараторными перегородками на несколько иэмельчающих 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. личество. 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 рас-полагаются дробящие тела, состоящие из металлических, например стальных шариков или стержней.

Составляющие дробящих тел имеют последовательно уменьшающиеся размеры от

1776199

50 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 име от одинаковый размер, при этом распределение размеров таково, чтобы пол.учить максимальное количество возможных столкновений между продуктом и дробящими телами, и имеющих кинетическу о энергию, по меньшей мере у части измельча ащега груза, которая достаточна для измельчения гранул больших размеров.

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

Стенки измельчающих камер 3 снаб>кены каиавчатым бронированным покрытием

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

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения роторный барабан I разделен на три цилиндрические камеры 3, из которых центральная камера значительна 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 траиспартируется к месту хранения через бункер

7, чта известно в этой отрасли. Одним из существенных компонентов мельницы для тончайшего помола согласна изобретению является сепаратарная 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 моторного 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 располагается 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 далее по ходу измельчающей камере, находится центральное круглое отверстие, соосное с конусом 12, с тем чтобы обеспечить вазможность выгрузки материала.

С внутренней стороны полого диска, образованиога стенками 9 и 10, дополнительно к конусу 12 находится большое количества лопастей 13, которые перемещают продукт между измельчающими камерами. Работа мельницы согласно изобретению фактически одинакова при сухом и влажном измельчении, при этом твердый материал находится в концентрированной суспензии в жидкой фазе.

Когда мельница вращается, круглые прорези 11 в круглых секторах, которые перемещены в нижнее полажение, обеспечивают проход мутной жидкости в случае вла>кнаго измельчения или парашка в случае 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 оии собираются согласно стрелкам. Секторы, содержащие мутную жидкость или порошок, накопленные в углублениях, продолжают вращаться и проходят из нижнего положения в верхнее положение, при этом мутная 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 измельчающу о камеру. Выступающее тело 12 также мажет быть выполнена в форме усеченной правильной пирамиды с правильным многоугольным основанием, Лопасть 13 может быть образована с плоскими стенками иэ С-образного профиля или с криволинейными совковообразными стенками. Оиа может полностью проходить между кольцом 8 и выступающим конусом

12 для изоляции круговых секторов друг от друга, или может оставлять проходные заза1776199 ры 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 ло. пастей 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, эа вычетом броневого покрытия, порядка

550 м, 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 про. ходной площадки к общей площади 37 .; высота прорезей 8 мм; высота непрорезанной круговой ленты

86 мм количество лопастей 4, С-образные;

5 2-ая перегородка: Соотношение проходной площади к общей площади 2 ; высота прорезей 5 мм; высота непрорезанной круговой ленты

86 мм;

10 количество лопастей 4; С-образные;

3-я перегородка (выгрузка): Соотношение проходной площади к общей площади

2,9 ; высота прорезей 5 мм;

15 высота непрорезанной круговой ленты

69 мм; количество лопастей 4, С-образные.

Скорость вращения: 37 об/мин — эквивалентная 65 ф критической скорости.

20 Измельчающий груз был следующим: 1я камера. Стальные шарики со следующим весовым распределением: диаметр 30 мм—

137ь

-"- 25 мм — 25 g, 25 -"- 20 мм — 25ф

-"- 15 мм — 37$

2-я камера. Стальные шарики со следующим весовым распределением; диаметр 15 мм -24

30 -"- 10 мм — 76 t

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

Степень наполнения, сохранявшаяся в измельчающей камере, составляла:

35 Измельчающий груз, $ Продукт, 1-я камера 36 29

2-я камера 36 35

3-я камера 34 28

Полученные показатели работы таковы.

40 Размер частиц подаваемого угля 0-6 мм

Индекс соединения 21 КВт ч/т . Сухой выход 53 кг/ч

Максимальный размер

45 продукта 20 микрон

Расход электроэнергии 100 КВт ч/т, сухая основа.

П рим е р 2.Таже самая мельница была использована для измельчения угля на час50 тицы более мелкого размера, подаваемые s суспензии.

Первая разделительная перегородка была удалена. Измельчающий груз и стЬпень наполнения были теми же самыми, что

55 и на второй и третьей стадиях предшествующего примера.

Полученные показатели работы были таковы:

Размер частиц подаваемого угля 0-350 микрон

1776199

21 КВт ч/т

Индекс соединения

Выход подачи

В нутренний 20 диаметр 600 мм 600 мм

Полезная длина 2400 мм 3600 мм

Количество камер 2 2

Полезная длина 1-й 25

KGM8Pbl 560 мм 830 мм

Измельчающие тела 1-й камеры, что и в

1-й камере примера 1

Полезная длина 2-й камеры 1840 мм 2770 мм 30

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

Подача угля

Размер частиц 0-6 мм

Индекс соединения (КВт ч/т) 21

Выход, сухая основа (кг/ч) 20,8 39

Макс. размер продукта < 20 мкм < 20 мкм 40

Расход энергии (КВт ч/т) 225 180

Производительность (кгlм ч) 308 . 383

Скорость вращения 45 (o6/мин) 35,5 " 35,5

Пример 4.

Цобщ) =4 1(общ) = 6

Внутренний диаметр 600 мм 600 мм 50

Полезная длина 2400 мм 3600 мм

Количество камер 3 3

Полезная длина 1-й камеры 560 мм 830 мм 55

Полезная длина 2-й камеры 1280 мм 1940 мм

Полезная длина 3-й камеры 560 мм 830 мм

Измельчающие тела как и в примере 1

0-6 мм

110 кг/ч мутной жидкости

Максимальный размер 5 измельченного гродукта < 20 микрон

Расход электроэнергии 60 КВт ч/т, сухая основа

Скорость вращения 37 об/мин, эквивалентная 65% критической скорости, 10

Также были выполнены испытания с другой контрольной мельницей для определения эффекта соотношения L/D на измельченный продукт путем уменьшения полезной длины устройства. Испытания вы- 15 полнялись посредством использования отдельных подач сухого материала и воды, Пример 3.

Цобщ) = 4 (общ) = 6

64

Степень наполнения как и в примере 1

Подача угля

Размер частиц 0-6 мм 0-6 мм

Индекс соединения (КВт ч/т) 21 21

Выход, сухая основа (кг/ч) 27

Макс. размер продукта < 20 мкм < 20 мкм

Расход энергии (КВт ч/т), сухая основа 160 100

Производительность (кг/м ч) 39,8

Скорость вращения (об/мин) 35,5 35,5

Иэ примеров 3 и 4 можно видеть, что неожиданное повышение производства частиц малого размера (< 20 мкм), полученное посредством увеличенной длины, значительно превосходит являющееся результатом этого повышения полезного объема.

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

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

Мельница для тончайшего помола, выполненная согласно изобретению, может быть использована в промышленности как при сухом так и при влажном измельчении.

На фиг, 3 показана схема потока для влажного измельчения. Гранулированный уголь подается конвейерной лентой 14 к перемешивающему 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 выгружается разгрузочным устройством 18, состоящим из вращающейся конструкции с перфорированной стенкой 19, которая обеспечивает возможность прохождения суспензии с тонко измельченным продуктом и удаления по магистрали 20, в то время как любые нежелательные измельчающие тела, которые прошли через сепараторные перегородки 2, выгружаются из его конца. Ойи собираются в бункере 21 и периодически удаляются иэ него, Энергия, расходуемая в течение измельчения, приводит к повышению температуры водной суспензии и некоторому образованию пара. Скорость отвода пара и температуры суспензии с продуктом конт1776199

10 казанной на фиг. 3

Скорость подачи (т/ч, сухое

5-10

1,35

Не указан

I

Средний диаметр (мм)

Вводимая жидкость (добавленная вода)

Скорость течения (т/ч)

Температура (ОС) 2 рН

Выводимая жидкость

Скорость течения суспензии (т/ч)

Скорость течения пара (т/ч)

Температура (С)

Концентрация, % по массе

Вязкость (спз) рН

Взвешенный твердый материал

-"- 0,6

-"- 0,65

0-24

9-10

42,1

1,7

49-50

80-180

7 ролируются регулирующим клапаном 22, подсоединенным между зкстракторным вентилятором 23 и выгружающим устройством 18.

На фиг. 4 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 взрывоопасности.

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 па магистрали 27. Более мелкая фракция остается ожиженной 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 ва 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 ожижающего 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 изабретению и предназначенной для влажного измельчения угля, причем в этом случае для обработки гранулированного ископаемого угля и нефтяного кокса согласно схеме, поПодача

Тип Ископаемый уголь Нефтяной кокс вещество) 20 20

Содержание влаги (мас. $) 6-11

Плотность (кг/дмз) 1,4

Измельчаемость

H.Ñ.I. (индекс твердости) 52 55

Индекс соединения (КВт ч/т) 21

Распределение размера частиц Одинаковое в обоих случаях

Размер ячейки, мм Общий удерживающий

% по массе

2 в среднем 2 максимально 5

1,5 -"- 5

ФЕ

1 -"- 15 -"- 34

0,7 -"- 30 -"- 45

0,6 -"- 45 -"- 56

0,35 -"- 60 -"- 65

025 -"- «r3 -"- 75

99,5% проходят

20 микрон, все проходят 32 микрона

1776199

Характеристика мельницы

Внутренний диаметр без броневого покрытия 3,1 м

Общая длина цилиндра 19,0 м

Полезная длина 1-й камеры 4,0 м

Полезная длина 2-й камеры 9,5 м

Полезная длина 3-й камеры 4,3 м

Измельчающий груз:

1-я камера 51т

2-я камера 119 т

3-я камера 50 т

Тип, распределение и степень наполнения как и в примере 1 . Мощность возведения 2700 КВт

Сепараторные перегородки:

Общая толщина 1-й и

2-й перегородок 500 мм

Общая толщина 3-й перегородки 250 мм

Количество секторов и лопастей 14

Высота прорези как и в примере 1

Общая площадь прорези

1-я камера 0,252 м

2-я камера 0,154 м

3-я камера 0,232 м

Операционные данные

Время нахождения (минуты) 36

CKopoctb вращения (об/мин) 15,5

7 критической скорости 65

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 размещено открытое тело в форме усеченного конуса, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности в рабрте, 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

10 с центральными отверстиями, причем стенка, примыкающая к предыдущей камере. в направлении продвижения материала, подлежащего измельчению, имеет множество отверстий, приспособленных для обеспече15 ния дополнительного сообщения между двумя смежными камерами помола, а противоположная стенка является сплошной, при этом на периферийной стенке мельницы смонтированы одним концом комплект

20 лопастей, установленный с возможностью вращения в пространстве, ограниченном стенками камеры помола.

2. Мельница по и. 1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что дробящие тела, содержащиеся в

25 первой камере помола, имеют следующее распределение по весу, ®:

i диаметр 30 мм — 13 диаметр 25 мм — 25 диаметр 20 мм -25

30 диаметр 15 мм — 37.

3. Мельница поп. 1, отл ича ю ща яся тем. что дробящие тела во второй камере помола имеют следующее распределение по весу, :

35 диаметр 15 мм — 24 диаметр 10 мм — 76.

4. Мельница по и. 1, о т л и ча ю щ а я с я тем, что дробящие тела третьей камеры представляют собой стальные шары диа40 метром 8 мм или стальные стержни 8 х8 мм.

5. Спбсоб тонкого измельчения угля с помощью мельницы. отл ича ю щи йс я тем, что скорость вращения мельницы составляет 60-67ф от критической скорости

45 вращения мельницы.

1776199

1776199

Составитель H,Биби на

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор H.Cëoáîäÿìèê

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4043 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5