CN104837561A - 高速磨碎机 - Google Patents

Abstract

一种用于矿石或颗粒材料的磨碎机，该磨碎机能够仅在一个装置中将大尺寸的矿石或颗粒材料减小为较小尺寸，所述装置包括固定的圆柱形形状的腔体(7)或隔间，所述腔体或隔间具有用于在径向位置优选垂直的供给所述材料的至少一个窗口和与所述进料窗口相对的用于径向地释放所述材料的至少一个窗口，所述装置具有在所述腔体内为所述材料提供运动的机构，其中为所述材料提供运动的所述装置是旋转盘(12)，所述旋转盘在容纳所述材料的所述固定腔体内形成空腔，所述旋转盘(12)具有优选为平坦的不平行的表面，一个表面与轴向轴垂直并且另一个表面是倾斜的，在与所述轴向轴垂直的表面上支撑地设置有驱动轴(11)，所述驱动轴提供所述旋转运动，所述盘(12)具有优选为水平方式的所述旋转轴向轴，所述倾斜表面与将要研磨的材料接触并具有提升元件(4)，该提升元件(4)通过在所述材料中引起旋转运动和沿着轴向方向的平移运动来拉动所述材料，该轴向运动使所述材料挤压固定的或可移动的壁(13)(平移和/或旋转)，所述固定的或可移动的壁设置为与所述倾斜表面相对，从而产生所述材料的摩擦、挤压、冲击和磨损机制，极大地破裂所述材料的结构并实现减小其尺寸。

Description

高速磨碎机

技术领域

本发明涉及一种矿石磨碎机，该磨碎机由腔体或静态容器构成，所述腔体或静态容器优选为具有轴向轴的圆柱形的形状，并水平设置，在所述腔体或静态容器中装有将被研磨的材料和研磨装置，通过彼此之间相互作用的矿石体(bodies)的运动而实现研磨，该运动通过优选为平坦并旋转的表面产生，该表面相对于横向平面倾斜，并具有由圆柱体限定的用于磨损的金属凹痕。当旋转并倾斜时，该表面在圆柱形腔体内为矿石和研磨装置产生平移和旋转运动，增加它们之间的相对运动，从而产生大量冲击，另一方面，床(bed)内剩下的矿石体遭受极大的挤压，由此使材料破碎，从而减小其尺寸；同时，未达到足够的能量水平以对其他材料和研磨装置形成冲击的材料以大量的相对运动滑过表面，引起磨损，该磨损也具有减小材料尺寸的目的。

因此，在该新型装置中存在同样存在于其他装置中的磨损，冲击和挤压机制，但是，在运行时它们显示出更大的力度，由此以最佳的可能方式对提供的能量进行利用，从而极大地节省能量。

应该强调的是，当倾斜表面相对于水平轴旋转时，研磨腔体的形状从上部闭合和下部打开变为与该形状颠倒180度、完全相反的结构，由此使材料快速从进料阶段流动到卸料阶段，从而增加它的处理能力。

发明应用领域

特别地，本发明涉及一种装置，该装置能够研磨材料，在金属，非金属和干燥材料的采矿业中应用。更具体地，本发明涉及一种由容器构成的装置，该容器内部包含将要研磨的材料和研磨装置，容器的几何形状允许产生材料的相对运动和研磨装置的相对运动，由此能够产生与传统磨碎机和压碎机中产生的运动几何结构类似的运动几何结构。在本发明中，当具有在水平轴上旋转的倾斜表面时完成所述运动，引起材料相对于对应静态壁的远离和接近运动，如同压碎机中产生的远离和接近运动，另一方面，由于旋转运动，矿石体以旋转方式被拉动，由此产生瀑布和级联(cascade)运动，该瀑布和级联运动与传统磨碎机中产生的瀑布和级联运动类似。相对于产业中当前普遍使用的流程，获得了极大的优势，最重要的优势是：只有一个元件进行相对运动，也就是说，大系统被最小化，因此新式磨碎机中使润滑最小化，旋转元件承受自身重量和轴向负荷，不承受将要研磨的负荷，因此，与现有的传统磨碎机相比，支撑件上的径向作用力的量级较小；另一个优势是不需要在上部区域中包括衬里，因为将要被研磨的材料很难到达所述区域。主要优势的结果是极大地降低了能量消耗，因为优选移动的元件将是要减小尺寸的材料和研磨装置。就动力系统而言，驱动系统基于电动机和/或液压发动机，电动机和/或液压发动机是非常成熟和可靠的技术。最后，额外的优势是新磨碎机具有包括在装置内的分类系统，从而节省了工厂空间等。

总之，可以说本发明是将三个过程，例如压碎，研磨和分类集成在一个装置中。

现有技术评价

数百年来，传统的粉碎系统在全世界范围内都基本上是相同的。最开始，从露天矿得到最大尺寸为1.5m的爆破的矿物，将矿物供应至初级压碎机，初级压碎机将它的尺寸减小为0.10m，随后该材料传递至二级压碎机，二级压碎机将它的尺寸减小为0.07m，然后该材料传递至三级压碎机，三级压碎机将矿物的尺寸减小为大约0.005m，从而最终将该材料供应至球磨机，将其尺寸减小为200μm(65目)。

前面提到的传统工艺经历了某些改动，结合了新式半自磨(SAG)，该工艺是这样改动的：首先，初级压碎机将矿物尺寸减小为0.2m，然后传递至半自磨SAG，然后传递至两个或三个球磨机，将材料尺寸减小为200μm(65目)。

当前有效的粉碎原理是基于钢球和矿物之间的冲击，以及矿物部分之间的冲击使矿物破碎。当具有极大重量的圆柱体围绕其旋转轴连续旋转时产生破碎过程，圆柱体的直径变化取决于磨碎机，但是，优选直径为1.5和13.5米，圆柱体容纳有研磨装置(一般为钢球)和矿物，研磨装置和矿物统称为负荷。

SAG磨的重量总共达到1500吨以上，为了移动该巨大的重量，需要大量能量。该能量的90％以上被用于移动总负荷，剩下部分被用于粉碎过程。

当前的基于磨碎机的工艺包括引入圆柱形容器，该圆柱形容器具有圆锥形盖并具有开口，开口的一侧允许引入材料，另一端允许释放材料，释放的材料具有其他尺寸(颗粒尺寸)，这种尺寸减小是通过由引入的负荷和研磨装置的运动所产生的三种机制实现的，所述机制是冲击、摩擦和挤压。

含有材料和研磨装置(球)的圆柱形容器具有凹槽，凹槽允许圆柱体在轴向轴上转动，当转动该部件时，产生了材料试图附着到圆柱形套筒(mantle)的壁上的牵引力，当重力超过并控制摩擦力时，所述附着被破坏，结果材料和研磨装置落下并冲击其他元件，从而使材料破碎，这个区域被称为急流区(cataract)。

同时，产生相对运动区域，该相对运动区域由于彼此之间的摩擦而产生大量磨损，该区域被称为级联区(cascade)，最后，在内部区域中，材料颗粒经受高水平压力，使材料弱化(微破裂)。

如果我们分析腔体的横断面，可以观察到由负荷获得的运动，颗粒和研磨装置位于截面的纵轴的一侧，这取决于磨碎机的旋转方向。举例来说，如果磨碎机的旋转方向是逆时针，则材料位于穿过磨碎机中心的纵轴的右侧。这引起负荷的偏心，因此，应该增加一个平衡该偏心的力或者力矩，由此产生恒定速度的旋转运动。由于偏心和负荷都很大，必须应用大的力矩和系统所必须具有的速度，从而产生诸如级联，急流和压力这样的效果，需要应用强大动力。可以观察到，消耗的功率未被应用到特定的材料减小过程，而是被应用到使负荷移动上，造成在空气中发现减少数量的颗粒，并且由于重力效应，它们冲击其他材料，从而使其破裂。

当前的粉碎过程还包括压碎材料阶段，该阶段在包括至少两个刚性表面的装置中执行，当引入材料时，所述刚性表面之间相对彼此进行接近和远离运动，所述表面包括材料，使材料破碎。该压碎装置具有两个优选实施方式，第一个实施方式由至少两个平坦表面组成，所述两个平坦表面的位置设置为具有初始张角，该初始张角以循环的方式变化为小量级的张角，另一方面，表面之间的这种接近由具有竖直轴向轴的两个锥体实现，两个锥体具有不同锥度，具有互相切割的轴，也就是说，它们中的一个相对于另一个倾斜，当小量级的锥体进行旋转运动时，较大量级的锥体保持固定，实现表面之间的接近，挤压矿石体，使它们破碎。

本发明保留了磨碎机和压碎机装置的精华，因为它将传统系统中的磨碎机的圆柱形套筒的旋转隔间替换为静态隔间，该静态隔间的几何结构能够更容易地产生急流，级联和压力效应。

能量只被用于移动圆柱体的轴向轴上具有凹痕的的倾斜盘，以引起材料和研磨装置的旋转运动，以及由于盘的倾斜而引起的沿着轴向方向的平移运动，通过这种方式，实现两种装置(例如压碎机和磨碎机)的综合，由于压碎过程和研磨在同一个装置中执行，从而获得了关于运行时间的实质性优势，这种情况对节能有影响，因为不需要运送材料，并且改善了矿石体在运动中的干扰过程。

专利US4222528公开了一种磨碎机，当容器的外表面和水平轴保持固定时该磨碎机与本发明相关，在其中心部分上设置有围绕它的轴旋转的元件，材料由流体拉动，该流体将材料送向旋转元件，旋转元件具有凹痕，凹痕实现材料的破裂。

专利US6789756部分与本发明相关，因为它保持外壳固定，但是，在该专利中，粉碎是通过以与竖直轴相切并围绕竖直轴的方式高速喷射流体实现的，为流体提供运动，使其涌进所有的隔间或容器，当向流体喷流引入扰动时，使内部的颗粒混乱并碰撞，通过这种方式实现材料的减小。在该磨碎机内产生很大的速度，流体始终包裹颗粒，因此实现对碰撞的吸收。就本发明而言，只考虑了固定外壳的概念，因为没有使用高压流体来移动材料。

专利US4886216公开了一种系统，该系统具有固定的外壳，外壳优选具有圆柱形的形状并具有竖直轴向轴，其内部设置有相对于外壳的同心轴，该同心轴上刚性连接有大量的盘，盘上径向设置有磨损元件，每个盘限定一个研磨腔体，材料在由于重力作用而向卸料级位移时尺寸减小。

专利US5950939公开了一种圆锥压碎机的典型结构，该圆锥压碎机具有竖直轴，其具有固定锥体，固定锥体的上部直径大于下部直径，形状为空腔。另一个小直径的锥体倒置，被引入到固定锥体中，留下足够的空间使材料能够排出，通过重力效应传递，并通过下部离开。上部锥体旋转并铰接在其上部，随着上部锥体的轴的倾斜，锥体的壁之间靠近和远离。

现有技术中专利的区别性特征是它们采用一个或多个腔体，这些腔体具有或不具有流体，并且包括颗粒，当颗粒由于壁或流体的拉动效应而获得速度时，并考虑到流体的性质(其根据时间变化)，颗粒相互之间以及颗粒在固定和/或可移动表面上互相碰撞，从而使材料破裂。

附图说明

图1显示了一个示例，该示例总体上显示了本发明。

图2显示了组件的整个横截面，表现出了区域和不同部件。

图3显示了主要部件的截面图，能够看到内部区域的更多细节，以及送料级和卸载级。

图4显示了最大进料孔径条件下设备内的流动的细节。

图5显示了最大卸料条件下设备内的流动的细节。

具体实施方式

本发明的理念是使用静态腔体，在该静态腔体内部设置有旋转倾斜盘，该旋转倾斜盘为材料提供运动，并且为了改善粉碎，增加了研磨装置，实现了压碎机和磨碎机之间的组合。

该磨碎机在高速运转时的更重要的技术影响是它的外壳不旋转，材料的旋转运动和平移运动结合在一起，从而通过挤压同时产生磨损和破裂。在引入研磨装置(例如，球)的情况下，它们的运动与传统磨碎机中发生的运动类似，为工艺增加了冲击机制。

为了使装置具有更多功能，为装置提供一系列附件，这些附件极大地改善了它的功能。

-由于容器是固定的，进料的供给通过位于上部的进料隔间执行，该进料隔间使用重力作为运输源，进料隔间直接连接至容器，从而避免材料泄露，因为它们之间不像目前经常发生的那样产生相对运动。

-材料的卸料通过增加网格在上部执行，网格的尺寸设置为允许进行充分分类并快速释放小尺寸材料，因为这种材料由内部存在的流体拉动。喷射出的流体使穿过分类级的材料释放得更加容易。

-在内部包括隔间的外壳的保护元件，但是它们优选设置在下部，因为在上部不存在材料和研磨装置与容器的壁的接触。通过这种方式，使衬里的更换时间最小化，随之增强了装置可用性。旋转倾斜盘和固定相对盘都具有磨损元件。

-容器为静态，允许减小系统的安全区域的大小，因为不存在运动过程与操作人员或维护人员接触的表面。

-系统具有与压碎机和磨碎机的防护装置一样的防护装置。

-非旋转盘具有解锁系统，当轴向方向上出现高负荷时，该解锁系统以弹性方式自动解开，这样可以立即返回至它的初始位置。

发明内容

本专利申请的发明主体涉及一种新型矿石研磨系统，该系统由静态腔体或隔间支撑，静态腔体或隔间优选具有圆柱形的几何结构和水平轴向轴，该水平轴向轴不围绕它的轴旋转。在优选结构中，在其内部装有材料和研磨装置，材料和研磨装置将被称为负荷，并且它们在容器内的运动通过旋转倾斜盘的作用实现，旋转倾斜盘与腔体以水平轴连接，以循环方式拉动材料并为它提供轴向运动。因此，对材料和研磨装置激起的运动与传统磨碎机中产生的运动类似，具有等同的机制和研磨分区，例如急流效应区，级联效应区和压力区。挤压效应不局限于将材料施加在自身上的重力式负荷，因为在这种情况下，由于旋转表面以循环方式接近，使得矿石体挤压相对的固定表面，从而极大地增加了挤压效应，并由此产生了材料的主要破裂。磨碎机具有防护系统，该防护系统由弹性元件和/或可压缩元件构成，弹性元件和/或可压缩元件在盘上存在高负荷时允许倾斜盘沿着轴向位移。

具体实施方式

图1显示了一个示例，该示例从总体上显示了本发明。

可以观察到由倾斜的平滑表面构成的进料隔间(1)，平滑表面引导将要研磨的材料，研磨腔体由对应于固定盖的表面(3)和(9)以及圆柱形套筒(7)限定。在下部设置有由平滑表面形成的卸料隔间(6)，卸料隔间(6)使卸料级更简单。最后，该图显示了旋转轴(11)，旋转轴(11)的内部部分固定连接到倾斜盘。

图2显示了组件的整个横截面，表示出了区域和不同部件。区域(1)对应于进料容器的切面，该进料容器接收材料并落入到腔体(2)内，腔体(2)在盘(12)旋转时改变形状，点(10)对应于支承系统，该支承系统连接至盖子(9)并连接与盘(12)刚性连接的轴(11)，该盘在连接至轴(11)的一侧具有平的表面，在其另一端该盘倾斜，倾斜的角度α优选为2°至45°之间，该盘(12)具有由高阻性材料制成的具有不同几何形状的凹痕(4)，所述凹痕的目的是使材料在腔体内运动，同时还用作磨损元件。

盖子(3)包括两个元件：盖子自身和具有耐磨凹痕的内表面(13)，耐磨凹痕允许当压力增大时产生的轴向位移，材料和研磨装置的挤压引起该压力增大。

内表面(13)可以包含弹性体或液压和/或气动式的致动器，从而允许在存在轴向过载时通过释放旋转盘进行轴向移动。

在腔体(2)的下部设置有卸料网格(5)，卸料网格(5)控制释放材料的尺寸并在隔间(6)内卸料，将已研磨材料引导至另一个装置。倾斜旋转表面的旋转速度为具有相似直径的传统磨碎机的临界速度的20％至10000％。与旋转倾斜表面相对应的表面具有基于弹性体的系统，所述弹性体能够降低当所述系统趋向被阻塞时产生的巨大轴向力。此外，与旋转表面相对应的倾斜表面进行具有时间差的同步的旋转运动。

图3以切面图显示了主要部件，能够观察到内部区域的更多细节。在该图中，可以观察到固定盘(13)包括与现有钻具相似的磨损元件。

在该图3中显示了进料区域和卸料区域的细节，其中显示了：表面(13)，该表面(13)具有使系统解锁的弹性体系统；进料容器(1)；卸料网格(5)；支撑于可移动倾斜盘(12)的凹痕(4)；以及卸料容器(6)。

图4显示了在最大进料孔径条件下设备内的流动的细节，因为旋转轴是水平的，盘刚性连接到旋转轴上，在该位置盘是倾斜的，在上部反映为更大的孔径，因此允许将要研磨的材料进入。在所述情况下，在下部，盘更接近表面(13)，对位于腔体下部的材料产生高度挤压，从而减小其尺寸。

图5显示了最大卸料条件下设备内的流动的细节。该位置与图4所示的位置相反，因为现在盘位于最大卸料区域，该区域允许释放较小尺寸的材料，较小尺寸的材料穿过网格(5)并卸载到卸料容器中。

Claims (13)

1.一种矿石或颗粒材料磨碎机，该磨碎机能够仅在一个装置中将大尺寸的矿石或颗粒材料减小为较小尺寸的矿石或颗粒材料，所述装置包括固定的圆柱形形状的腔体或隔间，所述腔体或隔间具有用于在径向位置优选垂直的供给所述材料的至少一个窗口和与所述进料窗口相对的用于径向地释放所述材料的至少一个窗口，所述装置具有在所述腔体内为所述材料提供运动的机构，其特征在于，

为所述材料提供运动的所述装置是旋转盘，所述旋转盘在容纳所述材料的所述固定腔体内形成空腔，所述旋转盘具有优选为平坦的不平行的表面，一个表面与所述轴向轴垂直并且另一个表面是倾斜表面，在与所述轴向轴垂直的表面上支撑地设置有驱动轴，所述驱动轴提供所述旋转运动，所述盘具有优选为水平方式的所述旋转轴向轴，所述倾斜表面与将要研磨的材料接触并具有提升元件，所述提升元件拉动所述材料，为所述材料提供旋转运动和沿着轴向方向的平移运动，该轴向运动使所述材料挤压固定的或可移动的壁(平移和/或旋转)，所述固定的或可移动的壁设置为与所述倾斜表面相对，从而产生所述材料的摩擦、挤压、冲击和磨损机制，极大地破裂所述材料的结构并实现减小其尺寸。

2.如权利要求1所述的矿石或颗粒材料磨碎机，其特征在于，所述倾斜旋转表面具有2°至45°之间的所述盘的所述倾斜表面的倾斜角α。

3.如权利要求1所述的矿石或颗粒材料磨碎机，其特征在于，所述倾斜旋转表面的旋转速度为具有相似直径的传统磨碎机的临界速度的20％至10000％。

4.如权利要求1所述的矿石或颗粒材料磨碎机，其特征在于，与所述旋转倾斜表面相对的所述表面具有基于弹性体的系统，所述弹性体能够降低当所述系统趋向被阻塞时产生的巨大的轴向力。

5.如权利要求1所述的矿石或颗粒材料磨碎机，其特征在于，与所述旋转表面相对的所述倾斜表面进行具有相位差的同步的旋转运动。

6.如权利要求1所述的矿石或颗粒材料磨碎机，其特征在于，与所述旋转表面相对的所述表面具有基于液压和/或气动的致动器的系统，所述致动器能够降低当所述系统趋向被阻塞时产生的巨大的轴向力。

7.如权利要求1所述的矿石或颗粒材料磨碎机，其特征在于，所述相对表面和所述倾斜旋转表面具有增加其工作寿命的高阻性凹痕。

8.如权利要求1所述的矿石或颗粒材料磨碎机，其特征在于，所述磨碎机具有腔体，该腔体能够当旋转所述倾斜表面时为所述材料产生运动，该运动极大地提高流动并缩短在其内部的停留时间。

9.如权利要求1所述的矿石或颗粒材料磨碎机，其特征在于，所述腔体的形状设置为提升所述材料和研磨装置，当所述材料和研磨装置落下时对所述材料形成冲击并使所述材料破裂，从而减小所述材料的尺寸。

10.如权利要求1所述的矿石或颗粒材料磨碎机，其特征在于，所述腔体具有增加所述腔体工作寿命的磨损元件。

11.如权利要求1所述的矿石或颗粒材料磨碎机，其特征在于，所述腔体在其下部具有分类装置，该分类装置控制所述材料和研磨装置的最小尺寸，所述材料和研磨装置必须循环，直到所述材料能够穿过所述分类装置。

12.如权利要求1所述的矿石或颗粒材料磨碎机，其特征在于，所述腔体内注入有流体，所述流体使已经通过分类的所述材料的释放更加容易。

13.如权利要求1所述的矿石或颗粒材料磨碎机，其特征在于，所述腔体内添加有促进粉碎的研磨装置(球)。