[go: up one dir, main page]

RU2784084C1 - Method for selective grinding of lost strength components from multicomponent mixture of solid loose materials and device for its implementation - Google Patents

Method for selective grinding of lost strength components from multicomponent mixture of solid loose materials and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2784084C1
RU2784084C1 RU2022108722A RU2022108722A RU2784084C1 RU 2784084 C1 RU2784084 C1 RU 2784084C1 RU 2022108722 A RU2022108722 A RU 2022108722A RU 2022108722 A RU2022108722 A RU 2022108722A RU 2784084 C1 RU2784084 C1 RU 2784084C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
grinding
components
mixture
particles
selective
Prior art date
Application number
RU2022108722A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерьян Николаевич Блиничев
Сергей Владимирович Воробьев
Ирина Викторовна Постникова
Михаил Юрьевич Колобов
Андрей Анатольевич Смирнов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2784084C1 publication Critical patent/RU2784084C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: selective fine grinding.
SUBSTANCE: invention relates to selective fine grinding of a multicomponent mixture and can be used in chemical, construction and other industries. In the method, which consists in the outflow of the energy carrier from the nozzles for grinding a multicomponent mixture in the apparatus and sorting the crushed powder using a centrifugal classifier installed in the apparatus, a mixture of components of various strengths is crushed in countercurrent jets of a cascade of apparatuses, while the optimal speed of particle movement in the zones of collision of countercurrent jets are set equal to the values of the critical destruction rates of the components that are subjected to selective destruction by colliding particles in countercurrent jets, forming irregularly shaped fragments and intensively abrading them in the volume of the fluidized bed, using particles of stronger components as grinding bodies, while the energy carrier supply rate for the next after the first component, second in strength, is increased by a factor equal to the ratio of the second to the first ultimate strength of the crushed components. A device having apparatuses that include a grinding section, a classification section located above the grinding section, including centrifugal classifiers, is made in the form of a cascade of three apparatuses, one below the other in series and connected by overflow pipes of the most durable particles in the mixture from the first apparatus to the second, from the second, respectively, to the third, while the overflow pipes are made at the lowest point of the flat bottoms, and the bottoms are inclined at an angle of 3°-5° to the vertical axis of the apparatus, relative to which upwards and in the radial direction from the axis of the energy carrier supply nozzles at a distance of not more than 50 mm are accumulative pockets for the accumulation of solid particles of a higher concentration compared to the concentration of the solid phase in the fluidized bed and to exclude stagnant zones, which are made in the form of recesses in the form of a truncated cone.
EFFECT: method and device provide the possibility of carrying out the process of selective grinding of target components from a mixture of components with different strengths, and also make it possible to increase the degree of extraction of the least durable target components during selective grinding of a mixture of components with different strengths.
2 cl, 2 dwg, 4 tbl

Description

Изобретение относится к избирательному тонкому измельчению многокомпонентной смеси и может быть использовано в химической, строительной и других отраслях промышленности.The invention relates to selective fine grinding of a multicomponent mixture and can be used in chemical, construction and other industries.

Исследования выполнены с использованием ресурсов Центра коллективного пользования научным оборудованием ИГХТУ (при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ, соглашение № 075-15-2021-671 от 28.07.2021 г.).The studies were carried out using the resources of the Center for the Collective Use of Scientific Equipment of the ISUCT (with the support of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation, agreement No. 075-15-2021-671 dated July 28, 2021).

Известна струйная мельница (авторское свидетельство СССР на изобретение № 1721890, МПК В02С 19/06. Противоточная струйная мельница / Колобердин В.И. и др.; заявитель Ивановский химико-технологический институт - № 4795478/33; заявл. 26.02.1990), предназначенная для измельчения сыпучих материалов, включающая помольную камеру с разгонными трубками для встречной подачи энергоносителя, патрубок для отвода измельченной массы и циклон для разделения последней, а также рабочую емкость для образования псевдоожиженного слоя, соединенную с помольной камерой посредством окна в боковой стенке.A jet mill is known (USSR author's certificate for the invention No. 1721890, IPC B02C 19/06. Countercurrent jet mill / Koloberdin V.I. and others; applicant Ivanovo Institute of Chemical Technology - No. 4795478/33; applicant 26.02.1990), designed for grinding bulk materials, including a grinding chamber with accelerating tubes for counter supply of energy, a branch pipe for removing the crushed mass and a cyclone for separating the latter, as well as a working container for forming a fluidized bed connected to the grinding chamber through a window in the side wall.

Недостатком мельницы является невозможность осуществления процесса избирательного измельчения целевых компонентов из смеси разнопрочных компонентов.The disadvantage of the mill is the impossibility of carrying out the process of selective grinding of the target components from a mixture of components with different strengths.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением, принятым за прототип, является способ измельчения и классификации твердых материалов и аппарат для измельчения и классификации в псевдоожиженном слое (Патент США US 2004/251330A1, B02C 1/00, FLUIDIZED BED PULVERIZING AND CLASSIFYING APPARATUS, AND METHOD OF PULVERIZING AND CLASSIFYING SOLIDS, Mutsumi Takahashi, Nobuyasu Makino, Fumitoshi Murakami, Makoto Hirai, Dec. 16, 2004), включающий: истечение сжатого воздуха из сопел для измельчения материала в аппарате при подаче в него вторичного воздуха; и сортировку измельченного порошка с помощью центробежного классификатора, установленного в аппарате.The closest to the proposed technical solution, taken as a prototype, is a method of grinding and classifying solid materials and an apparatus for grinding and classifying in a fluidized bed (US Patent US 2004/251330A1, B02C 1/00, FLUIDIZED BED PULVERIZING AND CLASSIFYING APPARATUS, AND METHOD OF PULVERIZING AND CLASSIFYING SOLIDS, Mutsumi Takahashi, Nobuyasu Makino, Fumitoshi Murakami, Makoto Hirai, Dec. 16, 2004), which includes: the outflow of compressed air from the nozzles for grinding material in the apparatus when secondary air is supplied to it; and sorting the crushed powder using a centrifugal classifier installed in the apparatus.

Недостатком способа является низкая эффективность избирательного измельчения многокомпонентной смеси.The disadvantage of this method is the low efficiency of selective grinding of a multicomponent mixture.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением, принятым за прототип, является аппарат для измельчения и классификации в псевдоожиженном слое (Патент США US 2004/251330A1, B02C 1/00, FLUIDIZED BED PULVERIZING AND CLASSIFYING APPARATUS, AND METHOD OF PULVERIZING AND CLASSIFYING SOLIDS, Mutsumi Takahashi, Nobuyasu Makino, Fumitoshi Murakami, Makoto Hirai, Dec. 16, 2004), имеющий аппарат, который включает секцию измельчения, секцию измельчения с соплами, секцию классификации, расположенную над секцией измельчения, включая центробежный классификатор, псевдоожиженный слой.The closest to the proposed technical solution adopted as a prototype is an apparatus for grinding and classifying in a fluidized bed (US Patent US 2004/251330A1, B02C 1/00, FLUIDIZED BED PULVERIZING AND CLASSIFYING APPARATUS, AND METHOD OF PULVERIZING AND CLASSIFYING SOLIDS, Mutsumi Takahashi , Nobuyasu Makino, Fumitoshi Murakami, Makoto Hirai, Dec. 16, 2004), having an apparatus that includes a grinding section, a grinding section with nozzles, a classification section located above the grinding section, including a centrifugal classifier, a fluidized bed.

Недостатком прототипа является невозможность осуществления процесса избирательного измельчения целевых компонентов из смеси разнопрочных компонентов и низкая степень их извлечения.The disadvantage of the prototype is the impossibility of carrying out the process of selective grinding of the target components from a mixture of different strength components and a low degree of their extraction.

Техническим результатом является возможность осуществления процесса избирательного измельчения целевых компонентов из смеси разнопрочных компонентов и повышение степени извлечения наименее прочных целевых компонентов при избирательном измельчении смеси разнопрочных компонентов.The technical result is the possibility of carrying out the process of selective grinding of target components from a mixture of components with different strengths and increasing the degree of extraction of the least durable target components during selective grinding of a mixture of components with different strengths.

Указанный результат достигается тем, что в способе избирательного измельчения наименее прочных компонентов из многокомпонентной смеси твердых сыпучих материалов, заключающемся в истечении энергоносителя из сопел для измельчения многокомпонентной смеси в аппарате и сортировке измельченного порошка с помощью центробежного классификатора, установленного в аппарате, согласно изобретению, смесь компонентов различной прочности измельчают в противоточных струях каскада аппаратов, при этом оптимальные скорости движения частиц в зонах столкновения противоточных струй устанавливают равными значениям критических скоростей разрушения компонентов, которые подвергают избирательному разрушению, сталкивая частицы в противоточных струях, образуя осколки неправильной формы и интенсивно истирая их в объеме псевдоожиженного слоя, используя в качестве мелющих тел частицы более прочных компонентов, при этом скорость подачи энергоносителя для следующего после первого второго по прочности компонента увеличивают на множитель, равный отношению второго к первому пределов прочности измельчаемых компонентов.This result is achieved by the fact that in the method of selective grinding of the least durable components from a multicomponent mixture of solid bulk materials, which consists in the flow of energy from the nozzles for grinding the multicomponent mixture in the apparatus and sorting the crushed powder using a centrifugal classifier installed in the apparatus, according to the invention, the mixture of components of various strengths are crushed in countercurrent jets of a cascade of apparatuses, while the optimal particle velocities in the zones of collision of countercurrent jets are set equal to the values of the critical rates of destruction of the components, which are subjected to selective destruction by colliding particles in countercurrent jets, forming fragments of irregular shape and intensively attriting them in the fluidized volume. layer, using particles of stronger components as grinding media, while the energy carrier supply rate for the next after the first component, the second in strength, increases ut by a factor equal to the ratio of the second to the first ultimate strength of the crushed components.

Указанный результат достигается тем, что устройство для избирательного измельчения наименее прочных компонентов из многокомпонентной смеси твердых сыпучих материалов, имеющее аппараты, которые включают секцию измельчения, секцию классификации, расположенную над секцией измельчения, включающую центробежные классификаторы, согласно изобретению, выполнено в виде каскада из трех аппаратов, последовательно расположенных один под другими и соединенных патрубками перетока наиболее прочных частиц в смеси из первого аппарата во второй, из второго, соответственно, в третий, при этом патрубки перетока выполнены в нижней точке плоских днищ, причем днища наклонены под углом 3°-5° к вертикальной оси аппаратов, относительно которых вверх и в радиальном направлении от оси сопел подачи энергоносителя на расстоянии не более 50 мм расположены накопительные карманы для накопления твердых частиц большей концентрации по сравнению с концентрацией твердой фазы в псевдоожиженном слое и для исключения застойных зон, которые выполнены в виде углублений в форме усеченного конуса.This result is achieved by the fact that the device for selective grinding of the least durable components from a multicomponent mixture of solid bulk materials, having apparatuses that include a grinding section, a classification section located above the grinding section, including centrifugal classifiers, according to the invention , is made in the form of a cascade of three apparatuses , successively located one below the other and connected by overflow pipes of the most durable particles in the mixture from the first apparatus to the second, from the second, respectively, to the third, while the overflow pipes are made at the lowest point of the flat bottoms, and the bottoms are inclined at an angle of 3 ° -5 ° to the vertical axis of the apparatus, relative to which storage pockets are located upwards and in the radial direction from the axis of the energy carrier supply nozzles at a distance of not more than 50 mm for the accumulation of solid particles of a higher concentration compared to the concentration of the solid phase in the fluidized bed and to eliminate stagnation x zones, which are made in the form of recesses in the form of a truncated cone.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства, на фиг.2 - разрез устройства по А-А.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the device, figure 2 - section of the device along A-A.

Устройство содержит бункер 1 исходного многокомпонентного материала со шнековым питателем 2 для непрерывной подачи смеси измельчаемых компонентов, который установлен выше уровня аппаратов 3, 4, 5. Каждый аппарат имеет наклонное под углом 3°-5° к вертикальной оси аппарата плоское днище 6, относительно которого вверх и в радиальном направлении от оси сопел 7 подачи энергоносителя на расстоянии не более 50 мм расположены накопительные карманы 8 для накопления твердых частиц большей концентрации по сравнению с концентрацией твердой фазы в псевдоожиженном слое и для исключения застойных зон, которые выполнены в виде углублений в форме усеченного конуса. Для классификации измельченного материала в верхней части аппаратов 3, 4 ,5 установлены центробежные классификаторы 9, 10, 11, которые соединены с патрубками 12 выхода измельченного продукта. Аппараты 3, 4, 5 соединены патрубками перетока 13 неизмельченных материалов, в которые вмонтированы патрубки 14 для дополнительной подачи энергоносителя. В нижней части аппарата 5 установлен патрубок выгрузки 15 неизмельченных материалов, в который вмонтирован патрубок 14 для дополнительной подачи энергоносителя.The device contains a bin 1 of the original multi-component material with a screw feeder 2 for continuous supply of a mixture of crushed components, which is installed above the level of the apparatuses 3, 4, 5. Each apparatus has a flat bottom 6 inclined at an angle of 3°-5° to the vertical axis of the apparatus, relative to which up and in the radial direction from the axis of the nozzles 7 for supplying the energy carrier at a distance of not more than 50 mm, storage pockets 8 are located for the accumulation of solid particles of a higher concentration compared to the concentration of the solid phase in the fluidized bed and to exclude stagnant zones, which are made in the form of recesses in the form of a truncated cone. To classify the crushed material, centrifugal classifiers 9, 10, 11 are installed in the upper part of the devices 3, 4, 5, which are connected to the nozzles 12 for the output of the crushed product. Apparatuses 3, 4, 5 are connected by overflow pipes 13 of unground materials, into which pipes 14 are mounted for additional supply of energy carrier. In the lower part of the apparatus 5 there is an outlet pipe 15 for unground materials, into which a pipe 14 is mounted for additional supply of energy carrier.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Исходный материал, состоящий из многокомпонентной смеси твердых частиц, из бункера 1 шнековым питателем 2 непрерывно подается в аппарат 3, где подхватывается и разгоняется во встречных потоках энергоносителя, истекающего из четырех сопел 7. При соударении в зонах струйного ударного измельчения материал измельчается и выбрасывается фонтаном энергоносителя в псевдоожиженный слой. Разрушается наименее прочный компонент смеси, для чего рассчитывают скорость подачи энергоносителя

Figure 00000001
в первом аппарате 3 каскада. Измельченные частицы поступают в центробежный классификатор 9. Тонкодисперсный материал удаляют через патрубок выхода 12. Неизмельченные частицы возвращаются в накопительные карманы 8 секции измельчения, где снова подхватываются потоком энергоносителя для повторного столкновения во встречных потоках. Использование накопительных карманов 8 позволяет увеличить концентрацию измельчаемых частиц во встречных струях энергоносителя и повысить вероятность измельчения при столкновении. Более прочные компоненты смеси не измельчаются в первом аппарате 3 каскада, и направляются по наклонному под углом 3°-5° к вертикальной оси аппарата плоскому днищу 6 через патрубок перетока 13 в аппарат 4. Для предотвращения зависания материала в патрубке перетока 13 установлен патрубок 14 для дополнительной подачи энергоносителя. Процессы измельчения и классификации происходят аналогично процессам в первом аппарате 3. Во втором аппарате 4 будет избирательно измельчаться следующий по прочности компонент смеси.The initial material, consisting of a multicomponent mixture of solid particles, is continuously fed from the hopper 1 by a screw feeder 2 into the apparatus 3, where it is picked up and accelerated in the oncoming flows of the energy carrier flowing out of four nozzles 7. Upon impact in the zones of jet impact grinding, the material is crushed and ejected by the energy carrier fountain into the fluidized bed. The least durable component of the mixture is destroyed, for which the energy carrier supply rate is calculated
Figure 00000001
in the first apparatus there are 3 cascades. The crushed particles enter the centrifugal classifier 9. The fine material is removed through the outlet pipe 12. The unground particles return to the storage pockets 8 of the grinding section, where they are again picked up by the energy carrier flow for re-collision in oncoming flows. The use of storage pockets 8 makes it possible to increase the concentration of crushed particles in the oncoming jets of the energy carrier and to increase the probability of crushing in a collision. The stronger components of the mixture are not crushed in the first apparatus 3 of the cascade, and are directed along a flat bottom 6 inclined at an angle of 3°-5° to the vertical axis of the apparatus through the overflow pipe 13 into the apparatus 4. To prevent the material from hanging in the overflow pipe 13, a pipe 14 is installed for additional energy supply. The grinding and classification processes are similar to the processes in the first apparatus 3. In the second apparatus 4, the next strongest component of the mixture will be selectively ground.

Если для первого компонента мы выбираем скорость истечения равную

Figure 00000002
, то во втором аппарате 4 при избирательном измельчении следующего по прочности компонента смеси скорость необходимо увеличить на множитель, равный отношению второго к первому пределов прочности измельчаемых компонентов:If for the first component we choose an outflow velocity equal to
Figure 00000002
, then in the second apparatus 4, during selective grinding of the next component of the mixture in terms of strength, the speed must be increased by a factor equal to the ratio of the second to the first ultimate strength of the crushed components:

Figure 00000003
.
Figure 00000003
.

Скорость подачи энергоносителя или скорость истечения струй из сопел 7 регулируют расходом энергоносителя путем регулирования движения вверх или вниз запорного устройства задвижки. Скорость вращения роторов центробежных классификаторов 9, 10, 11 регулируют в зависимости от размеров частиц получаемой тонкодисперсной смеси. Более прочные компоненты смеси не измельчают во втором аппарате каскада и направляют по наклонному под углом 3°-5° к вертикальной оси аппарата плоскому днищу 6 через патрубок перетока 13 в аппарат 5. Процессы измельчения и классификации происходят аналогично процессам в первом и втором аппаратах 3, 4. Неизмельченные частицы удаляют через выгрузочный патрубок 15.The feed rate of the energy carrier or the speed of the outflow of the jets from the nozzles 7 is controlled by the flow rate of the energy carrier by adjusting the upward or downward movement of the valve locking device. The speed of rotation of the rotors of the centrifugal classifiers 9, 10, 11 is controlled depending on the particle size of the resulting fine mixture. The stronger components of the mixture are not crushed in the second apparatus of the cascade and are directed along an inclined at an angle of 3°-5° to the vertical axis of the apparatus to the flat bottom 6 through the overflow pipe 13 into the apparatus 5. The processes of grinding and classification occur similarly to the processes in the first and second apparatuses 3, 4. Unground particles are removed through the discharge pipe 15.

Способ избирательного измельчения многокомпонентной смеси в предлагаемом изобретении осуществляют следующим образом.The method of selective grinding of a multicomponent mixture in the present invention is carried out as follows.

Многокомпонентную смесь твердых компонентов различной прочности непрерывно подают в первый аппарат 3 заявляемого устройства - многоступенчатого струйного измельчителя с псевдоожиженным слоем, который в отличие от существующих струйных измельчителей имеет в зонах подачи энергоносителя накопительные карманы 8, в которых концентрация твердых частиц в 1,5-1,7 раза выше концентрации твердых частиц в объеме псевдоожиженного слоя, что приводит к повышению концентрации твердых частиц во встречных струях и к увеличению производительности струйных измельчителей по тонкодисперсному продукту при тех же расходах энергоносителя. В каждом аппарате 3, 4, 5 многоступенчатого измельчителя устанавливают оптимальную скорость соударения частиц для одного из измельчаемых компонентов многокомпонентной смеси, равную критической скорости разрушения его частиц. (Под критической скоростью разрушения понимается 50% вероятность разрушения частиц данного компонента, которая пропорциональна статической прочности на сжатие измельченного материала). Критическую скорость ударного разрушения частиц обычно определяют экспериментально путем однократного ударного нагружения десятков тысяч частиц при разных скоростях удара и измеряя вероятность их разрушения. Возможно воспользоваться эмпирическими уравнениями, в которых критическая скорость ударного разрушения связана с прочностью измельчаемого материала и размером измельчаемых частиц. В статье (Блиничев В.Н., Постникова И.В., Фролов С.Г. Расчет процесса измельчения частиц при их столкновении в противоточных струях // Изв. вузов. Химия и хим. технология. - 2011. - Т. 54, вып. 4. - с. 101 - 103) нами было показано, что критическая скорость ударного разрушения пропорциональна статической прочности на сжатие материала частиц. Поэтому при избирательном измельчении во втором аппарате 4 более прочного компонента смеси по сравнению с прочностью измельченного компонента в первом аппарате 3 скорость истечения энергоносителя повышают на величину, равную отношению прочности второго избирательно измельченного компонента, к первому

Figure 00000004
.A multicomponent mixture of solid components of various strengths is continuously fed into the first apparatus 3 of the proposed device - a multi-stage jet grinder with a fluidized bed, which, unlike existing jet grinders, has storage pockets 8 in the energy carrier supply zones, in which the concentration of solid particles is 1.5-1, 7 times higher than the concentration of solid particles in the volume of the fluidized bed, which leads to an increase in the concentration of solid particles in the oncoming jets and to an increase in the performance of jet grinders for a fine product at the same energy costs. In each apparatus 3, 4, 5 of the multistage grinder, the optimum particle impact rate for one of the crushed components of the multicomponent mixture is set equal to the critical rate of destruction of its particles. (Critical failure rate refers to the 50% probability of failure of the particles of a given component, which is proportional to the static compressive strength of the crushed material). The critical rate of impact destruction of particles is usually determined experimentally by single impact loading of tens of thousands of particles at different impact velocities and by measuring the probability of their destruction. It is possible to use empirical equations in which the critical impact fracture rate is related to the strength of the crushed material and the size of the crushed particles. In the article (Blinichev V.N., Postnikova I.V., Frolov S.G. Calculation of the process of grinding particles during their collision in countercurrent jets // Bulletin of universities. Chemistry and chemical technology. - 2011. - V. 54, 4. - pp. 101 - 103) we have shown that the critical impact fracture rate is proportional to the static compressive strength of the particle material. Therefore, during selective grinding in the second apparatus 4 of a stronger component of the mixture compared to the strength of the crushed component in the first apparatus 3, the energy carrier outflow rate is increased by an amount equal to the ratio of the strength of the second selectively crushed component to the first
Figure 00000004
.

При ударном разрушении наименее прочного материала образуются осколки неправильной формы, которые легко истираются в объеме псевдоожиженного слоя, при этом частицы более прочных компонентов служат мелющими телами. Образующиеся тонкодисперсные частицы в зонах столкновения струй и в объеме псевдоожиженного слоя выносятся потоком энергоносителя в центробежный классификатор 9, 10, 11, где отделяются и возвращаются в слой наиболее крупные частицы, а тонкодисперсный продукт направляется из центробежного классификатора, скорость вращения ротора которого регулируют в зависимости от размеров частиц получаемой тонкодисперсной смеси, в циклон и фильтр для отделения от энергоносителя.During impact destruction of the least durable material, fragments of irregular shape are formed, which are easily abraded in the volume of the fluidized bed, while particles of stronger components serve as grinding media. The resulting fine particles in the jet collision zones and in the volume of the fluidized bed are carried by the energy carrier flow to the centrifugal classifier 9, 10, 11, where the largest particles are separated and returned to the bed, and the fine product is sent from the centrifugal classifier, the rotor speed of which is controlled depending on particle sizes of the resulting finely dispersed mixture, into a cyclone and a filter for separating from the energy carrier.

В первом аппарате поддерживается время пребывания измельченных частиц, достаточное для вывода из него в виде тонкодисперсного продукта не менее 90% наименее прочного целевого компонента, которое равно отношению объема слоя к производительности аппарата

Figure 00000005
. Наиболее прочные компоненты непрерывно выводятся через патрубок перетока 13 во второй аппарат многоступенчатого измельчителя при подаче в патрубок 14 регулируемого расхода энергоносителя для отдувки тонкодисперсных частиц наименее прочного первого компонента, подвергаемого избирательному измельчению.In the first apparatus, the residence time of the crushed particles is maintained, sufficient to remove from it in the form of a finely dispersed product at least 90% of the least durable target component, which is equal to the ratio of the layer volume to the productivity of the apparatus
Figure 00000005
. The most durable components are continuously discharged through the overflow pipe 13 into the second apparatus of the multi-stage grinder when the energy carrier is supplied to the pipe 14 with an adjustable flow rate for blowing off fine particles of the least durable first component subjected to selective grinding.

Способ избирательного измельчения следующего по прочности компонента во втором аппарате многоступенчатого измельчителя осуществляют аналогично, как в первом аппарате, но оптимальные скорости соударения частиц увеличивают на величину, пропорциональную отношению прочностей на сжатие второго компонента, подвергаемого избирательному измельчению к прочности первого компонента.The method of selective grinding of the next strongest component in the second apparatus of the multistage grinder is carried out similarly as in the first apparatus, but the optimal particle impact rates are increased by an amount proportional to the ratio of the compressive strengths of the second component subjected to selective grinding to the strength of the first component.

В третьем аппарате многоступенчатого измельчителя происходит доизмельчение первых двух целевых компонентов смеси с непрерывным выводом наиболее прочных компонентов в виде породы с целью обогащения первых двух компонентов уже на стадии измельчения. Процесс измельчения осуществляют аналогично как в первом и во втором аппарате со скоростью соударения частиц равной средней скорости соударения в первых двух аппаратах

Figure 00000006
. Неизмельченные частицы удаляют через выгрузочный патрубок 15.In the third apparatus of the multi-stage grinder, the first two target components of the mixture are regrinded with the continuous withdrawal of the most durable components in the form of rock in order to enrich the first two components already at the grinding stage. The grinding process is carried out in the same way as in the first and second apparatuses with a particle impact velocity equal to the average impact velocity in the first two apparatuses.
Figure 00000006
. Unground particles are removed through the discharge pipe 15.

Пример. Избирательное измельчение многокомпонентной смеси частиц со средним размером 5 мм выполняли на примере компонентов апатит-нефелиновой руды Хибинского месторождения. Исходный состав многокомпонентной смеси представлен в таблице 1.Example. Selective grinding of a multicomponent mixture of particles with an average size of 5 mm was performed on the example of the components of the apatite-nepheline ore of the Khibiny deposit. The initial composition of the multicomponent mixture is presented in Table 1.

Таблица 1Table 1 Исходный состав измельчаемой многокомпонентной смесиThe initial composition of the crushed multicomponent mixture КомпонентComponent Массовый процент, %Mass percent, % Прочность на сжатие, МПаCompressive strength, MPa Плотность, кг/мDensity, kg/m 33 ФторапатитFluorapatite 36,836.8 5555 31203120 НефелинNepheline 36,436.4 110110 26102610 АльбитAlbite 6,96.9 150150 26002600 ЭгиринAegirine 12,112.1 190190 35503550 МусковитMuscovite 7,47.4 410410 28302830 ТитанитTitanite 0,40.4 120120 35403540

Избирательное измельчение проводилось при оптимально выбранных скоростях столкновения частиц в струях с целью выделения того или иного компонента из многокомпонентной смеси. Для первого компонента - фторапатита критическая скорость столкновения частиц в противоточных струях в первом аппарате рассчитывалась из уравнения:Selective grinding was carried out at optimally selected particle collision velocities in jets in order to isolate one or another component from a multicomponent mixture. For the first component, fluorapatite, the critical particle collision velocity in countercurrent jets in the first apparatus was calculated from the equation:

Figure 00000007
Figure 00000007

Достаточная критическая скорость столкновения частиц достигалась путем их разгона в потоке энергоносителя, истекающего из сопел со скоростью 180 м/с. Скорость движения частиц в струйном потоке рассчитывалась по дискретной математической модели (С.В. Воробьев, И.В. Постникова, В.Н. Блиничев. Определение скорости и концентрации частиц твердой фазы в турбулентной струе газа, погруженной в псевдоожиженный слой // Российский химический журнал. - 2019. - № 3-4, т. LXIII. - С. 31-41).A sufficient critical particle collision velocity was achieved by accelerating them in the energy carrier flow flowing out of the nozzles at a speed of 180 m/s. The velocity of particles in a jet stream was calculated using a discrete mathematical model (S.V. Vorobyov, I.V. Postnikova, V.N. Blinichev. Determination of the velocity and concentration of particles of a solid phase in a turbulent gas jet immersed in a fluidized bed // Russian Chemical Journal. - 2019. - No. 3-4, vol. LXIII. - P. 31-41).

В таблице 2 представлен состав тонкодисперсного продукта, выносимого энергоносителем из первого аппарата заявляемого устройства во второй.Table 2 shows the composition of the finely dispersed product carried by the energy carrier from the first apparatus of the proposed device to the second.

Таблица 2table 2 Массовый процент компонентов в продукте избирательного измельчения многокомпонентной смеси и коэффициент извлечения целевых компонентов в первом аппаратеMass percentage of components in the product of selective grinding of a multicomponent mixture and the extraction ratio of the target components in the first apparatus КомпонентComponent Массовый процент, %Mass percent, % Коэффициент извлечения, %Recovery factor, % ФторапатитFluorapatite 47,247.2 8080 НефелинNepheline 33,133.1 56,556.5 ЭгиринAegirine 5,65.6 -- МусковитMuscovite 9,99.9 -- АльбитAlbite 3,83.8 -- ТитанитTitanite 0,40.4 --

Во втором аппарате при избирательном измельчении нефелина скорость истечения энергоносителя была увеличена на множитель, равный отношению пределов прочности:In the second apparatus, during selective grinding of nepheline, the energy carrier outflow rate was increased by a factor equal to the ratio of tensile strengths:

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

В таблице 3 представлен состав тонкодисперсного продукта, выносимого энергоносителем из второго аппарата заявляемого устройства в третий.Table 3 shows the composition of the finely dispersed product carried by the energy carrier from the second apparatus of the proposed device to the third.

Таблица 3Table 3 Массовый процент компонентов в продукте избирательного измельчения многокомпонентной смеси и коэффициент извлечения целевых компонентов во втором аппаратеMass percentage of components in the product of selective grinding of a multicomponent mixture and the extraction ratio of the target components in the second apparatus КомпонентComponent Массовый процент, %Mass percent, % Коэффициент извлечения, %Recovery factor, % ФторапатитFluorapatite 25,625.6 99,599.5 НефелинNepheline 43,443.4 91,291.2 ЭгиринAegirine 8,48.4 -- МусковитMuscovite 14,614.6 -- АльбитAlbite 7,67.6 -- ТитанитTitanite 0,40.4 --

В третьем аппарате происходит доизмельчение фторапатита и нефелина, с непрерывным выводом наиболее прочных компонентов (эгирин, мусковит, альбит, титанит), поэтому скорость истечения энергоносителя равна средней скорости соударения в первых двух аппаратах:In the third apparatus, fluorapatite and nepheline are regrinded, with a continuous withdrawal of the most durable components (aegirine, muscovite, albite, titanite), so the energy carrier outflow rate is equal to the average impact velocity in the first two apparatuses:

Figure 00000010
Figure 00000010

В таблице 4 представлен состав тонкодисперсного продукта, выносимого энергоносителем из третьего аппарата заявляемого устройства.Table 4 shows the composition of the finely dispersed product carried out by the energy carrier from the third apparatus of the proposed device.

Таблица 4Table 4 Массовый процент компонентов в продукте избирательного измельчения многокомпонентной смеси и коэффициент извлечения целевых компонентов в третьем аппаратеMass percentage of components in the product of selective grinding of a multicomponent mixture and the extraction ratio of the target components in the third apparatus КомпонентComponent Массовый процент, %Mass percent, % Коэффициент извлечения, %Recovery factor, % ФторапатитFluorapatite 0,20.2 99,999.9 НефелинNepheline 43,943.9 97,397.3 ЭгиринAegirine 13,613.6 -- МусковитMuscovite 20,720.7 -- АльбитAlbite 21,521.5 -- ТитанитTitanite 0,10.1 --

Таким образом, использование предлагаемого способа избирательного измельчения и устройства для его осуществления позволяет осуществить возможность процесса избирательного измельчения целевых компонентов из смеси разнопрочных компонентов и увеличить степень извлечения целевых компонентов при избирательном измельчении наименее прочных компонентов из исходной многокомпонентной смеси твердых сыпучих материалов.Thus, the use of the proposed method of selective grinding and a device for its implementation makes it possible to carry out the process of selective grinding of target components from a mixture of different strength components and to increase the degree of extraction of target components during selective grinding of the least durable components from an initial multicomponent mixture of solid bulk materials.

Claims (2)

1. Способ избирательного измельчения наименее прочных компонентов из многокомпонентной смеси твердых сыпучих материалов, заключающийся в истечении энергоносителя из сопел для измельчения многокомпонентной смеси в аппарате и сортировке измельченного порошка с помощью центробежного классификатора, установленного в аппарате, отличающийся тем, что смесь компонентов различной прочности измельчают в противоточных струях каскада аппаратов, при этом оптимальные скорости движения частиц в зонах столкновения противоточных струй устанавливают равными значениям критических скоростей разрушения компонентов, которые подвергают избирательному разрушению, сталкивая частицы в противоточных струях, образуя осколки неправильной формы и интенсивно истирая их в объеме псевдоожиженного слоя, используя в качестве мелющих тел частицы более прочных компонентов, при этом скорость подачи энергоносителя для следующего после первого второго по прочности компонента увеличивают на множитель, равный отношению второго к первому пределов прочности измельчаемых компонентов. 1. The method of selective grinding of the least durable components from a multicomponent mixture of solid bulk materials, which consists in the outflow of an energy carrier from nozzles for grinding a multicomponent mixture in an apparatus and sorting the crushed powder using a centrifugal classifier installed in the apparatus, characterized in that a mixture of components of different strengths is crushed into countercurrent jets of a cascade of apparatuses, while the optimal particle velocities in the zones of collision of countercurrent jets are set equal to the values of the critical rates of destruction of the components, which are subjected to selective destruction by colliding particles in countercurrent jets, forming fragments of irregular shape and intensively attriting them in the volume of the fluidized bed, using in as grinding media, particles of stronger components, while the energy supply rate for the next after the first component, the second in strength, is increased by a factor equal to the ratio of the second to the first tensile strength of the crushed components. 2. Устройство для избирательного измельчения наименее прочных компонентов из многокомпонентной смеси твердых сыпучих материалов, имеющее аппараты, содержащие секцию измельчения, секцию классификации, расположенную над секцией измельчения, включающую центробежные классификаторы, отличающееся тем, что выполнено в виде каскада из трех аппаратов, последовательно расположенных один под другими и соединенных патрубками перетока наиболее прочных частиц в смеси из первого аппарата во второй, из второго, соответственно, в третий, при этом патрубки перетока расположены в нижней точке плоских днищ, причем днища наклонены под углом 3°-5° к вертикальной оси аппаратов, относительно которых вверх и в радиальном направлении от оси сопел подачи энергоносителя на расстоянии не более 50 мм расположены накопительные карманы для накопления твердых частиц большей концентрации по сравнению с концентрацией твердой фазы в псевдоожиженном слое и для исключения застойных зон, которые выполнены в виде углублений в форме усеченного конуса.2. A device for selective grinding of the least durable components from a multicomponent mixture of solid bulk materials, having apparatuses containing a grinding section, a classification section located above the grinding section, including centrifugal classifiers, characterized in that it is made in the form of a cascade of three apparatuses, one in series. under the other and connected by overflow pipes of the most durable particles in the mixture from the first apparatus to the second, from the second, respectively, to the third, while the overflow pipes are located at the lowest point of the flat bottoms, and the bottoms are inclined at an angle of 3°-5° to the vertical axis of the apparatus , relative to which storage pockets are located upwards and in the radial direction from the axis of the energy carrier supply nozzles at a distance of not more than 50 mm for the accumulation of solid particles of a higher concentration compared to the concentration of the solid phase in the fluidized bed and to exclude stagnant zones, which are made in the form of recesses in the shape of a truncated cone.
RU2022108722A 2022-04-01 Method for selective grinding of lost strength components from multicomponent mixture of solid loose materials and device for its implementation RU2784084C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2784084C1 true RU2784084C1 (en) 2022-11-23

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1556736A1 (en) * 1988-01-04 1990-04-15 Белорусский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института галургии Method of selective disintegrating ore
JP2904404B2 (en) * 1995-02-15 1999-06-14 株式会社栗本鐵工所 Crusher classifier
US7032849B2 (en) * 2003-01-23 2006-04-25 Ricoh Company, Ltd. Fluidized bed pulverizing and classifying apparatus, and method of pulverizing and classifying solids
US7278595B2 (en) * 2001-09-03 2007-10-09 Seishin Enterprise Co., Ltd. Particle feed apparatus for jet mill

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1556736A1 (en) * 1988-01-04 1990-04-15 Белорусский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института галургии Method of selective disintegrating ore
JP2904404B2 (en) * 1995-02-15 1999-06-14 株式会社栗本鐵工所 Crusher classifier
US7278595B2 (en) * 2001-09-03 2007-10-09 Seishin Enterprise Co., Ltd. Particle feed apparatus for jet mill
US7032849B2 (en) * 2003-01-23 2006-04-25 Ricoh Company, Ltd. Fluidized bed pulverizing and classifying apparatus, and method of pulverizing and classifying solids
US7156331B2 (en) * 2003-01-23 2007-01-02 Ricoh Company, Ltd. Fluidized bed pulverizing and classifying apparatus, and method of pulverizing and classifying solids

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shapiro et al. Air classification of solid particles: a review
AU2018201257B2 (en) Method and apparatus for washing and grading sand and aggregate
US3975263A (en) Material separation apparatus and method
US9562322B1 (en) Fibrous material reprocessing
JP2006231125A (en) Shell powder production system
Stepanenko et al. Research of the process of air separation of grain material in a vertical zigzag channel
US3782643A (en) Apparatus for conditioning a granular material
RU2784084C1 (en) Method for selective grinding of lost strength components from multicomponent mixture of solid loose materials and device for its implementation
WO1987007187A1 (en) Separation method and apparatus
US3062458A (en) Ore upgrader
US4019688A (en) Device for treating loose materials
CN107175153A (en) A kind of ball mill device
US7506764B2 (en) Apparatus and method for separating/mixing particles/fluids
US688229A (en) Ball grinding-mill.
CN100563977C (en) The separation method of mixed waste plastic
Ponomarev et al. Technical solution for the disposal of solid slag from metallurgical plants with production of abrasive powders
RU225353U1 (en) Counterflow Fluidized Bed Jet Mill
JPH08299836A (en) Fluidized bed classifier and crushing equipment equipped with it
US548377A (en) lovett
RU2834742C1 (en) Method and device for grinding dispersed materials
US20210198766A1 (en) System and method for dry ablation benefication of ore
KR0167010B1 (en) Grinding method of fine powder using compressive fluid and apparatus
RU2758280C1 (en) Air classifier of bulk materials
US3173620A (en) Impact mill
Weigel et al. Development of an air classifier for the classification of crushed aggregates