CS237453B1 - Kontinuální zařízení na intenzívní rozmělňování práškových hmot - Google Patents

Abstract

Podstatou vynálezu je, že kontinuální rozmělňovací suchá linka sestává ze vstupního podávače napojeného na hrubý drtič a přes vertikální dopravní prvek na akumulační zásobník ustavený nad jemným drtičem, jehož výstup je napojen přes vertikální dopravní prvek na odvažovací zásobník, na který navazuje kontinuální mokrá rozmělňovací linka otevřeného nebo hermeticky uzavřeného provedení, sestávající z rozplavovací nádoby s automatickým dávkovačem mlecí kapaliny, s míchadlem a přívodem atmosféry, ustavené pod odvažovacím zásobníkem, přičemž na výstup rozplavovací nádoby je přes čerpadlo napojen alespoň jeden dávkovači zásobník s míchadlem napojený přes čerpadlo na jednu nebo více samostatných okružních mlecích soustav, z nichž každá sestává ze zásobníku s řízenou sedimentací a kapalinovým uzávěrem a čeřícím prvkem, zapojený do uzavřeného okruhu přes cirkulační čerpadlo na mlecí atritor s přepadem zpět do zásobníku, dále je okružní mlecí soustava přes cirkulační čerpadlo napojena na jeden nebo více rozdělovačích zásobníků s míchadly.

Description

Vynález se týká kontinuálního zařízení na intenzivní rozmělňování práškových hmot kovových i nekovových materiálů keramických, elektrokeramických, směsí tvrdých slitin, polovodičů a podobně.

V současné době se provádí rozmělňování práškových hmot, ve výrobě práškové metalurgie, či keramice, potřebných k dalšímu zpracování různými způsoby, a to v závislosti na vstupní frakci základních surovin a jejich fyzikálním stavu.

Jednotlivé druhy materiálu, zpravidla po předchozím tepelném zpracování, se povětšinou ručně vkládají v dané posloupnosti do rozmělňovacího zařízení, kterým je čelisEový nebo kolový drtič a po příslušném frakčním prosetí jsou dále lokálně rozmělňovány v kulovém, kolíkovém nebo vibračním mlýnu či v mlecím zařízení typu atritor zpravidla jako druhý rozmělňovací stupeň.

Dále se do práškových směsí přidává plastifikátor, poté se homogenizuje, suší a granuluje, nebo přímo lisuje za mokra. Použití jednotlivých typů zařízení je odvislé od zavedené výrobní technologie, požadovaných dílčích fyzikálně mechanických parametrů práškových směsí a vlastností hotového finálního výrobku. Často je volené rozmělňovací zařízení odvislé od jeho dostupnosti, rozmělňovací schopnosti a·' dílčí kapacity zařízení.

Hlavní nevýhodou jednotlivých stávajících zařízení je jejich obtížná kapacitní sladěnost v sériovém nebo paralelním nasazení jako dílčích rozmělňovacíeh zařízení při případném jejich použití ve formě výrobní linky. Tato pracují povětšinou ve sdruženém zapojení dvou zařízení jako DUPLEX čelisEový drtič a válcový drtič, nebo drtič a vibrační mlýn, výjimečně jako TRIPLEX - ve spojení s prosévacím zařízením. Při požadavku rozmělňování i v oblastech velmi jemných frakcí - řádově 0,5 až 10 /im, jež je již obvykle prováděno technologií mletí za mokra v kulových mlýnech či nejnovějl v atrltorech dle AO 132 702, je optimální výrobní materiálový tok zcela narušen.

Rozmělňovací zařízení práškových hmot - typu drtičů, vibračních mlýnů určených' obvykle pro rozmělňování těchto materiálů v suchém stavu, jsou zpravidla kapacitně několikanásobně produktivnější než zařízení ke mletí za mokra. Je známa i automatická linka pro přípravu směsi dle AO 132 506, jež řeší problematiku výrobní technologie rozmělňování práškových hmot v suchém stavu. Stěžejní oblast velmi jemných frakcí - mletí za mokra - nezahrnuje.

Dále je známo zařízení pro kontinuální přípravu práškových směsí dle AO 128 145. Zařízení pracuje diskontinuálně po nevelkých dávkách daných vlastním obsahem mlecí nádoby. Pomletá dávka je přitom velmi nehomogenní a zařízení samo o sobě vykazuje řadu provozních potíží. Rovněž je znám způsob a zařízení pro mletí tvrdých látek dle US patentu č. 3 998 938 s okružním cirkulačním systémem mletí v tekutém prostředí. Tento způsob již částečně řeší Oblast mletí jemných prášků v kapalném prostředí. Přitom rovněž jen omezeně v duplexním zapojení bez vazby na kontinuální tok výroby materiálu o libovolné velikosti výrobní dávky. Takže dílčí operace na navazujících operacích před a za jsou přerušované s řadou ručních manipulací, přepravních a kapacitních problémů.

Jsou známé i rozmělňovací linky práškových hmot s licenční technologií kontinuálního mletí za mokra s docilovanou jemností frakce 0,8 až 1yum. Tato zařízení jsou značně investičně i výrobně náročná a technologicky dosti komplikovaná, pracující se třemi separátně rozmělňovacími stupni. Přitom kapacitně omezená - vázaná na objemy vlastních zařízení. Rozmělňovací linka jako celek je dosti náročná na obslužnou činnost personálu a hlavně na potřebnou výrobní plochu. Přitom kontinuálnost výrobního toku materiálu jako celku nezahrnují.

Uvedené některé nevýhody odstraňuje kontinuální zařízení na intenzívní rozmělňování práškových hmot kovových i nekovových materiálů keramických, elektrokeramických směsí tvrdých slitin, polovodičů a podobně podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že kontinuální rozmělňovací suchá linka sestává ze vstupního podávače napojeného na hrubý drtič a přes vertikální dopravní prvek na akumulační zásobník ustavený nad jemným drtičem, jehož výstup je napojen přes vertikální dopravní prvek na odvažovaní zásobník, na který navazuje kontinuální mokrá rozmělňovací linka otevřeného nebo hermeticky uzavřeného provedení, sestávající z rozplavovací nádoby s automatickým dávkovačem mlecí kapaliny, s míchadlem a přívodem atmosféry, ustavené pod odvažovacím zásobníkem, přičemž na výstup rozplavovací nádoby je přes čerpadlo napojen alespoň jeden dávkovači zásobník s míchadlem, napojený přes čerpadlo na jednu či více samostatných okružních mlecích soustav, z nichž každá sestává ze zásobníku s řízenou sedimentací a kapalinovým uzávěrem a čeřicím prvkem, zapojený do uzavřeného okruhu přes cirkulační čerpadlo na mlecí atritor s přepadem zpět do zásobníku, dále je okružní mlecí soustava přes cirkulační čerpadlo napojena na jeden či více rozdělovačích zásobníků s míchadly.

Hlavní výhodou kontinuálně uzavřeného posloupného systému technologického uspořádání rozmělňovacích zařízení je podstatné snížení nárůstu kyslíku. Tato skutečnost ovlivňuje výrazně kvalitu konečných výrobků mnoha práškových materiálů rozmělňovaných na hranici mikronových prachů. Další hlavní výhodu zařízení podle uvedeného vynálezu lze spatřovat v tom, že umožňuje kontinuální rozmělňování práškových hmot - z hrubé suché frakce tvaru homolí, spečenců či houby až po žádanou velmi jemnou frakci v mokrém stavu řádově 0,1-10 ^m, potřebné v produkční výrobě práškové metalurgie, keramice, elektrokeramice, barvířství a podobně. Umožňuje tak plynule - kontinuálně - sladit různorodá zařízení s jednotlivými dostupnými dopravními prvky při vyloučení značného podílu současně vynakládané ruční práce.

Nemálo rozhodující výhodou zařízení podle vynálezu je však i podstatné zvýšení produktivity práce při rozmělňování práškových hmot dané nejen vyloučením neproduktivních manipulací s materiálem, ale zejména podstatným snížením hlavních rozmělňovacích - mlecích - časů při využití optimálních podmínek rozhodujících zařízení, jakož i sníženým počtem obslužných míst a dále maximálním využitím strojního zařízení v nepřetržitém provozu. Vylučují se na minimum ztráty rozprachem, radikálně zlepšuje pracovní prostředí snížením prašnosti prakticky odstranění fyzické námahy. Obsluha převádí svoji dosavadní manuální činnost na dozorčí a řídicí.

Podstatnou výhodu lze vidět i v tom, že eliminuje nároky na mezioperační přepravu materiálu, dílčí mezisklady, a tím i výrobní plochy, jakož i celkovou rozpracovanost materiálu. Kromě podstatného snížení pracnosti je pozitivní přínos tohoto zařízení i v tom, že snižuje vliv lidského faktoru na minimum, a tím odstraňuje i četnost chyb z titulu obsluhy pracovníka, zejména při dílčím lokálním dávkování práškových komponentů do samostatných zařízení. Zařízení podle tohoto vynálezu jako kontinuální rozmělňovací linky lze plně automatizovat a ve vazbě na řídicí a registrační centrum dle souběžně prováděných kontrolních zkoušek i účinné ovládat.

Na obr. 1 je znázorněn příklad posloupného ^uspořádání jednotlivých zařízení ve formě kontinuální linky na intenzívní rozmělňování práškových hmot. Na obr. 2 je znázorněn uzavřený kuželový atritor s kapalinovým uzávěrem a odpruženým stavitelným omezovačem hladiny mlecích elementů.

Kontinuální zařízení na intenzívní rozmělňování práškových hmot sestává ze vstupního podávače 2' hrubého drtiče 2' vertikálních dopravních prvků 2_, akumulačního zásobníku £, jemného drtiče 5, odvažovacího zásobníku 6_, rozplavovací nádoby 2 ^s přívodem 18 atmosféry a s míchadlem 13, dopravních čerpadel 2, dávkovacího zásobníku 2 ^{a s} míchadlem 13, jedné či více okružních mlecích soustav tvořených zásobníkem s řízenou sedimentací 10a a mlecím atritorem 10b s cirkulačním čerpadlem 11, a dále rozdělovačích zásobníků j2, čeřícího prvku 21 a dávkovače 15 mlecí kapaliny, odpruženého omezovače koulí 16 a kapalinového uzávěru 17.

Hrudkovitý práškový materiál je vstupním podávačem 2 kontinuálně dávkován do X. rozmělňovacího stupně - hrubého drtiče 2» který je zpravidla tvořen válcovým nebo čelistovým drtičem a po hrubém . předrcení je vertikálním dopravním prvkem 3 /korečkovým elevátorem nebo in237453 jektorem/ přepraven do akumulačního zásobníku 4, který vyrovnává vstupní rozdílnost dávkování v průběhu časové jednotky a je dále kontinuálně dávkován do jemného drtiče j5, jenž je s výhodou tvořen uzavřeným víoebubnovým vibračním tyčovým mlýnem a poté postupuje opět vertikálním dopravním prvkem 3. /korečkem, magnetickým pásovým dopravníkem, ejektorem a podobně/ do odvalovacího zásobníku £, kde je kontinuálně v dávkách odvažován a plynule vypouštěn do rozplavovací nádoby 7, která má upravený přívod 18 atmosféry a michadlo £3, zde je práškový materiál v odpovídajícím objemu mlecí kapaliny odměřené automatickým dávkovačem 15 rozplaven na potřebnou hustotu suspenze, načež je dopravním čerpadlem 8 přečerpán do příslušného dávkovacího zásobníku 9, a dále do uzavřené okružní mlecí soustavy tvořené zásobníkem s řízenou sedimentací 10a pomocí rotujícího čeřícího prvku 14, a uzavřeným kuželovým mlecím attitorem 10b s oxidační nebo inertní atmosférou, načež po superjemném semletí postupuje do rozdělovacího zásobníku 12 s míchadlem £3, odkud je dále kontinuálně dopravován na další operaci, například k lisování nebo k fluidní rozprašovací sušárně /granulační a podobně/.

Na obr. 1 je v podstatě znázorněno posloupné uspořádání jednotlivých zařízení do formy kontinuální linky na intenzívní rozmělňování práškových hmot jak pro velkovýrobu, tak i pro laboratorní a zkušební - poloprovozní účely. Uvedené propojení dílčích zařízení kontinuálně spojuje optimální rozmělňovací zařízení pro danou frakci mletého práškového materiálu jak v materiálním toku suché linky, tak i v oblasti rozmělňování za mokra. Práškový materiál je prakticky kontinuálně zpracován bez prodlevy v meziskladech a bez opětného vyprazdňování a plnění do dílčích zařízení.

Hmotnostní kontrola zpracovávaného materiálu je zařazena za II. suchý drticí stupeň jemný drtič 5 o frakci výstupního zrna 5-50 ^im, kde je možno po objemovém zaplnění odvažovacího zásobníku 6_ poměrně velmi citlivě a přesně provést okamžité zvážení naplněného objemu materiálu včetně případné registrace. Odvážený objem práškového materiálu je vypuštěn do rozplavovací nádoby 7_ d,o předem odměřeného množství mlecí kapaliny automatickým dávkovačem 15, přičemž mlecí kapalina je intenzívně čeřena vestavěným míchadlem 13 - propelerem. Tento uzel zařízení prakticky určuje i hustotu suspenze mletého materiálu rozhodující nejen pro následné podmínky mletí za mokra, ale i s ohledem na možnosti a omezení dané z hlediska hydrodynamické přepravy materiálu, tj, sedimentace materiálu.

Podle druhu a velikosti objemu rozmělňovaného materiálu, jakož i výsledné jemnosti velikosti - výstupního zrna, tj. vlastní doby mletí za mokra je možno na dávkovači zásobník 2 zapojit jednu či více okružních soustav /10a, 10b a 11/. Ve velkovýrobě je však účelné a výhodné pracovat minimálně se dvěma dávkovacími zásobníky 9, což poskytuje větší výrobní operativnost.

Dílčí okružní soustava tvořená zásobníkem s řízenou sedimentací 10a, mlecím zařízením typu atritor 10b a cirkulačním čerpadlem 11, tvoří v podstatě III. rozmělňovací stupeň dosahující prakticky rozmělnění práškových hmot pod 0,5 jxn. Vysoké intenzity mletí v tomto stupni je dosahováno zejména zařízením zásobníku s řízenou sedimentací 10a, kde vestavěným čeřícím prvkem 14 se řízeně ovládá rychlost sedimentace hmotnostně těžších Částic práškových materiálů. Do aktivního rozmělňovacího prostoru mlecího atritoru 10b vstupují řízeně převážně jen zrna hmotnostně, a tím i rozměrově větší, zatímco rozmělněná jemná frakce je z tohoto prostory vypuzena - odnesena - cirkulujícím proudem mleté suspenze a je prakticky držena již ve vznosu jen v zásobníku a řízenou sedimentací 10a proměnlivým nebo přerušovaným během čeřícího prvku 14.

K zesílení účinku řízené sedimentace lze omezeně využit i proměnlivého dopravovaného množství - objemu - mletí suspenze cirkulačním čerpadlem Π. Na obr. 2 je znázorněno mlecí zařízení typu atritor jako optimální rozmělňovací zařízení práškových hmot, jehož účinek , je zvýšen stavitelným odpruženým omezovačem hladiny 16 mlecích elementů vestavěný do válcové části strmě kuželovité nádoby atritoru.

Poloha odpruženého omezovače horní hladiny mlecích elementů v mlecí nádobě je dána empi5 rieky v závislosti na druhu materiálu, mleté suspenzi, četnosti a velikosti mlecích elementů a konstrukčních rozměrech nádoby. Jeho konstantní nastavení pro daný materiál umožňuje stanovit pro mletý materiál optimální mlecí poměry - hustotu aktivní mlecí zóny, danou u konvenčních nekontinuálních zařízení hustotou mleté suspenze, zpravidla nevhodnou prakticky pro čerpání - hydrodynamickou cestou - čerpadly. Jako mlecí element je výhodné použít mlecí válečky ze slitiny tvrdých kovů o velikosti - délky L /2-5/ 0 d a průměru 0 d = 4-20 mm.

Pro mletí velmi náročných materiálů - choulostivých k oxidaci - je rozmělňování prováděno v inertní atmosféře /mlecí kapalina, ethylalkohol, hexan, cyklohexan, aceton a podobně/ a zařízení - okružní soustavy tvořené zásobníkem s řízenou sedimentací 10a a mlecím atritorem 10b, jakož i ostatní části, tj. rozplavovací nádoba 7 s přívodem 18 atmosféry, dávkovači zásobník £ a rozdělovači zásobník 12 jsou uzavřeného hermetického provedení a rotující prvky, jako míchadlo 13 a čeřící prvek 14 .jsou propojeny s nádobami přes kapalinový uzávěr 17 /viz obr. 2/, čímž je výrazně zamezeno ztrátám mlecího média nebo ochranné atmosféry odparem do okolí. Současně je tím omezen i negativní vliv vnějšího oxidačního prostředí a zamezen nárůst obsahu kyslíku u velmi náchylné a právě rozmělňované.jemné frakce práškových materiálů.

Této skutečnosti ostatně prakticky i velmi příznivě přispívá celé kontinuální uzavřené uspořádání uvedených technologických rozmělňovacích zařízení jak je patrno z obr. 1. Kontinuálnost materiálového toku, daná uzavřeným systémem rozmělňování, zkracuje oproti licenčním ekvivalentním technologiím nejen vlastní časy mletí 2- až 3krát, ale zkracuje celý cyklus rozpracované výroby tohoto výrobního cyklu téměř o 1/3, což se pozitivně projevuje nejen na produktivitě, ale výrazně i na konečné jakosti finálního výrobku.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Kontinuální zařízení na intenzívní rozmělňování práškových hmot kovových i nekovových materiálů keramických, elektrokeramických směsí tvrdých slitin, polovodičů a podobně, vyznačené tím, že je tvořeno kontinuální rozmělňovací suchou linkou sestávající ze vstupního podávače /1/ napojeného na hrubý drtič /2/ a přes vertikální dopravní prvek /3/ na akumulační zásobník /4/ ustavený nad jemným drtičem /5/, jehož výstup je napojen přes vertikální dopravní prvek /3/ na odvažovací zásobník /6/, na který navazuje kontinuální mokrá rozmělňovací linka otevřeného nebo hermeticky uzavřeného provedení sestávající z rozplavovací nádoby /7/ s automatickým dávkovačem /15/ mlecí kapaliny, s míchadlem /13/ a přívodem atmosféry /18/, ustavené pod odvažovacím zásobníkem /6/, přičemž na výstup rozplavovací nádoby /7/ je přes čerpadlo /8/ napojen alespoň jeden dávkovači zásobník /9/ s míchadlem /13/ napojený přes čerpadlo /8/ na jednu či více samostatných okružních mlecích soustav, z nichž každá sestává ze zásobníku /10a/ s řízenou sedimentací a kapalinovým uzávěrem /17/ a čeřícím prvkem /14/, zapojený do uzavřeného okruhu přes cirkulační čerpadlo /11/ na mlecí atritor /10b/ s přepadem zpět do zásobníku /10a/, dále je okružní mlecí soustava přes cirkulační čerpadlo /11/ napojena na jeden či více rozdělovačích zásobníků /12/ s míchadly /13/.