CN114080275A - 用于研磨异质基质的工艺和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于研磨包括脆性材料和塑性材料的异质基质的工艺，所述工艺包括以下步骤：(i)将包括可变尺寸的塑性材料和脆性材料的异质基质引入磨机或类似装置中；(ii)通过适当的运动的致动器器件、将所述基质的材料以高速度抛投至设置于所述磨机上的合适的固定的停止器件(12)上，将动能施加至所述异质基质；(iii)在由所述致动器器件抛投的材料与积聚于所述停止器件上的材料之间所发生的撞击的作用下继续进行研磨；(iv)排放所加工的材料的减小到预定最大直径以下的部分，其特征在于，所述停止器件被构造成使得它们可以在相对于与所述致动器器件的运动相关的体积之外的区域中可移除地保持被抛投至所述停止器件上的材料。

Description

用于研磨异质基质的工艺和设备

技术领域

本发明涉及一种从由塑性材料和脆性材料制成的异质基质开始制备具有最大期望颗粒大小的所研磨的材料的工艺，以及一种为实施这样的工艺而优化的装置。

特别地，作为示例并且在不限制本发明的目的的情况下，应当说的是，所述工艺和装置(本发明的目标)可以被优化以从由塑性材料和脆性材料制成的异质基质开始获得具有小于3mm的最大颗粒大小的所研磨的材料以及所获得的颗粒的小于1mm的加权平均值，并且具有较高的每小时生产率以及降低的比能耗。

背景技术

在现有技术中，研磨异质材料以便减小它们的平均大小的问题是众所周知的。特别地，由于与研磨相关的各种技术问题，已知的是，材料被划分为脆性材料(具有高杨氏模量)以及塑性材料和纤维材料(具有低杨氏模量)

如众所周知的，杨氏模量描述材料在经受变形时的行为。通常，众所周知的是，通过使材料经受不断增加的应力，材料的变形起初与应力成比例(线性弹性变形的领域)，并且随后，超过取决于所测试的材料的阈值(屈服阈值)，所述变形最终与应力成比例并且相对于应力成比例地增加更多(塑性变形的领域)，直至使材料断裂。

应力与变形之间的比例常数(杨氏模量)、屈服阈值以及材料在屈服之后且在断裂之前所能吸收的变形量为每种材料的特定特征。

出于与研磨问题有关的原因，通常已知的是，具有高杨氏模量(其值通常在10⁴兆帕至10⁵兆帕之间或更高)的材料在高应力之后也经历小的变形，并且通常在略高于屈服阈值的应力值下达到材料断裂。这些材料通常被标示为“脆性”材料。因为，如众所周知的，达到材料断裂所需的变形功与应力-变形点的曲线在零应力与断裂之间所形成的面积成比例，并且因为在脆性材料的情况下这样的面积减小，所以通常脆性材料达到断裂所需的功较低。

具有低杨氏模量(其值低于10⁴兆帕)的材料在经受所能容忍的应力时也具有高的变形，并且通常，在超过屈服阈值时，它们能够吸收不断增加的变形，在增加减小的应力之后也是如此。只有在高的变形(也为大约几十毫米)之后才会发生断裂。在这些情况下，材料通常被认为是“塑性的”，并且由于它与应力-变形曲线在断裂之前所形成的面积成比例，所以变形功明显高于脆性材料的情况下的变形功。

在简要介绍之后，通过分析现有技术中已知的研磨装置，应当注意的是，所述研磨装置以从所述装置至块的能量传递方式为特征，所述块的尺寸待被减小。

在脆性材料的情况下，动力通过器件被作为动能传递至材料，所述器件通过撞击突然地压缩所述材料。所述器件通常与旋转元件成一体，并且在相应的静态(定子)机件(organ)上引起撞击。现有技术中已知的类型的磨机根据该原理运行，例如压碎磨机、卷轴式磨机以及锤式磨机。

刚刚描述的类型的磨机已知具有最具差异的几何形状，但是都可归因于在相对的研磨器件之间局部地提供小应力的原理。

根据同一原理的另一种实施方式，磨机可以包括可动的机件，例如棒状件或球状件，所述可动的机件通过研磨室壳体的旋转或通过使所述可动的机件运动的内部转子元件的旋转(这是被称为球磨机或棒磨机的磨机的情况)来接收动能。在每种情况下，所应用的工作原理是在材料上的撞击将脆性材料压碎，所述撞击由两个可动的且相互面对的磨机表面提供。

因此，鉴于刚刚关于材料特征所描述的内容，显而易见的是，该技术不能被应用于塑性材料，因为可通过所述磨机获得的撞击具有低剪切分量并且不能够使塑性材料断裂，而是主要导致它们受热。

如众所周知的，在加热塑性材料之后，应力-变形曲线进一步变平。因此，塑性材料决无法被研磨，而是形成堵塞研磨机器的半熔化的聚集体。这就是现有技术中已知的磨机对于塑性材料使用不同的研磨原理的原因，也就是说，它们通过可相对于彼此可动的两个工具局部地提供高剪切应力，所述两个工具的特征在于存在大致上通过在彼此上滑动而以非常小的距离彼此面对的锋利的边缘元件(叶片)。在这些情况下，定子和转子以相对高的速度运行并且彼此之间的距离减小(可根据所期望的颗粒大小而变化，并且在一般的工业应用中通常等于约1mm)。通过这种方式，获得将机械作用集中于有限区域中并且具有非常高的局部剪切应力的效果，以便在没有过度加热的情况下获得材料尺寸的减小。被称为叶片磨机或针磨机(pin mill)的磨机(其被用于塑性材料、橡胶、纤维的尺寸减小)根据该原理运行。

然而，这种技术不能被应用于脆性材料，因为脆性材料上的高剪切应力将由于工具的锋利的边缘的磨损而发生快速劣化。而且，在与塑性材料的混合物中，脆性材料的仍然适中的含量导致重大的磨损现象，这是由于塑性基质中的脆性材料的众所周知的夹杂物效应(inclusion effect)，所述夹杂物效应使脆性部分的磨蚀效应倍增。

因此，刚刚描述的两类研磨机器(分别用于脆性材料和塑性材料)在期望将它们用于具有另一类杨氏模量的材料时具有相互不兼容性。

无论如何，存在整个工业领域、比如城市废物的处理或仍然堆放于垃圾场中的材料的处理，所述整个工业领域必须处理对包含成分完全不同的脆性材料和塑性材料的混合物(为简洁起见，在下文中也被称为异质混合物)进行研磨的需要，为此，在现有技术中，存在仅仅提供粗大尺寸减小(达到大约几十毫米的平均尺寸)的解决方案，但是不存在经济的且可靠的技术解决方案能够获得达到具有大约1毫米的平均颗粒大小的粉末的研磨。从这些材料获得小尺寸粉末的可能性将为许多用途、回收机会和处理机会排除障碍，所述许多用途、回收机会和处理机会目前因为不易于处理粗大的研磨材料而被排除。

这个问题非常严重，以至于已经存在利用新的研磨概念来研磨异质混合物的许多尝试，在下文中描述所述尝试的一些示例。

现有技术中已知的第一种解决方案(THOR-ENEA方案)使用由硬材料制成的球作为研磨元件，所述球通过犁头转子(plowshares rotor)系统而被保持于强机械搅拌中。它利用研磨器件之间的撞击的原理，所述原理产生期望的尺寸减小，但是其中对撞击的功效的提高仍然确实较低。事实上，根据文献中可获得的数据，所述系统对于每吨所研磨的材料消耗大约几千千瓦时(300-400千瓦时)。

在意大利申请MI2011A000320中所描述的第二种解决方案描述一种用于研磨废物的磨机，所述磨机包括至少两个转子，多个链条连接至所述转子中的每一个，所述链条扫过研磨室，并且其中通过研磨体积的净总和得到所述研磨室，以使得整个研磨室与至少一个链条的旋转发生关系。在根据该文件的磨机中，在一些实施例中，存在障碍物，所述障碍物被构造成避免废物积聚于所述研磨室的无法由所述旋转链条到达的位置中。简而言之，该磨机使用多个链条，所述多个链条在一端处固定至至少两个转子机件，所述转子机件在离心力的作用下使所述多个链条展开。所述链条在由带孔板材表示的定子上滑动。对于研磨，所述装置使用撞击与由在材料上滑动引起的剪切应力的组合的原理。所处理的每吨材料的比消耗量低于THOR方案，但是不显著，尤其是对于具有显著塑性材料含量的基质。因此，该解决方案不能成功地应用于城市废物。而且，所描述的装置经历研磨元件的快速的且明显的磨损，因此装置管理的全部成本在工业概念中是不可接受的。

技术问题

因此，在现有技术中，仍然未解决的问题是提供一种用于脆性材料和塑性材料的异质混合物的研磨工艺，所述研磨工艺克服与现有技术中已知的工艺相关联的限制，并且提供一种能够高效地实施所述工艺的装置。

更具体地，仍然未解决的问题是提供一种容许对包括脆性材料和塑性材料的异质混合物进行研磨的工艺，所述工艺相对于研磨室的体积以及所施加的功率具有低的比能耗、低的工具磨损以及高的每小时生产率，以及提供一种实施这样的工艺的装置。

然而，仍然未解决的问题是提供一种工艺以及相关装置，所述工艺以及相关装置容许获得所有刚刚描述的优点，并且容许将异质混合物研磨直至尺寸量级低于1mm的平均颗粒大小。

然而，仍然未解决的问题是提供一种装置，所述装置解决所有刚刚描述的问题，并且还具有适度的磨损以及低的整体管理成本。

发明目的

因此，本发明的目的是提供一种研磨工艺，所述研磨工艺克服了与现有技术中已知的工艺相关联的限制，以及提供一种能够高效地实施所述工艺的装置。

根据另一个目的，本发明提供一种工艺，所述工艺容许研磨-同样直至尺寸量级为1mm的平均颗粒大小-包括脆性材料和塑性材料的异质混合物，所述工艺相对于研磨室的体积具有低的比能耗、低的工具磨损以及高的每小时生产率，以及提供一种实施这样的工艺的装置。

然而，根据另一个目的，本发明提供一种装置，所述装置具有所有刚刚描述的优点并且还具有适度的磨损以及可容忍的整体管理成本。

发明内容

本发明达到预定目标，因为它是一种用于研磨包括脆性材料和塑性材料的异质基质的工艺，所述工艺包括以下步骤：(i)将包括可变尺寸的塑性材料和脆性材料的异质基质引入磨机或类似装置中；(ii)通过适当运动的致动器器件、通过将所述基质的材料以高速度抛投至设置于所述磨机上的合适的固定的停止器件上，而将动能施加至所述异质基质；(iii)在由所述致动器器件所抛投的材料与积聚于所述停止器件上的材料之间发生的撞击的作用下继续进行研磨；(iv)将所加工的材料的减小到预定最大直径以下的一部分进行排放，所述方法的特征在于，所述停止器件被构造成使得它们可以在相对于与所述致动器器件的运动相关的体积之外的区域中可移除地保持被抛投至所述停止器件上的材料。

本发明还提供一种用于研磨包括脆性材料和塑性材料的异质基质的装置，所述装置被构造成执行根据前述权利要求中的任一项所述的工艺，所述装置包括：带孔滚筒(1)，所述带孔滚筒在其外表面上设置有孔(11)；定位于所述带孔滚筒(1)内部的多个致动器(6)，所述多个致动器通过相应的柔性元件(61)紧固至中心旋转轴(7)，其特征在于，所述带孔滚筒(1)还在其内表面上包括多个停止器件(12)，所述多个停止器件被构造成使由所述致动器器件抛投至所述多个停止器件(12)上的材料停止；所述停止器件(12)被构造成在研磨步骤中在所述带孔滚筒的外周区域中使材料停止，所述外周区域与所述柔性元件(61)的旋转和所述致动器器件(6)的旋转不相关；所述致动器器件(6)构造成在它们围绕所述轴(7)旋转期间与所述停止器件(12)相距的最大距离被保持大于设置在所述滚筒(1)上的所述孔(11)的直径的最小距离。

附图说明

根据下面参考附图1至附图5描述的本发明的详细描述，这些和其它优点将为显而易见的。在图1中，示出实施根据本发明的工艺的装置的优选实施例的局部轴测图；在图2中，示出用于描述装置的功能的致动器器件和停止器件的示意图；在图3和图4中，示出两个实施例的两个示意图，所述两个实施例包括紧固至相关的柔性元件的多个致动器器件。在图5中，示出装置的优选实施例的剖视图，其中突出显示了致动器元件和停止器件的一些可能的实施例。

具体实施方式

参考附图1，装置包括圆柱形的内部的带孔滚筒(1)和包封所述滚筒的外部壳体(2)。带孔滚筒(1)在它自身的圆柱形外壳上设置有多个孔(11)，所述多个孔使滚筒(1)的内部与包含在滚筒与外部壳体(2)之间的空间连通。因此，所述孔(11)限定可以借助于排放口(4)排放的所研磨的材料的最大颗粒大小。为了清楚起见，应当详细说明的是，如根据几何因素考虑显而易见的，至少两个尺寸均小于“D”的材料可以运动远离具有直径“D”的孔运动。

装置还包括装料漏斗(3)和排放口(4)，所述装料漏斗被构造成容许将材料引入滚筒(1)内部，所述排放口被构造成容许优选地通过重力将材料从包括于带孔滚筒(1)与壳体(2)之间的空间排出。这仅仅是详细说明漏斗(3)和排放口(4)在机器运行期间也容许连续的材料供应和排放的具体情况。优选地，漏斗(3)与滚筒(1)的中心部分连通，以便减小所加工的材料通过装料漏斗被抛投到机器外部的可能性。

在带孔滚筒(1)内部设置有多个致动器器件(6)，所述多个致动器器件通过柔性元件(61)紧固至中心旋转轴(7)，由引擎(8)通过合适的传动装置(9)使所述中心旋转轴运动。作为本发明的目的的非限制性示例，所述柔性元件(61)可以由金属缆索或链条制成。

优选地，根据旋转轴(7)的规则的布置，所述致动器器件各自通过相应的柔性元件(61)紧固。在第一实施例中，所述致动器器件被布置成排列成多个行，各个行以相等的距离成角度地布置(例如各自成90°布置，如图1中所示)；在另一个实施例中，所述致动器器件根据螺旋形组装布置。在不脱离本发明的目的的情况下，其它组件也是可能的。

由于它们与旋转轴连接，所以当机器运行时，所述致动器器件(6)在旋转轴所提供的离心力的作用下径向地布置。负责将动能从旋转轴传递至待研磨的材料块的所述致动器器件被构造成使得在侧视图中，它们的累加的轴向尺寸大致上占据机器的整个轴向展开。

在图3中，示意性地示出紧固至相关的柔性元件(61)的多个致动器器件(6)。立即注意到的是，相邻的致动器器件(6)之间的净跨度明显地小于相邻的柔性元件(61)之间的净跨度。在第一优选实施例中，相邻的致动器器件(6)之间的所述净跨度小于所研磨的材料所容许的最大颗粒大小的3倍，所述最大颗粒大小由带孔滚筒上的孔(11)的直径(D)所限定；在第二优选实施例中，相邻的致动器器件(6)之间的所述净跨度小于带孔滚筒上的孔(11)的直径(D)。

在考虑所述系统是如何实现时，立即注意到的是，由旋转轴所提供的动能中的大部分集中于研磨元件(6)中，因为这些研磨元件具有比柔性元件(61)更大的质量并且由于它们相对于旋转轴(7)布置的半径而以明显更高的速度旋转。而且，注意到的是，致动器元件(6)占据机器的整个轴向展开，而柔性元件(61)仅部分地占据机器的轴向展开。

这特别地可从图5的截面B-B和细节“C”看见，从图5可以清楚地看到的是，致动器器件(6)的(沿轴向方向)宽度明显大于相关的柔性元件(61)的宽度(总是沿轴向方向测量)。为了避免可能出现的误解，应当详细说明的是，用语“轴向”是指旋转轴的轴线的方向。

这些构造性措施使由柔性元件(61)传递至所加工的材料的能量的量能够为适中的。由于该动能以不足以从材料获得高效撞击(所谓高效撞击意味着能够引起材料研磨的那些撞击)的适中的速度而被传递，所以减小这种能量容许同样减小能量浪费，以及容许包含所加工的材料的过热。

带孔滚筒(1)还在它的外壳的内表面上包括多个停止器件(12)，所述多个停止器件被构造成在研磨步骤(20)中使抵靠所述停止器件的材料停止。

停止器件(12)被特别地构造成在研磨步骤中、在由带孔滚筒限定的研磨室的外周区域中使材料停止，所述外周区域与柔性元件(61)和致动器器件(6)的旋转不相关。

在图2中示意性地示出所述停止器件的实施例。在图5中示出另一个实施例。参考图5，可以观察到，实际上停止器件由设置于带孔滚筒(1)的内表面上的突起组成。被致动器器件(6)的运动向外抛投的材料然后遇到这些突起，所述这些突起使材料的运动停止。

在图2中所示的实施例中，通过沿径向方向将销紧固至带孔滚筒的内表面来实现所述停止器件。

在另一个实施例中，通过在带孔滚筒(1)的内表面上应用具有凸形形状和圆形形状(例如半球形、球帽形、半椭球形或类似几何形状)的元件来实现所述停止器件(12)。

应当适当地详细说明的是，通过假设滚筒(1)为圆柱形的，与致动器器件(6)的旋转不相关的区域包括圆柱形冠部，所述圆柱形冠部的外表面由滚筒(1)限定并且其厚度由所述停止器件(12)的高度和所述致动器器件(6)与所述停止器件(12)之间的最小距离的总和来给定。

致动器器件(6)以及与滚筒(1)成一体的停止器件(12)被构造成使得致动器器件(6)通过旋转而与所述停止器件(12)保持最小距离，所述最小距离远大于所研磨的材料的所期望的最大颗粒大小，所述最大颗粒大小由滚筒(1)的孔(11)限定。

根据图5的细节A，可以详细观察致动器器件(6)与停止器件(12)之间的距离。

根据优选实施例，所述距离为孔(11)所限定的最大直径的1.3倍至5倍。

因此，作为示例，应当详细说明的是，当孔(11)的尺寸等于约3mm时，致动器器件(6)与停止器件(12)之间的所述最小距离在4mm至15mm之间。

根据另一个实施例，当孔(11)的尺寸等于1mm时，致动器器件(6)与停止器件(12)之间的所述最小距离在1.5mm至5mm之间，并且所述工艺容许获得的所研磨的材料具有等于1mm的最大颗粒大小以及在200μm至600μm之间的加权平均颗粒大小。

为了突出所描述的装置对象的特点，应当详细说明的是，在现有技术中已知的所有磨机中，研磨需要使用两个相互运动的主体，所述两个主体以低于所期望的颗粒大小的相互距离彼此相对。通过叶片型机构在塑性材料中引起剪切应力、或者通过撞击型机构产生能够使脆性材料破裂的撞击来使这种情况发生。

在现有技术中已知的磨机中，致动器器件(6)与停止器件(12)之间的距离决不会保持为明显大于所期望的最大颗粒大小的尺寸，所述最大颗粒大小由所研磨的材料的排放孔的直径所限定。实际上，通过根据现有技术中已知的并且已经描述的逻辑进行推理，在使用3mm的孔来容许所研磨的材料的排放的情况下，本领域的专家将在致动器器件(无论是叶片、锤、球或者其它类型的器件)与材料的相应的停止器件(无论是另外的叶片、定子固定部件或者其它类型的器件)之间实施远低于3mm的相互距离。

而且，在现有技术中已知的任何一种研磨机中，都没有提供特定的措施来在旋转器件(亦即，柔性元件和致动器)扫过的区域外部使所研磨的材料停止，从而从运动中的机械器件的直接作用中刨除外围区域中的材料，并且替代地使所述材料在研磨步骤中仅暴露至与块的其它颗粒的撞击。

致动器器件(6)与停止器件(12)之间的距离使得在一者和另一者上的锋利的边缘变得不必要。众所周知，叶片的锋利的边缘为在磨机中发生磨损的首要元件。不需要锋利边缘存在的事实极大地降低维护干预的频率和难度，从而共同地有助于所有其它刚刚描述的措施来抑制所获得的每吨所研磨的材料的全部成本(能量和维护)。

事实上，如从图5的细节A可以清楚地看到的，在优选实施例中，致动器器件6在面对停止器件(12)的部分中具有倒圆的截面形状。类似地，停止器件(12)不具有锋利的边缘。

作为示例，可以说致动器器件(6)具有连接半径(R)，所述连接半径的长度的尺寸量级与致动器器件(6)与停止器件(12)之间的自由空间相同。

而且，实现均不具有锋利的边缘的致动器器件和停止器件的可能性降低了机器的元件的实现成本并且提高了处理的效率和持续时间(因为旨在增加材料硬度的硬化)。

优选实施例与现有技术中已知的磨机之间的刚刚描述的构造性差异(或者下文中描述的其它差异)源于所实施的不同的研磨工艺，这也是本发明的目标。

根据本发明的研磨工艺实际上包括以下步骤：

(i)将包括可变尺寸的塑性材料和脆性材料的异质基质引入磨机或类似装置中；

(ii)通过适当运动的致动器器件、通过将所述基质的材料以高速度抛投至合适的固定的停止器件上，而将动能施加至所述异质基质，所述固定的停止器件被构造成在相对于与所述致动器器件的运动相关的体积之外的区域中可移除地保持被抛投至该停止器件上的材料；

(iii)在由所述致动器器件所抛投的材料与积聚于所述停止器件上的材料之间发生的撞击的作用下继续进行研磨；

(iv)将所加工的材料的减小到预定最大直径以下的部分进行排放。

刚刚描述的工艺的优选要素是用来为材料提供动能的致动器器件的速度在20m/s与60m/s之间。优选地，所述速度在30m/s与55m/s之间、并且更优选地在40m/s与50m/s之间。根据申请人所进行的测试，针对致动器器件使用刚刚描述的速度范围容许优化每小时的工艺生产率并且减少成吨的所处理的材料的能耗。

而且，优选地，在容许连续供应待加工的材料和连续排放所研磨的材料的机器中实施所述工艺。

而且，优选地，在所述工艺期间，可动的致动器器件和固定的停止器件的相互距离决不会小于所研磨的材料的排放所容许的最大颗粒大小。

如可以观察到的，所实施的工艺不包括在实施所述工艺的机器的两个部分之间对材料进行任何剪切、挤压或类似操作，而仅包括在待研磨的基质的颗粒之间获得撞击。

为此，在刚刚描述的优选实施例中，致动器器件(6)借助于柔性元件(61)被紧固至旋转轴(7)。这样，如果在运行期间尺寸大于致动器器件与停止器件之间的距离的颗粒被压缩于它们两者之间，则将观察到柔性元件(61)的弯曲，这将使致动器器件(6)运动远离停止器件(12)，从而不会迫使机器挤压或切割该机器的两个部件之间的材料。

换句话说，如果在在旋转中被拖动的材料块与积聚于停止器件(12)上的块之间发生撞击从而克服由机器项目运动学分析所提供的最大应力，则元件(61)的柔性容许连接部分使致动器器件(6)运动远离最大圆周(所述致动器器件在离心力的作用下被布置于所述最大圆周上)，从而增加致动器(6)与停止器件(12)之间的距离。

应当详细说明的是，利用借助于所描述的类型的机器实施的刚刚描述的工艺，已经记录到较高的每小时生产率的值(对于每立方米的研磨室体积，在2.0吨/小时至3.5吨/小时之间)以及较低的能耗(对于每吨所处理的材料，在40千瓦时至80千瓦时之间)。

应当适当地详细说明的是，所处理的材料的以千瓦时/吨表示的能耗始终有效。相反，每小时的体积生产率通常被用于商业研磨机器，并且为此，它也被用作本发明的机器的指标。

本发明的机器实施主要针对集中于定子滚筒的圆柱形外周处的有用撞击的动力传递原理。因此，谈论“用于表面单元”的所研磨的材料的生产以及基于定子滚筒的圆柱形表面的容量比例规则是合乎逻辑的。无论如何，每小时的生产率将根据未使用的并且实际上较难理解的指数来表示，并且因此上述独特的生产率指数根据常用的单位而保留。

刚刚描述的生产率以及比消耗值涉及对各种无差别的城市废物(所述城市废物以粗大材料的形式提供至机器，所述粗大材料通过利用90mm的净跨度筛进行的预处理而获得)的研磨，直至获得具有为1mm的加权平均尺寸的所研磨的材料，其中分布范围的上限(由滚筒上的孔的直径限定)等于3mm。

如可以容易地理解的，刚刚描述的值的可变性源于进入的混合物的特征的可变性。特别地，当待研磨的混合物中的塑性成分的百分比增加时，比消耗量增加。

无论如何，应当详细说明的是，除了每吨产品的比消耗量明显增加之外，根据本发明的研磨工艺在减小所研磨的材料所容许的最大尺寸的同时没有显著的功效损失。当然，通过进一步提高比生产率和降低能耗，可以获得具有更大的颗粒大小的所研磨的材料。例如，以这种方式，通过简单地改变滚筒(1)的外壳上的孔的尺寸，可以获得具有为5mm或10mm的最大颗粒大小的所研磨的材料。

根据本发明的工艺的实质要素是借助于旋转轴供应的能量的大部分被传递至致动器元件(6)。“大部分”意味着提供至致动器器件(6)的动能相对于供应至机器的全部动能的百分比在50％至90％之间。这意味着提供至机器的能量中的最大部分集中于机器的外周区域中。因为在该区域中，速度是最大的，所以能量可以产生对研磨有用的撞击(亦即，材料在所述撞击之后被压碎)。

在刚刚描述的工艺中，传递至待加工的低速固体材料的那部分能量极其有限，该能量产生对研磨无效的撞击并且生成热量。

可能地，根据本发明的工艺可以包括向待研磨的材料添加水的步骤，以便限制由处理引起的温度的升高。是否需要添加水取决于待研磨的材料的类型，待研磨的材料可能已经包括足够的水。

可以通过根据本发明的工艺处理的固体材料包括以高于10⁴兆帕且低于10⁵兆帕的杨氏模量为特征的脆性材料，所述脆性材料优选地与具有低于10⁴兆帕的杨氏模量的塑性材料和/或纤维材料混合。

作为非限制性示例，可以存在含有一种或多种以下材料的所处理的混合物：金属(例如铝)、有机材料(具有各种性质的生物质、木材)、来自无差别收集的城市固体废物、来自差别收集的城市废物(例如塑料碎片、玻璃)、橡胶。

应当详细说明的是，在工业现实中，许多被定义为“橡胶”的材料为富含矿物填料的化合物，并且具有高于10⁴兆帕且低于10⁵兆帕的杨氏模量的组分可以超过组合物的30％。

因此，不仅应当在产品异质性特征的影响下、而且应当在基础化学成分的意义上来解释术语“混合的材料”。

最后，本发明提供一种研磨工艺，所述研磨工艺具有用于异质基质的低能耗并且获得细小的颗粒大小，所述研磨工艺使得许多当今不方便的废物处理技术具有竞争力，因为它容许：

-相对于进入的粗大材料，增加所研磨的材料的堆密度(heap density)(从50％增加至100％)，以便减少物流链中的废物运输所需的车辆的数量以及随之而产生的环境污染；

-改善废品分离技术(比如弹道式分选和风力分选(aeraulic sorting))的效率，从而提高用于再利用的那部分再循环使用的材料；

-减少用于产生能量的废物燃烧技术的排放。

Claims (12)

1.一种用于研磨包括脆性材料和塑性材料的异质基质的工艺，所述工艺配置成使所述基质的材料与所述基质的材料和与实施所述工艺的磨机的致动器器件之间的撞击百分比最大化，所述撞击以高动量发生并且因此能用于压碎所述材料而不是仅加热所述材料，

所述工艺包括以下步骤：

(i)将包括可变尺寸的塑性材料和脆性材料的异质基质引入磨机或类似装置中，所述磨机或类似装置设置有多个致动器器件(6)，所述多个致动器器件通过柔性元件(61)紧固至定位于带孔滚筒(1)内部的中心旋转轴(7)，所述带孔滚筒在其外表面上设置有孔(11)；

(ii)通过旋转所述致动器器件(6)、将所述基质的材料以高速度抛投至合适的固定的停止器件(12)上而将动能施加至所述异质基质，所述停止器件设置于所述带孔滚筒(1)的内表面上并且被构造成在相对于与所述致动器器件的运动相关的体积之外的区域中可移除地保持被抛投至固定的所述停止器件(12)上的材料，

(iii)通过设置于所述带孔滚筒(1)上的所述孔(11)排放所加工的材料的减小到预定最大直径以下的部分，所述预定最大直径由所述孔(11)的直径(D)限定，

其特征在于，

在所述工艺期间，所述致动器器件(6)和固定的所述停止器件(12)的相互距离决不会等于或小于所研磨的材料的排放所容许的最大颗粒大小的尺寸，所述最大颗粒大小由所述带孔滚筒上的所述孔(11)的所述直径(D)限定，并且因此，在由所述致动器器件所抛投的材料与积聚于所述停止器件上的材料之间所发生的撞击的作用下进行研磨。

2.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，可动的所述致动器器件和固定的所述停止器件的相互距离在所述工艺期间绝不会小于所研磨的材料的排放所容许的所述最大颗粒大小的三倍。

3.一种用于研磨包括脆性材料和塑性材料的异质基质的装置，所述装置被构造成执行根据前述权利要求中的任一项所述的工艺，所述装置包括：

-带孔滚筒(1)，所述带孔滚筒(1)在其外表面上设置有孔(11)；

-定位于所述带孔滚筒(1)内部的多个致动器(6)，所述多个致动器通过相应的柔性元件(61)紧固至中心旋转轴(7)，

其特征在于，

所述带孔滚筒(1)还在其内表面上包括多个停止器件(12)，所述多个停止器件被构造成使由所述致动器器件抛投至所述多个停止器件上的材料停止，

所述停止器件(12)被构造成在研磨步骤中在所述带孔滚筒的外周区域中使材料停止，所述外周区域与所述柔性元件(61)和所述致动器器件(6)的旋转不相关，

所述致动器器件(6)被构造成在它们围绕所述中心旋转轴(7)旋转期间与所述停止器件(12)相距的最小距离保持大于设置在所述滚筒(1)上的所述孔(11)的直径。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述致动器器件(6)被构造成在它们围绕所述中心旋转轴(7)旋转期间与所述停止器件(12)相距的最小距离保持大于设置在所述滚筒(1)上的所述孔(11)的直径的三倍。

5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述致动器器件被构造成使得在侧视图中，所述致动器器件的累加的轴向尺寸大致上占据所述机器的整个轴向展开。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在轴向方向上，相邻的致动器器件(6)之间的净跨度小于相邻的柔性元件(61)之间的净跨度。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，相邻的致动器器件(6)之间的所述净跨度小于所述带孔滚筒(1)上的所述孔(11)的直径(D)的3倍。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，相邻的致动器器件(6)之间的所述净跨度小于所述带孔滚筒(1)上的所述孔(11)的所述直径(D)。

9.根据权利要求4至11中的任一项所述的装置，其特征在于，所述柔性元件(61)包括金属缆索或链条。

10.根据权利要求3至9中的任一项所述的装置，进一步包括：

-外部壳体(2)，所述外部壳体包封所述滚筒(1)，以使得所述孔(11)使所述滚筒(1)的内部与包含在所述滚筒与所述外部壳体(2)之间的空间连通；

-装料漏斗(3)，所述装料漏斗被构造成容许将待研磨的材料引入所述滚筒(1)内部；

-排放口(4)，所述排放口被构造成容许从包括于所述带孔滚筒(1)与所述壳体(2)之间的所述空间排出材料。

11.根据权利要求3至10中的任一项所述的装置，其特征在于，紧固至所述中心旋转轴(7)的所述致动器器件(6)被布置成排列成多个行，所述行以相等的距离成角度地布置。

12.根据权利要求3至11中的任一项所述的装置，其特征在于，所述致动器器件(6)和所述停止器件(12)的形状使得在一者和另一者上均不存在锋利的边缘。

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