Способ измельчения кускового минерального сырья

СОЮЗ СОВЕТСКИХсаелюмеаекРЕСПУБЛИК М 50 В 02 С 19 00 р В 02 С 19/18ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЙз 1 ТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,К ВТОРСНОМУ СЗИДВТВВСТВУ д - относительная толщина оболочки;- текущий относительный размер послойно разрушаемог 6. куска; - отношение предела прочности курка на растяжение и пре=, дела прочности на сжатие вещества оболочки. где.(71) Ивановский ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 631209, кл. В 02 С 19/18 1979;2. Авторское свидетельство СССР В 578105, кл, В 02 С 19/18, 1975 (прототип).(54) (57) 1. СПОСОБ ИЗИЕЛЬЧЕНИЯ КУСКОВОГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ растяжением, о т л и ч а ю щ н й с ятем, что, с целью повьаюния эффективности процесса измельчения .непористых материалов с сопротивляемостью термоударам вьаае 0,1 Вт/м, накаждом куске сырья формируют адгезионно связанную с ним оболочку на разрыв и того же предела прочности куска сырья, равным 1,0-1,5, с отнсхаением коэффициента объеиного расширения оболочки н того же коэффициента куска сырья, равным 1,1-10,0, и с отношением предела прочности оболочки на сжатие и предела прочности куска сырья на растяжение, равным 2,5-6,2, после чего оболочку раскоряют.2, Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что оболочку Формируют напылением.3. Способ по п.1, о т л н ч а ющ и й с я тем, что оболочку Формируют химическим путем, преимущественно обжигом сырья.4. Способ по пп.1-3, о т л и ч а" ю щ и й с я тем, что толщину оболочки определяют по формулед"-0,51 (1- Я ) т,65 Изобретение относится к техникеизмельчения минерального сырья и может быть использовано в технологических процессах химической промышленности, промышленности строительных.материалов или для измельчения комплексных руд с целью извлечения ценных минералов.Известен способ измельЧения материалов путем наложения резких теплосмен (термических ударов)1. 10Однако этот способ имеет эффектпри измельчении лишь стекловидныхматериалов, обладающих повышеннойхрупкостью, малой теплопроводностьюи большим коэффициентом объемного.расЯширения, кроме того, сопротивляемостьдолжна быть не выше 0,1 Вт/м. Основная же масса минерального сырья имеет значительно большую сопротивляемость теплосменам, например глинозем 14 Вт/м; кремнезем 4 Вт/м;граниты 1,1 Вт/й и т.д.Наиболее блиЗким к изобретениюявляется способ измельчения кускового минерального сырья растяжениемсогласно которому пористое минеральное сырье загружают в камеру, вводятв нее водяной пар под большим давлением, которое затем быстро сбрасывают. Пар проникает в поры материалаи при внезапном сбросе давления в ка- ЗОмере происходит разрыв частицы засчет давления пара в ее порах 2 ,Недостатком этого способа является ограниченность его использованияиз-за низкой эффективности,измельче-; 35ния непористых материалов, каковыми.является, в подавляющем большинствесвоем, минеральное сырье.Целью изобретения является повышение эффективности процесса измельчения непористых материалов с сопро, тивляемостью термическим ударамвыше 0,1 Вт/м.Указанная цель достигается тем,что согласно способу измельчениякускового минерального сырья растяжением, на каждом куске сырья Формируют адгезионно связанную с нимоболочку твердого вещества с отношением предела прочности этой связина разрыв и того же предела прочнос Оти куска сырья, равным 1,0-1,5, с отношением коэффициента объемного расши"реиия оболочки и того коэффициентакуска сырья, равным 1,1-10,0 и с отношением предела прочности оболочки 55на сжатие и предела прочности куска сырья на растяжение, равным 2,56,2, после чего оболочку расширяют.Оболочка может быть сформировананапылением или химическим путем, 60преимущественно обжигом сырья,Кроме того, толщину оболочки опре-деляют по Формуле относительная толщина оболочки;Е - текущий относительный разрезпослойио разрушаемого кускаЕ - отношение предела прочностикуска на растяжение и,пределапрочности на сжатие веществаоболочки,П р и м е р 1. 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 объемного расширения материала оболочки - 1,1 коэффициента расширения измельчаемого материала, 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 камеры, имеющей две зоны: зону покрытия кусков измельченного сырьяразрывающей оболочкой твердого вещества и зону расшире"ния 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 Св течение 20 мин. Расширение сфомированной оболочки проводят путем нагрева ее до 100 С в течение 30 с. Исходный размер частиц 20 мм. Тоюпцина оболочки в зависимости от размера измельченных кусков составляет 2,0-0,6 мл. Ведение процесса при указаных параметрах дает вероятность разрушения кусков.57. П р и м е р 2. Гранулы цементногоклинкера покрывают разрывающей оболочкой твердого материала с последующим расширением этой оболочки. Приэтом прочность адгезионной связи наразрыв оболочки с поверхностью гранулы составляет 1,24 того же пределапрочности клинкера, коэффициент объемного расширения материала оболочки5,6 коэффициента расширения измельчаемого материала, предел прочностина сжатие материала оболочки 4,4предела прочйости на растяжение клинкера.Процесс измельчения проводится втом же аппарате фонтанирующего слоя.В качестве матЕриала оболочкииспользуют клей карбонильный. Нанесение оболочки осуществляют методомнапыления. Формирование оболочкипроводят при 80 С в течение 45 мин.Расширение сформированной оболочкипроводят путем нагрева ее до 70 Св течение 15 с. Толщина оболочки взависимости от. размера измельчаемыхкусков составляет 1,9-0,4 мм.Ведение процесса при указанных параметрах дает вероятность раз" рушения кусков 89.П р и м е р 3. Куски гипса по крывают разрушающей оболочкой твердого материала с последующим расширением этой оболочки. При этом прочность адгезионной связи на разрыв рболочки с поверхностью куска сос О тавляет 1,5 того же предела прочности гипса, коэффициент объемного расширения материала оболочки 10 коэффициентов расширения измельчаемого материала, предел прочности на сжатие 15 материала оболочки составляет 6,2 предела прочности на растяжение измельчаемого куска.Процесс измельчения проводится аналогично.В качестве материала оболочки 2 ф используется клей эпоксидный с.малеиновым ангидридом. Формирование оболочки проводится при 140 ОС в течение 4 мин со снижением температуры до 15 С в течение 3 мин. Расширение . 25 сформированной оболочки проводится путем нагрева ее до 70 С в течение 20 с. Толщина оболочки в зависимости от размера измельчаемых кусков гипса составляет 1,5"0,3 мм. Исход О ный 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 ыл покрывают частичным обжигом оболочкой окиси кальция с последующим расширением этой оболоч- ки путем увлажнения. Окись кальция, увлажиаяясь, приводит к расширению оболочки, а следовательно к разрыву 40 частицы известняка.Прочность связи на разрыв оболочки с поверхностью куска равна тому же пределу прочности известняка, объем оболочки после увлажнения 45 увеличивается в 4,5 раза, предел прочности материала оболочки составляет 3 предела прочности на растяжение измельчаемого куска., 5 ОПроцесс измельчения проводится аналогично.Время частичного обжига при 850 С составляет 2 мин, а толщина образовавшейся пленки окиси кальция в зависимости отразмера измельченных кусков составляет 1,2-0,4 мм.Увлажнение оболочки окиси кальция выполняют при 80 ОС в течение 3 мин путем распыления влаги в количестве 10 от веса окиси кальция. 60Ведение процесса прй укаэанных параметрах дает вероятность разрушения кусков 76.Во всех примерах толщина разрывающей оболочки в зависимости от раз мера измельчаемого куска определятся по приведенной формуле.Если относительный предел прочности адгезионной связи менее 1, тонаблюдается отслаивание оболочки отповерхности измельченного куска. Такпри относительном пределе прочностиадгезионной связи равном 0,9 вероятность разрушения куска падает до41, а при 0,8 вероятность разрушения снижается до 27Если относительный предел прочности адгезионной связи более 1,5,то снижается вероятность отделенияоболочки от поверхности измельчаемого куска. Так при относительномпределе прочности адгеэионной связи1,6 вероятность отделения обОлочкиот измельченных кусков составляет27, а при 1,7 - 18.При относительном коэффициентеобъемного расширения менее 1,1 наблюдается резкое снижение вероятностиразрушения измельчаемого сырья, такпри относительном коэффициенте объемного расширения, равном 1,05 вероятность разрушения кусков падаетдо 23,При значениях относительного коэфФициента, больших 10 наблюдаетсядеформация оболочки, отрыв ее от поверхности куска и снижается вероятность его разрушения, так при относительном коэффициенте объемногорасширения, равном 12, вероятностьразрушения падает до 32.Если отношение предела прочностиоболочки на сжатие к пределу прочности измельчаемого материала на растя"жение меньше 2,5, то наблюдаетсяразрушение оболочки и снижается вероятность разрушения измельчаемого материала. Так, при отношении равном2,2, вероятность разрушения падаетдо 27Снижение указанного отношения требует увеличения толщины оболочки, что ведет к перерасходу материала оболочки, к перегрузке рабочегообъема аппарата излишним количествомматериала оболочки, к увеличению времени ее Формирования.При отношениях прочностных пределов более .6,2 резко снижается вероятность разрушения самой оболочки засчет кинетической энергии фонтанирующего слоя. Так при отношении прочностных пределов, равном 7, вероятность разрушения оболочки падает до42.Оптимальное соотношение между толщиной оболочки измельчаемого кускаи прочностным отношением 1 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:Редактор А.Гулько Техред И, ИетелеваКорректорМ.ШарошиЗаказ 9646/5 Тираж 622 ПодписноеВИИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035 у Москва, ЖРаушская наб., д, 4/5 Филиал ППП фПатентф, г. ужгород, ул. Проектная, 4 уменьшению вероятности разрушения на 32. Завьыение толщины оболочки против расчетной на 35 ведет к перерасходу материала оболочки, к перегрузке рабочего объема аппарата излишним количеством материала оболоч ки, к увеличению времени ее формиро вания, к снижению производительности аппарата на 23.Предлагаеьый способ позволяет отказаться от традиционного энергаем кого ивмельчения путем ударной обра" ботки сырья и приводит к снижению удельных энергозатрат на разрушение за счет приложения к измельчаемым кускам напряжений растяжения. в то время как при измельчении известным способом ( за счет соударений 1 разрушение происходит., в основном, через напряжения сжатия, а у большинства минералов прочность на сжатие в 5-10 раэ выше прочности на растяженйе: Поэтому замена напряжений сжатия на разрывакицие напряжения в предлагаемом способе позволяет снизить удельные энергозатраты,процесса измельчения минерального сырья, так.как энерго- затраты пропорциональны квадрату напряжений, возникающих в массе разрушаемого куска. Так, удельные энергоэатраты по предлагаемому способу для цементного клинкера составляют 1,3 кДж/мф при тонне помола 200 м 2/кг, 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; прн измепьчении мрамора знергозатраты 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 раэ существующих .затрат.Использование предлагаемого способа измельчения непористого минерального сырья с сопротивляемостью термическим ударам более 0,1 Вт/м обес" печивает по сравнению с известным снижение удельных энергозатрат процесса измельчения минимум в 1,5-2 раза, повышение КПД процесса за счет локализации разрушающих усилий непосредственно на поверхности кусков, упрощение известных. конструкций измельчителей, работающих 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 регулировкой теплосмен.