CN102933305A - 研磨至少含有钙和金属杂质的矿物材料的方法和适于研磨所述含钙和金属杂质的矿物材料的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及研磨至少含有钙和金属杂质的矿物材料(10)的方法，该方法在包含研磨机(2)和粒度选择装置的设备(1)中实施，所述粒度选择装置被称为能将材料分成两个级分的选择装置(3)。该方法包括以下步骤：用所述研磨机通过压制材料床来研磨所述矿物材料，获得研磨材料，用所述选择装置将所述研磨材料分成细级分和粗级分，所述粗级分(13)返回到研磨机(2)进行进一步的研磨步骤。根据本发明，至少部分所述研磨材料进行用于将金属杂质从矿物材料中分离的分拣操作。本发明还涉及所述设备。该方法和设备特别地用于生产水硬性粘结剂，例如水泥。

Description

研磨至少含有钙和金属杂质的矿物材料的方法和适于研磨所述含钙和金属杂质的矿物材料的设备
技术领域
本发明涉及从至少含有钙和金属杂质的矿物材料获得用于生产水硬性粘结剂的细级分的方法，以及适于研磨所述包含钙和金属材料的矿物材料的设备。
本发明发现了用于生产水硬性粘结剂例如水泥的特殊应用，特别是从来自冶金工业的矿渣中。
背景技术
在生产水硬性水泥中，使用石灰的常规方法存在放出大量CO2至空气中和以燃料形式消耗大量能量的缺点。
高钙含量的其他材料可以用于生产水硬性粘结剂。其中，来自冶金工业的矿渣是可通过制造水硬性水泥被再加工的原料的来源，从而避免了上述缺点。将这种矿渣用于制造水泥也使处理来自冶金工业的废料成为可能。
然而，在其生产过程中，矿渣产生不同粒度的金属颗粒，在水泥中存在不同粒度的金属颗粒，尤其是如果粗颗粒留在产品中，可能会降低其性能。当用于生产水泥的研磨机是球磨机时，金属颗粒会在研磨过程中通过滚珠间的碰撞而破碎。
因为在最终产品中它们的小粒度，它们的存在不会损害水泥的质量。然而，球磨机与其他通过压制材料床来操作的研磨机相比能效低，且消耗后者所需能量的约两倍。
一种通过材料床压制来操作的研磨机的例子在文献EP0486371中被公开。在该文献中的研磨机包括由圆筒内壁形成的大致水平的被旋转运动地驱动的环形轨道，和够在所述轨道上滚动的滚筒。
当圆筒被设置为旋转时，材料在滚筒和圆筒内壁之间被研磨、压制。
然而，因为金属颗粒的高延展性，压制研磨不能使金属颗粒完全破碎。因此，粗金属颗粒仍然存在于离开研磨机的材料中，或堆积在研磨机自身内。
通常在研磨机的输入处存在磁性分离步骤。该步骤的作用是阻止可能通过材料的压制损坏研磨机轮(滚筒)的大的磁性元素进入。
然而，该磁性分离步骤不能消除在矿渣碎片中所包含的金属级分。
也由文献WO 97/14760中了解到一种主要由氧化铁构成的粒度在100μm和600μm之间的磨料制品、其用途、其生产方法及由矿渣生产二次金属颗粒产品的方法。该方法的目的是获得具有特殊应用，例如作为研磨添加剂或用于生产道渣的二次金属颗粒产品。
该方法旨在选择矿渣中的大多数金属部分，并依次包括如下步骤：
-将矿渣进料至研磨机中，
-在研磨机中研磨矿渣，获得研磨材料，
-在吹风条件下分拣所述研磨材料，从而从第一细级分中分离出大部分金属级分，
-磁性分拣所述大部分金属级分，从而从精制产品中分离出非磁性产品，
-在吹风条件下分拣精制产品，从而从第二细级分中分离出包含多种截然不同粒度的金属颗粒，
这种方法有可能选择出材料中的大部分金属部分，但是不适合于满意地提取留残余地包含在矿物材料中的金属杂质。
发明内容
本发明的目的是通过提出从至少含有钙和金属杂质的矿物材料中获得用于生产水硬性粘结剂的细级分的方法来克服上述缺点，从而使获得提高质量的适合用于生产水硬性粘结剂的最终产品成为可能。
本发明的另一目的是提出适合实施上述方法的装置。
本发明的其他目的和优点将在仅作为说明性给出的而非限制目的的说明过程中示出。
本发明首先涉及从至少含有钙和金属杂质的矿物材料中获得用于生产水硬性粘结剂的细级分的方法。所述方法在包括研磨机和粒度选择装置的设备中实施，所述粒度选择装置被称作选择装置，能够将材料分离为两个级分。
所述方法包括如下步骤：
-提供所述矿物材料，其包含全部或部分来自冶金工业的矿渣，
-通过用研磨机进行材料床压制来研磨所述矿物材料，获得研磨材料，
-用所述选择装置将所述研磨材料分离为所述细级分和粗级分，
-使所述粗级分返回到所述研磨机中，以进行进一步的研磨步骤。
根据本发明，通过使研磨材料的至少一部分经受用于从矿物材料中分离金属杂质的磁性分拣来提取金属杂质，所述分拣在所述选择装置的下游和所述研磨机的上游的粗级分中进行，或在分离所述研磨材料之前在所述研磨机和所述选择装置之间进行。根据任选特征单独或组合进行：
-所述分拣发生在所述选择装置的下游和所述研磨机的上游的粗级分中，分拣的矿物材料返回到所述研磨机，分拣的金属材料被排出；
-所述粗级分按重量计占来自所述研磨机的所述研磨材料的至少80％；
-一部分新鲜矿物材料直接供给所述选择装置；
-所述细级分构成最终产品；
-所述选择装置至少由装有旋转器的动态分离器组成；
-除了所述动态分离器外，所述选择装置包含主要由上升管构成的静态分离器，从所述静态分离器排出的细材料进料到所述动态分离器入口；
-所述静态分离器实现大于1毫米的粒度分离，所述动态分离器实现粒度小于100微米的粒度分离；
-所述矿物材料是来自冶金工业的矿渣和矿物质的混合物，所述矿物质按重量计最高能为来自冶金工业的矿渣的20％。
本发明还涉及适合于研磨至少含有钙和金属杂质的金属材料的设备，其包括：
-研磨机和粒度分离装置，所述粒度分离装置被称为选择装置，能够将材料分离为两个级分，一种细级分和另一种粗级分，所述选择装置包括装有旋转器，特别是带有垂直轴的动态分离器，在所述垂直轴的外围装有叶片，所述选择装置能够通过使颗粒经受相反的力根据粒度分离颗粒，首先是所述旋转器的旋转产生的趋于排斥颗粒的力，以及其次是通过向所述旋转器中心吸气的速度产生的吸引力，
-第一输送装置，用于将从所述研磨机排出的所述研磨材料输送至所述选择装置的入口，
-第二输送装置，用于将从所述选择装置排出的所述粗级分输送至所述研磨机的入口，
根据本发明，所述设备还具有与所述第一输送装置和/或第二输送配合的磁性装置，其能够从输送材料中提取至少一些金属杂质。
根据该设备的任选特征：
-所述研磨机是水平辊式研磨机；
-除所述动态分离器外，所述选择装置包括主要由上升管构成的静态分离器，由所述静态分离器排出的细材料供给所述动态分离器的入口；
-所述磁性装置与所述第一输送装置配合；
-所述磁性装置与所述第二输送装置配合；
本发明还涉及通过实施本发明方法获得的作为最终产品的细级分用于生产水硬性粘结剂如水泥的用途或本发明的设备用于生产水硬性粘结剂如水泥的用途。
附图说明
通过结合附图阅读下列描述，将会更好地了解本发明，其中：
-图1是根据本发明研磨方法的第一实施方式的示意图；
-图2是根据本发明研磨方法的第二实施方式的实施例；
-图3是根据本发明研磨方法的第三实施方式的实施例；
-图4是根据本发明研磨方法的第四实施方式的实施例。
具体实施方式
本发明涉及研磨至少含有钙和金属杂质的矿物材料的方法。
因此所述矿物材料10可包含全部或部分来自金属工业的矿渣。例如，所述矿物材料是来自冶金工业的矿渣和矿物质(尤其是含有钙)的混合物。根据一个例子，所述矿物质按重量计最高为来自冶金工业的矿渣的20％。
研磨方法在包括研磨机2和粒度选择装置的设备1中实施，所述粒度选择装置被称为选择装置3，能将该材料分离为两个级分。
所述研磨机2可以是带有轮(或辊)的水平式研磨机。其可以是在文献EP0486371中公开的研磨机的类型，包括带水平轴的旋转圆筒和至少一个设置在圆筒内以便在圆筒内表面形成的轨道上滚动的辊，以及驱动圆筒旋转的装置。
在这种类型的研磨机里，当所述圆筒被驱动绕其轴线旋转运动时，材料在所述滚筒和所述圆筒内壁之间被研磨、压制。
所述粒度选择装置可包括装有旋转器的动态分离器4。尤其可以是文献FR2642994或文献FR2658096中所公开这种类型的动态分离器。
这种类型的动态分离器中，通过带有垂直轴的、其周围规则地分布有叶片的圆柱形或截头圆锥形旋转器进行分离。在所述叶片之间，颗粒经受相反的力，也就是首先通过旋转器旋转产生并倾向于排斥颗粒的离心力，其次通过向所述旋转器中心吸气的速度产生并倾向于由其将颗粒携带向所述气体出口的吸引力。
在这种类型的动态分离器中，对于最粗尺寸的颗粒的离心力较高，对于最小尺寸的粒子吸引力最高，这样进行所处理材料的粒度选择。因此，尺寸小于给定的选择粒度的材料被气体带向气体出口，同时尺寸大于所述给定的粒度的材料沉降并被收集。
除了所述动态分离器4外，所述选择装置可以包括主要由上升管构成的静态分离器5。在这种选择装置3中，通过两个分离阶段，从所述静态分离器5排出的细材料材料进料到所述动态分离器4的入口。
这种静态分离器5可以是申请WO2008/068432中公开的类型。这种静态分离器主要由具有上升气流的垂直管构成，所述管在其底部具有气体入口并装配有下开口和上开口以及在所述下开口和所述上开口之间的待处理材料的进料口。在这种静态分离器中，细材料凭借所述上升气流随气体通过上开口逸出，同时另一部分较粗材料不被所述气体带走，而是沉降通过下开口。
这种静态分离器还具有设置在所述下开口和所述导管进料口之间用于产生湍流的装置，尤其以大概水平的叶片形式对着气体导管的内墙固定并朝向导管中心，如在申请WO2008/068432中所开发的。
根据本发明的方法包括以下步骤：
-所述矿物材料10用研磨机2，通过材料床压制研磨，得到研磨材料11，
-通过所述选择装置3将所述研磨材料11分成细级分12(尤其是构成最终产品)和粗级分13，
-所述粗级分13返回到所述研磨机2中以进行进一步的研磨步骤。
根据本发明，使研磨材料11或13的至少一些经受用于从矿物材料中分金属杂质的分拣。
这种分拣步骤可以是磁性分拣，特别是通过设备中的多种项目实施，例如磁性探测器和磁性提取器，尤其是安装于输送机上，特别是输送待加工材料的输送带上。
所述磁性探测器通过产生用于使含有所述金属碎片的材料转移的电磁场来探测金属碎片。所述磁性提取器包括磁铁并吸引磁性颗粒以清除它们。然而，设备的后一项目不能提取处于材料床层下面的磁性颗粒。
有利的是，粗级分13可以按重量计至少占来自所述研磨机2排出的所述研磨材料的80％。这样，产生大量的循环以便材料可经过连续的多次分拣，尤其是磁性分类，从而提高分拣性能。
凭借至少四次连续的材料通过磁性分拣步骤的通道，获得令人满意的磁性级分的去除，这对应于所述研磨材料的至少80％的剩余材料的比例。
根据图1至3所示的非限制性的实施方式，所述分拣可在所述选择装置3的下游和所述研磨机2的上游的所述粗级分131中进行。分拣的矿物材料132返回到所述研磨机2，分拣的金属材料14被排出。
根据图4所示的另一实施方式，分拣步骤可在分离所述研磨材料11之前，在所述研磨机2和所述选择装置3之间实施。
根据图3所示的非限制性的实施例，所述矿物材料10的一部分102直接供给所述选择装置3。
现在，我们详细地描述图1至3的非限制性实施例。
图1示出了用材料床压制研磨机类型的研磨机2和由装有旋转器的动态分离器4构成的粒度选择装置3的研磨方法。待处理的材料10进料至所述研磨机2，进行研磨步骤，产生研磨材料11。该研磨材料11通过第一输送装置输送至所述选择装置3，所述选择装置3将研磨材料11分成细级分12(最终产品)和粗级分13。
所述粗级分13通过第二输送装置再次输送至所述研磨机2的入口。
磁性装置6和所述第二输送装置配合并从输送的材料中提取一些金属杂质。更具体地，分拣的金属材料14被排出，分拣的矿物材料132通过所述第二输送装置发送至所述研磨机2的入口。
图2示出了本发明的第二实施方式。与图1中的实施方式的区别在于矿物材料10的一部分102直接进料至所述选择装置3。
所述研磨机2由直接提供的矿物材料的一部分101和由回收的材料132制备所述研磨材料11。所述选择装置3处理全部材料11和102，并分成所述细级分12(最终产品)和所述粗级分13。所述粗级分由所述磁性装置6进行磁性分拣。分拣的金属材料14被排出，而分拣的矿物材料132被发送至所述研磨机2以进行进一步的研磨步骤。
图3标示本发明的第三实施方式，其中粒度选择步骤包括两个连续阶段5、4。
第一阶段是静态分离器5并进行对尺寸大于1毫米的大颗粒进行粒度分离，而第二阶段是装有旋转器的动态分离器4并对尺寸小于100微米的较小颗粒进行粒度分离。
具有高含量的细颗粒的原料10的一部分102被直接送至所述粒度选择步骤，更具体地，进料至所述静态分离器5的入口。所述研磨机2由直接提供给所述研磨机2的矿物材料10的一部分101和一部分回收的粗级分132制备所述研磨材料11。所述静态分离器5和所述动态分离器4一起处理材料11、102并从所述粗级分13中分出所述细级分12。
更具体地，所述粗级分13由被所述静态分离器5淘汰的粗级分16和被所述动态分离器4淘汰的粗级分15组成。
所述粗级分13通过输送装置送至所述研磨机2的入口。磁性装置6和输送装置配合，并从输送的材料中提取一些金属杂质。更具体地，磁性装置6排出分拣的金属材料14，分拣的矿物材料132送至所述研磨机2进行进一步的研磨步骤。
图4中的实施方式通过与所述第一输送装置配合的磁性装置在所述研磨机2和所述选择装置3之间的位置与图1进行区别。从所述研磨机排出的研磨材料11、111经受磁性装置6的处理，排出分拣的金属材料14，同时研磨材料11、112的另一部分送至所述选择装置3。
在图1至4的实施例方式中，所述研磨机可以是水平辊式研磨机。
第一输送装置，如带式输送机或类似物，将从研磨机2排出的研磨材料11输送至所述选择装置3的入口。
第二输送装置，如带式输送机或类似物，将从所述选择装置3排出的粗级分13输送至所述研磨机2的入口。
自然地，本领域技术人员在不脱离权利要求书所限定的本发明范围下能够想到其它的实施方式例。

Claims (15)

1.从至少含有钙和金属杂质的矿物材料(10)中得到用于生产水硬性粘结剂的细级分的方法，所述方法在包含研磨机(2)和粒度选择装置的设备(1)中实施，所述粒度选择装置被称为能够将材料分成两个级分(12，13)的选择装置(3)，所述方法包括以下步骤：
-提供所述矿物材料(10)，其包含全部或部分来自冶金工业的矿渣，
-用所述研磨机(2)通过材料床压制来研磨所述所述矿物材料(10)，获得研磨材料(11)，
-通过所述选择装置(3)将所述研磨材料(11)分成所述细级分(12)和粗级分(13)，
-使所述粗级分(13)返回到所述研磨机(2)以进行进一步的研磨步骤，
其特征在于通过使至少部分所述研磨材料经受用于从矿物材料中分离所述金属杂质的磁性分拣提取所述金属杂质，所述分拣在所述选择装置(3)的下游和所述研磨机(2)的上游的所述粗级分(13)中进行，或在分离所述研磨材料(11)之前在所述研磨机(2)和所述选择装置(3)之间进行。
2.根据权利要求1的方法，其中所述分拣在所述选择装置(3)的下游和所述研磨机(2)的上游的所述粗级分(131)中进行，分拣的矿物材料(132)返回到所述研磨机(2)，分拣的金属材料(14)被排出。
3.根据权利要求1或2的方法，其中所述粗级分(13)按重量计至少占来自所述研磨机(2)的所述研磨材料(11)的80％。
4.根据权利要求1至3任一项的方法，其中矿物材料(10)的一部分(102)直接供给所述选择装置(3)。
5.根据权利要求1至4任一项的方法，其中所述细级分(12)构成最终产品。
6.根据权利要求1至5任一项的方法，其中所述选择装置(3)至少由装有旋转器的动态分离器(4)构成。
7.根据权利要求6的方法，其中所述选择装置(3)，除了动态分离器(4)外，还包括主要由上升管构成的静态分离器(5)，从所述静态分离器排出的细材料进料至所述动态分离器(4)的入口。
8.根据权利要求7的方法，其中静态分离器(5)的实现大于1毫米的粒度分离，所述动态分离器(4)实现小于100微米的粒度分离。
9.根据权利要求1至8的方法，其中所述矿物材料是来自冶金工业的矿渣和矿物质的混合物。
10.设计用于实施根据权利要求1至9任一项的方法的设备(1)，适于研磨至少含有钙和金属杂质的矿物材料，所述设备包括：
-研磨机(2)和粒度分离装置，所述粒度分离装置被称为能将材料分成两个级分，一种细级分(12)、另一种粗级分(13)的选择装置(3)，所述选择装置(3)包含装有旋转器的动态分离器(4)，所述旋转器带有垂直轴并在其外围提供有叶片，所述选择装置能够通过使颗粒经受相反的力来根据粒度分离颗粒，首先是所述旋转器旋转产生的趋于排斥颗粒的力，其次是由向所述旋转器中心吸气的速度产生的吸引力，
-第一输送装置，用于将从所述研磨机(2)排出的所述研磨材料(11)输送至所述选择装置(3)的入口，
-第二输送装置，用于将从所述选择装置(3)排出的所述粗级分(13)输送至所述研磨机(2)的入口，
其特征在于所述设备还具有与所述第一输送装置和/或第二输送装置配合的磁性装置(6)，其能够从输送的材料(14)中提取至少一些所述金属杂质。
11.根据权利要求10的设备，其中所述研磨机(2)是水平辊式研磨机。
12.根据权利要求10或11的设备，其中所述选择装置(3)，除动态所述分离器(4)外，还包括主要由上升管构成的静态分离器(5)，从所述静态分离器排出的细材料进料至所述动态分离器(4)的入口。
13.根据权利要求10至12任一项的设备，其中所述磁性装置(6)与所述第一输送装置配合。
14.根据权利要求10至12任一项的设备，其中所述磁性装置(6)与所述第二输送装置配合。
15.由实施根据权利要求1至9的任一项的方法获得的细级分(12)作为最终产品用于生产水硬性粘结剂，例如水泥的用途，或根据权利要求10至14的任一项的设备用于生产水硬性粘结剂，例如水泥的用途。
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