RU2277015C2 - Method of grinding porous materials - Google Patents
Method of grinding porous materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2277015C2 RU2277015C2 RU2004121708/03A RU2004121708A RU2277015C2 RU 2277015 C2 RU2277015 C2 RU 2277015C2 RU 2004121708/03 A RU2004121708/03 A RU 2004121708/03A RU 2004121708 A RU2004121708 A RU 2004121708A RU 2277015 C2 RU2277015 C2 RU 2277015C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coal
- class
- fineness
- grinding
- crushed
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
- Disintegrating Or Milling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии измельчения пористых материалов и может быть использовано в рудо- и углеобогатительной и химической промышленности, а также в индустрии строительных материалов.The invention relates to a technology for grinding porous materials and can be used in the ore and coal processing and chemical industries, as well as in the building materials industry.
Известен способ разрушения пористых и трещиноватых материалов, преимущественно углей, путем создания повышенного давления пара в камере с материалом при этом давлении и последующего резкого сброса пара (Тимрот Д. Дробление угля паром. "Известия ВТИ", 1934, № 6, с.1-8).A known method of destruction of porous and fractured materials, mainly coal, by creating increased vapor pressure in the chamber with the material at this pressure and subsequent sharp steam discharge (Timroth D. Crushing of coal by steam. Izvestia VTI, 1934, No. 6, p.1- 8).
Недостатком известного способа является невысокая эффективность разрушения, неоднородность измельченного угля и цикличность процесса измельчения.The disadvantage of this method is the low destruction efficiency, the heterogeneity of the crushed coal and the cyclic process of grinding.
Известен способ измельчения материалов, заключающийся в том, что материал, способный поглощать жидкость вследствие наличия в нем пор и трещин, насыщают жидкостью, например водой, помещают в замкнутую камеру, в которую подают насыщенный пар с давлением до 14 атм. В камере определенное время поддерживают заданное давление до достижения равновесного состояния между паром и материалом, то есть до полного насыщения пор, трещин и других дефектов структуры материала водой, после чего давление в камере резко сбрасывают до атмосферного. Во время сброса давления происходит взрывообразное испарение воды. Измельченный материал, извлекаемый из камеры, направляется затем на сепарацию (патент США № 2078933, кл. 241-1, 1937, опубл. 1932).A known method of grinding materials is that a material capable of absorbing a liquid due to the presence of pores and cracks in it is saturated with a liquid, for example water, placed in a closed chamber into which saturated steam with a pressure of up to 14 atm is supplied. In the chamber, a predetermined pressure is maintained for a certain time until the equilibrium state between the vapor and the material is reached, that is, until the pores, cracks and other structural defects of the material are completely saturated with water, after which the pressure in the chamber is sharply reduced to atmospheric pressure. During depressurization, explosive evaporation of water occurs. The crushed material extracted from the chamber is then sent for separation (US patent No. 2078933, CL 241-1, 1937, publ. 1932).
Недостатком известного способа являются большие энергозатраты, связанные как с использованием насыщенного водяного пара, так и отсутствием утилизации теплоты, содержащейся в извлекаемом материале, большом расходе жидкости и потери потенциальной механической энергии, содержащейся в насыщенном паре при давлении до 14 атм. Недостатком является также цикличность процесса измельчения, что снижает его производительность.The disadvantage of this method is the high energy costs associated with both the use of saturated water vapor and the lack of utilization of heat contained in the extracted material, high fluid consumption and loss of potential mechanical energy contained in saturated steam at pressures up to 14 atm. The disadvantage is the cyclical nature of the grinding process, which reduces its productivity.
Известен способ измельчения пористых материалов, заключающийся в насыщении материала водой в количестве, соответствующем его влагоемкости, при нагревании до 360°С и давлении до 25 МПа, последующего сброса давления до атмосферного, в результате чего происходит измельчение твердых частиц, которое усиливается за счет соударения частиц материала друг с другом и соударением с поверхностью пластины, установленной в расширительном аппарате, типа струйной мельницы. После сброса давления водяные пары конденсируют и направляют в начало процесса (авторское свидетельство СССР № 1031508, кл. В 02 С 19/00; 19/06, 1982 г.).A known method of grinding porous materials, which consists in saturating the material with water in an amount corresponding to its moisture capacity, when heated to 360 ° C and pressure up to 25 MPa, subsequent pressure relief to atmospheric pressure, resulting in the grinding of solid particles, which is enhanced by the collision of particles material with each other and impact with the surface of the plate installed in the expansion device, such as a jet mill. After depressurization, water vapor is condensed and sent to the beginning of the process (USSR copyright certificate No. 1031508, class B 02 С 19/00; 19/06, 1982).
Недостатком известного способа является невозможность регулирования процесса измельчения материала, поскольку все осколки частиц, раздробленных внутренним взрывом, вызванным переходом воды из жидкого в парообразное состояние, при последующих соударениях подвергаются дальнейшему измельчению в равной степени. Например, при измельчении частиц угля будет измельчаться и его минеральная часть, что нежелательно, в частности, в процессах обогащения угля, его сжигания и т.п. Кроме того, данный способ требует больших энергозатрат, поскольку нагреву подвергается не только насыщенный водой материал, но и дополнительная часть воды, которая является несущей средой по отношению к частицам твердого материала.The disadvantage of this method is the impossibility of regulating the process of grinding the material, since all fragments of particles crushed by an internal explosion caused by the transition of water from a liquid to a vapor state, are subjected to further grinding equally during subsequent collisions. For example, when grinding coal particles, its mineral part will also be crushed, which is undesirable, in particular, in the processes of coal enrichment, its burning, etc. In addition, this method requires large energy costs, since not only is the material saturated with water subjected to heating, but also an additional part of the water, which is the carrier medium in relation to the particles of solid material.
Известен также способ измельчения твердых материалов, заключающийся в том, что материал предварительно классифицируют по крупности, затем обрабатывают (насыщают) веществом, легко переходящим в другое термодинамическое состояние с расширением (например, насыщают водой или газом). После этого формируют тонкую плоскую струю материала для исключения теневого взаимодействия частиц в рабочем поле и подвергают ударному термическому воздействию, например, струей высокотемпературного газа, подаваемого под углом к струе материала. При этом вещество, насыщающее поровый объем каждой частицы материала, резко расширяется, что способствует разрыву частиц по ослабленным зонам. Кроме того, ударное термическое воздействие вызывает накопление термических напряжений в теле частиц. Затем материал подвергается ударным деформациям, которые возникают за счет взаимодействия струи с твердой преградой, а потом - резкому охлаждению, что приводит к полному разрушению частиц исходного материала (авторское свидетельство СССР № 1669548, кл. В 02 С 19/00, 1989 г.).There is also a method of grinding solid materials, which consists in the fact that the material is pre-classified by size, then treated (saturated) with a substance that easily passes into another thermodynamic state with expansion (for example, saturated with water or gas). After that, a thin flat stream of material is formed to exclude shadow interaction of particles in the working field and is subjected to thermal shock, for example, by a stream of high-temperature gas supplied at an angle to the stream of material. In this case, the substance saturating the pore volume of each particle of the material expands sharply, which contributes to the rupture of particles in weakened zones. In addition, thermal shock causes the accumulation of thermal stresses in the particle body. Then the material is subjected to impact deformations, which arise due to the interaction of the jet with a solid barrier, and then to sudden cooling, which leads to the complete destruction of the particles of the starting material (USSR author's certificate No. 1669548, class B 02 С 19/00, 1989) .
Недостатками указанного способа является его низкая эффективность, определяемая тем, что процесс насыщения материала водой или газом и последующее ударное термическое воздействие происходит при постоянном давлении (сброс давления осуществляется после этих операций), вследствие чего эффективность разрушения материала низка. Кроме того, ударному термическому воздействию могут подвергаться только тонкие плоские струи материала, толщина которых соизмерима с размером частиц материала, что также снижает эффективность указанного способа. Результатом термического воздействия, кроме ожидаемого разрушения частиц, является также и физико-химическое взаимодействие веществ, входящих в состав частиц, с высокотемпературной струей газа, что является нежелательным. Например, в случае измельчения угля, руд металлов часть их прореагирует с газом, что приведет к потерям измельчаемого материала.The disadvantages of this method is its low efficiency, determined by the fact that the process of saturation of the material with water or gas and the subsequent shock thermal effect occurs at constant pressure (pressure relief is carried out after these operations), as a result of which the destruction of the material is low. In addition, only thin flat streams of material, the thickness of which is commensurate with the particle size of the material, can be subjected to thermal shock, which also reduces the effectiveness of this method. The result of thermal exposure, in addition to the expected destruction of the particles, is also the physicochemical interaction of the substances that make up the particles with a high-temperature gas jet, which is undesirable. For example, in the case of grinding coal, metal ores, some of them will react with gas, which will lead to losses of the crushed material.
Известен способ обработки пористых влажных материалов путем нагрева, заключающийся в том, что нагрев материала производят путем пропускания его через факел высокоэнергетического источника, например плазмотрона (авторское свидетельство СССР № 1763016, кл. В 02 С 19/18, 1990 г.).A known method of processing porous wet materials by heating, which consists in the fact that the material is heated by passing it through a torch of a high-energy source, such as a plasma torch (USSR author's certificate No. 1763016, class 02 02/19/18, 1990).
Недостатком данного способа является его низкая эффективность и ограниченность применения. Низкая эффективность связана с тем, что поскольку нагрев частиц производится снаружи, крупные частицы материала, которые прогреваются медленно, будут или совсем не разрушаться или разрушаться не под действием внутрипорового парообразования, в а результате термического удара, при котором частица распадается на сравнительно небольшое число частиц. Ограниченность применения связана с тем, что наличие высокой температуры в факеле высокоэнергетического источника является неблагоприятным фактором, так как практически все вещества составляющие частицы при высоких температурах вступают в химические реакции с высокотемпературной струей и могут претерпевать различные физические превращения, например оплавляться и т.п.The disadvantage of this method is its low efficiency and limited application. Low efficiency is associated with the fact that since the particles are heated externally, large particles of material that warm up slowly will either not collapse at all or will not collapse under the influence of pore vaporization, but as a result of thermal shock, in which the particle breaks up into a relatively small number of particles. The limited application is due to the fact that the presence of high temperature in the flare of a high-energy source is an unfavorable factor, since almost all the substances that make up particles at high temperatures enter into chemical reactions with a high-temperature jet and can undergo various physical transformations, for example, melting, etc.
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является способ измельчения ископаемого угольного топлива, заключающийся в силовом воздействии на измельчаемый материал в виде кусков типа "орех" (25-50 мм) - "семечко" (6-13 мм) сверхвысокочастотного (СВЧ) - электромагнитного поля, удельную поглощаемую мощность Р которого выбирают из условия Р=Ср(Т2-T1)/t, где Ср - удельная теплоемкость угля; T1, T2 - начальная и конечная температура угля, a t - время нагрева угля от температуры T1 до температуры Т2≥125°С составляет t,5 с (RU 226208).The closest in technical essence (prototype) is a method of grinding fossil coal fuel, which consists in the force acting on the material being crushed in the form of pieces of the "nut" type (25-50 mm) - "seed" (6-13 mm) of microwave (microwave) - electromagnetic field, the specific absorbed power P of which is selected from the condition P = C p (T 2 -T 1 ) / t, where C p is the specific heat of coal; T 1 , T 2 - initial and final temperature of coal, at - time of heating of coal from temperature T 1 to temperature T 2 ≥125 ° С is t, 5 s (RU 226208).
Недостатком известного способа является его низкая эффективность, поскольку сформулированное условие, определяющее удельную поглощаемую мощность СВЧ - электромагнитным полем, не учитывает затраты энергии, расходуемые на парообразование воды, содержащейся в исходных частицах угля, а само влагосодержание угля специально не контролируется.A disadvantage of the known method is its low efficiency, since the formulated condition, which determines the specific absorbed power of a microwave - electromagnetic field, does not take into account the energy costs spent on vaporization of the water contained in the initial particles of coal, and the moisture content of coal is not specifically controlled.
При теплоемкости угля Ср=1,26 кДж/(кг°К) и максимальной разности температур (Т2-T1)=125°К энергия, идущая на нагрев частицы угля, составляет Ср(Т2-T1)=157,5 кДЖ/кг. При влажности угля, равной W=0,1 (10%) и теплоте парообразования, qи=2256 кДж/кг, энергия, идущая на парообразование, составит Qи=W qи=225,6 кДж/кг. Отсюда следует, что основная часть поглощаемой энергии расходуется не на нагрев частицы, а на парообразование воды, находящейся в поровом пространстве, что не отражено в условии, определяющем удельную поглощающую мощность, создаваемую электромагнитным СВЧ-генератором.When the heat capacity of coal With p = 1.26 kJ / (kg ° K) and the maximum temperature difference (T 2 -T 1 ) = 125 ° K, the energy spent on heating the coal particles is C p (T 2 -T 1 ) = 157.5 kJ / kg. With coal moisture equal to W = 0.1 (10%) and heat of vaporization, q and = 2256 kJ / kg, the energy spent on vaporization will be Q and = W q and = 225.6 kJ / kg. It follows that the bulk of the absorbed energy is not spent on heating the particle, but on the vaporization of water in the pore space, which is not reflected in the condition that determines the specific absorbing power created by the electromagnetic microwave generator.
По этой причине процесс измельчения будет носить случайный характер, а именно при выбранной указанным образом удельной поглощаемой мощности частицы угля с повышенным влагосодержанием будут измельчаться незначительно ввиду того, что подводимая мощность не обеспечивает переход всей воды в парообразное состояние, в связи с чем измельчится до нужной крупности лишь часть угля. Если частицы содержат минимальное количество свободной влаги или не содержат ее вовсе, то возможно только малоэффективное термическое растрескивание частиц. Лишь частицы, имеющие некоторое среднее значение влажности, будут измельчаться с наибольшей эффективностью. Но поскольку величина влажности специальным образом не поддерживается на заданном уровне, в целом эффективность процесса измельчения будет мала, значительно отличаться от оптимальной, поскольку в реальных условиях величина влагосодержания, зависящая от многих, трудноконтролируемых факторов (условий хранения, влажности и температурного состояния атмосферы и т.п.), будет иметь случайный характер.For this reason, the grinding process will be random in nature, namely, when the specific absorbed power is selected in this way, coal particles with high moisture content will be milled insignificantly because the supplied power does not ensure the transition of all water to a vapor state, and therefore it is crushed to the required size only part of the coal. If the particles contain a minimal amount of free moisture or do not contain it at all, then only ineffective thermal cracking of the particles is possible. Only particles having a certain average moisture value will be ground with the greatest efficiency. But since the value of humidity is not specially maintained at a given level, the overall efficiency of the grinding process will be small, significantly different from optimal, since in real conditions the amount of moisture content depends on many difficult to control factors (storage conditions, humidity and temperature of the atmosphere, etc.). n.), will be random.
Кроме того, в известном способе измельчения не определена связь между исходным размером измельчаемых частиц и темпом их нагрева (ростом температуры в единицу времени), который также определяется мощностью, поглощаемой частицей, что также снижает эффективность реализации данного способа. Ясно, что если темп нагрева мал, то даже частицы больших размеров, порядка сантиметра и более, будут только нагреваться и подсушиваться электромагнитным полем СВЧ-генератора без измельчения. При увеличении поглощаемой мощности начинают дробиться крупные частицы, поскольку хотя парообразование сравнительно невелико, но так как оно происходит во всем объеме частицы, то при данном размере приповерхностных пор, имеющих определенную пропускную способность по насыщенному пару, внутри пор будет развиваться давление, достаточное для раздробления материала. Однако частицы, имеющие примерно на один и более порядок меньшие размеры, измельчаться по-прежнему не будут, поскольку парообразование в них будет происходить с небольшой интенсивностью, а пропускная способность пор оказывается достаточной, чтобы развиваемое внутри пор давление не превосходило давления, при котором частицы разрушаются. Для того чтобы разрушать частицы меньших размеров, темп нагрева должен быть таким, чтобы парообразование превосходило пропускную способность поровых каналов, в результате чего развиваемое в них давление достигало давления, при котором происходит разрушение частиц. В указанных в прототипе размерах обрабатываемых кусков "орех" - "семечко" при различии линейного размера более чем в 8 раз существенно различно распределение влаги по его объему. Например, частица крупностью 6 мм может быть полностью лишена свободной влаги, а у частицы крупностью 50 мм подсушенным будет лишь поверхностный слой толщиной 3 мм, а возможна и противоположная ситуация, когда мелкая частица полностью насыщена водой, а у крупной частицы вода заполнила только приповерхностный слой. Таким образом, можно констатировать, что при фиксированной мощности СВЧ-генератора эффективному измельчению подвергаются частицы определенной крупности и влажности. При прочих равных условиях частицы меньшей крупности почти не измельчаются, а частицы большей крупности дробятся на более мелкие частицы, но не измельчаются до нужной крупности.In addition, in the known grinding method, the relationship between the initial size of the crushed particles and their heating rate (increase in temperature per unit time), which is also determined by the power absorbed by the particle, is also not determined, which also reduces the efficiency of this method. It is clear that if the heating rate is low, then even particles of large sizes, of the order of a centimeter or more, will only be heated and dried by the electromagnetic field of the microwave generator without grinding. With an increase in absorbed power, large particles begin to crumble, because although vaporization is relatively small, but since it occurs in the entire volume of the particle, at a given size of surface pores having a certain throughput capacity for saturated steam, a pressure sufficient to crush the material will develop inside the pores . However, particles having sizes that are about one or more orders of magnitude smaller still will not be crushed, since vaporization in them will occur with a low intensity, and the pore throughput is sufficient so that the pressure developed inside the pores does not exceed the pressure at which the particles are destroyed . In order to destroy smaller particles, the heating rate must be such that vaporization exceeds the throughput of the pore channels, as a result of which the pressure developed in them reaches the pressure at which the destruction of the particles occurs. In the dimensions of the processed pieces “nut” - “seed” indicated in the prototype, when the linear size is more than 8 times different, the distribution of moisture over its volume is significantly different. For example, a particle with a grain size of 6 mm can be completely devoid of free moisture, while a particle with a grain size of 50 mm will only have a surface layer of 3 mm thick dried, and the opposite situation is possible, when a small particle is completely saturated with water, and in a large particle, water fills only the surface layer . Thus, it can be stated that at a fixed power of the microwave generator, particles of a certain size and humidity are subjected to effective grinding. Ceteris paribus, particles of smaller size are almost not crushed, and particles of larger size are crushed into smaller particles, but not crushed to the desired size.
Однако излишний перегрев частиц также неприемлем, поскольку при перегреве частиц выше температуры начала выхода летучих из угля (130°С (бурые угли) - 400°С (антрацит) в зависимости от типа угля (Белосельский Б.С., Барышев В.И. Низкосортные энергетические топлива: Особенности подготовки и сжигания. М., Энергоатомиздат, 1989 г., с.108)) уменьшится количество летучих в измельченном угле, что отрицательно скажется как при его последующем использовании в энергетических целях (понизится теплотворная способность, увеличится температура воспламенения), так и ухудшатся экологические показатели самого технологического процесса измельчения в СВЧ-генераторе, поскольку в газообразных продуктах появятся органические летучие, являющиеся вредными вещества.However, excessive overheating of the particles is also unacceptable, since when the particles overheat above the temperature at which the volatiles exit from the coal (130 ° С (brown coals) - 400 ° С (anthracite), depending on the type of coal (Beloselsky B.S., Baryshev V.I. Low-grade energy fuels: Features of preparation and burning. M., Energoatomizdat, 1989, p. 108)) the amount of volatiles in the crushed coal will decrease, which will negatively affect how it is subsequently used for energy purposes (the calorific value will decrease, the ignition temperature will increase) , So and environmental indicators of the grinding process itself in the microwave generator will deteriorate, because organic volatile, harmful substances will appear in gaseous products.
Основной вывод, который следует из проведенного анализа, что подводимая к частице поглощаемая мощность электромагнитного поля СВЧ-генератора, должна соответствовать частицам определенного размера с определенной влажностью, что не учитывается в известном способе, вследствие чего его использование для измельчения угольных частиц неконтролируемой крупности и влажности будет малоэффективным.The main conclusion that follows from the analysis that the absorbed power of the electromagnetic field of the microwave generator supplied to the particle must correspond to particles of a certain size with a certain humidity, which is not taken into account in the known method, as a result of which its use for grinding coal particles of uncontrolled size and humidity will be ineffective.
Целью предлагаемого изобретение является повышение эффективности способа измельчения пористых материалов, преимущественно углей, путем регулирования размера измельчаемых частиц и влажности.The aim of the invention is to increase the efficiency of the method of grinding porous materials, mainly coal, by regulating the size of the crushed particles and humidity.
Предлагаемый способ измельчения пористых материалов, преимущественно ископаемого угля, включающий подготовку угля к измельчению до класса, соответствующего максимальной крупности частиц, подвергающихся воздействию сверхвысокочастотным (СВЧ) электромагнитным полем, и определение его удельной поглощаемой мощности, в отличие от прототипа подготовку к измельчению ископаемого угля проводят дроблением до класса крупности "-D", затем классифицируют дробленный уголь по классам крупности "+D", "-D" - "+d" и "-d", материал класса крупностью "-d" направляют в гомогенизатор, материал класса крупностью "+D" направляют на повторное дробление, а материал класса крупностью "-D" - "+d насыщают до заданного уровня влагосодержания и направляют в рабочую камеру СВЧ-генератора, где проводят его измельчение, после чего материал смешивают с классом крупностью "-d" и направляют на обогатительную установку, откуда органическую часть ископаемого угля направляют в резервуар готового продукта, а минеральную часть - в хвостохранилище, при этом удельную поглощаемую мощность СВЧ - электромагнитным полем (Р, кВт/кг) выбирают из условия: Р=(Ср(Т2-T1)+Wqисп)/t; где Ср - удельная теплоемкость угля, кДж/(кг град); T1 и Т2 - начальная и конечная температура угля, °С; W - массовая доля воды в измельчаемом угле; qи - теплота испарения воды, 2253 кДж/кг; t - время нагревания частицы от температуры T1 до температуры Т2, сек.The proposed method of grinding porous materials, mainly fossil coal, including preparing coal for grinding to a class corresponding to the maximum particle size exposed to a microwave (microwave) electromagnetic field, and determining its specific absorbed power, in contrast to the prototype, preparation for grinding fossil coal is carried out by crushing to the fineness class "-D", then crushed coal is classified according to the fineness classes "+ D", "-D" - "+ d" and "-d", material of the fineness class "-d" sent They are fed into the homogenizer, the material of the fineness of "+ D" size is sent for re-crushing, and the material of the class of fineness of "-D" - "+ d is saturated to the specified moisture content and sent to the working chamber of the microwave generator, where it is crushed, after which the material mixed with class size "-d" and sent to the concentration plant, from where the organic part of the fossil coal is sent to the finished product tank, and the mineral part is sent to the tailing dump, while the specific microwave absorbed power is by the electromagnetic field (P, kW / kg ) choose from the condition: P = (C p (T 2 -T 1 ) + Wq isp ) / t; where C p is the specific heat of coal, kJ / (kg deg); T 1 and T 2 - the initial and final temperature of coal, ° C; W is the mass fraction of water in the crushed coal; q and is the heat of evaporation of water, 2253 kJ / kg; t is the particle heating time from temperature T 1 to temperature T 2 , sec.
При этом ископаемый уголь дробят до класса крупностью "-D", равным 10 мм, а крупность готового продукта "-d" выбирают равным 0,05 мм.In this case, fossil coal is crushed to class with a fineness of "-D" equal to 10 mm, and the fineness of the finished product "-d" is chosen equal to 0.05 mm.
Величины D и d связаны условием, что D=dКиз, где Киз - коэффициент измельчения в СВЧ-генераторе, равный отношению характерного размера частиц, поступивших в СВЧ-генераторе, к характерному размеру измельченных частиц d, при заданном значении насыщения жидким компонентом.The values of D and d are related by the condition that D = dK from , where K from is the grinding coefficient in the microwave generator, equal to the ratio of the characteristic size of the particles received in the microwave generator to the characteristic size of the crushed particles d, for a given value of saturation with the liquid component.
Сформулированное условие, определяющее удельную поглощаемую материалом мощность, излучаемую СВЧ-генератором, учитывает как энергию, затрачиваемую на нагрев частицы, так и энергию, затрачиваемую на испарение жидкой среды, заполняющей поровое пространство измельчаемого материала, что не учитывается в прототипе.The formulated condition, which determines the specific power absorbed by the material emitted by the microwave generator, takes into account both the energy spent on heating the particle and the energy spent on the evaporation of a liquid medium filling the pore space of the crushed material, which is not taken into account in the prototype.
Частицы размером от "-D" до "+d", направляемые в СВЧ-генератор, насыщаются жидким компонентом (водой), что позволяет стабилизировать режим работы СВЧ-генератора.Particles ranging in size from “-D” to “+ d”, sent to the microwave generator, are saturated with a liquid component (water), which helps to stabilize the operating mode of the microwave generator.
Классификация размера частиц, направляемых в СВЧ-генератор, необходима для того, чтобы подводимая мощность расходовалась оптимальным образом. А именно частицы, размер которых соответствует требованию заданной степени измельчения "-d", использовались по прямому назначению без дополнительного измельчения в СВЧ-генераторе, а максимальный размер частиц, направляемых в СВЧ-генератор, ограничивается размером D, которые измельчаются наиболее эффективно.The classification of the size of the particles sent to the microwave generator is necessary so that the input power is spent optimally. Namely, particles whose size meets the requirement of a given degree of grinding “-d” were used for their intended purpose without additional grinding in a microwave generator, and the maximum size of particles sent to a microwave generator is limited by size D, which are crushed most efficiently.
На чертеже приведена принципиальная схема, характеризующая предложенный способ измельчения пористых материалов.The drawing shows a schematic diagram characterizing the proposed method of grinding porous materials.
На чертеже показан бункер 1, дробильное устройство 2, классификатор 3, резервуар 4, в котором находится жидкий компонент (вода), смеситель 5, резонаторная камера СВЧ-генератора 6, гомогенизатор 7, обогатительная установка 8, резервуар 9 готового продукта и соединительные трубопроводы 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 и 18.The drawing shows a hopper 1, a crushing device 2, a classifier 3, a tank 4, in which there is a liquid component (water), a mixer 5, a resonator chamber of a microwave generator 6, a homogenizer 7, an enrichment plant 8, a finished product tank 9 and connecting pipelines 10 , 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 and 18.
Способ осуществляется следующим способом. Пористый материал, подлежащий измельчению, из бункера 1 направляют и дробильное устройство 2, например молотковую дробилку, где раздробляют до заданной крупности "-D", откуда он по соединительному трубопроводу 10 поступает в классификатор 3, где его разделяют по классам крупности "+D", "-D" - "+d" и "-d". Из классификатора 3 материал класса крупностью "+D" по соединительному трубопроводу 11 подают на повторное дробление, материал класса крупностью "-d" по соединительному трубопроводу 12 в гомогенизатор 7. Материал класса крупностью "-D" - "+d" по соединительному трубопроводу 13 направляют в смеситель 5, куда из резервуара 4 подают жидкий компонент (воду). Насыщенный жидкостью измельчаемый материал по соединительному трубопроводу 14 подают в резонаторную камеру СВС-генератора 6, откуда измельченный материал по соединительному трубопроводу 15 поступает в гомогенизатор 7, где его смешивают с материалом класса крупности "-d" и далее по трубопроводу 16 в обогатительное устройство 8, откуда органическую часть ископаемого угля направляют по трубопроводу 17 в резервуар готового продукта 9, а минеральную часть угля по трубопроводу 18 направляют в хвостохранилище.The method is carried out in the following way. The porous material to be crushed is also sent from the hopper 1 to a crushing device 2, for example, a hammer mill, where it is crushed to a predetermined size "-D", from where it enters the classifier 3 through the connecting pipe 10, where it is divided into particle sizes "+ D" , "-D" - "+ d" and "-d". From classifier 3, material of class fineness "+ D" through connecting pipe 11 is fed for re-crushing, material of class fineness "-d" through connecting pipe 12 to homogenizer 7. Material of class fineness "-D" - "+ d" through connecting pipe 13 sent to the mixer 5, where from the tank 4 serves a liquid component (water). The liquid-saturated crushed material is fed through the connecting pipe 14 to the resonator chamber of the SHS-generator 6, from where the crushed material is fed through the connecting pipe 15 to the homogenizer 7, where it is mixed with material of the fineness class “-d” and then through the pipe 16 to the beneficiation device 8 from where the organic part of the fossil coal is sent through a pipe 17 to the finished product tank 9, and the mineral part of the coal is sent through a pipe 18 to a tailing dump.
При реализации заявляемого способа измельчения должна быть задана величина максимальной крупности частиц "-d", до которой должен быть измельчен материал и определены экспериментальные значения Киз и определяемые экспериментально величины минимальной крупности измельченных частиц "dмин" и времени нагрева, в зависимости от крупности исходного материала при максимальном содержании в нем жидкого компонента при различных мощностях, создаваемых СВЧ-генератором. Способ может быть реализован, если величины минимальной крупности измельченных частиц "dмин" меньше заданной величины крупности частиц "d".When implementing the inventive grinding method, the maximum particle size "-d" must be set to which the material must be crushed and the experimental values K from and experimentally determined values of the minimum particle size of the crushed particles "d min " and the heating time, depending on the size of the original material at the maximum content of the liquid component in it at various capacities created by the microwave generator. The method can be implemented if the minimum particle size of the crushed particles "d min " is less than the specified particle size of the particles "d".
Исходя из располагаемой мощности СВЧ-генератора, по экспериментальным данным для D, dмин и времени нагрева t определяется значение опытного коэффициента измельчения Киз, а затем по формуле D=dмин Киз, определяется величина крупности частиц, которая должна быть получена на стадии предварительного дробления материала.Based on the available power of the microwave generator, experimental data for D, d min and heating time t determine the value of the experimental grinding coefficient K from , and then using the formula D = d min K from , determine the particle size, which must be obtained at the stage preliminary crushing of material.
В случае, если рассчитанное таким образом значение крупности D меньше чем достижимое на стадии дробления, необходимо использование более мощного СВЧ-генератора, обеспечивающего возрастание величины Киз, а следовательно, и величины D=dКиз.If the value of the particle size D calculated in this way is less than that achievable at the crushing stage, it is necessary to use a more powerful microwave generator, which ensures an increase in the value of K from and, consequently, the value of D = dK from .
Выбор обогатительной установки зависит от способа использования готового продукта. Например, если измельченный и обогащенный уголь предназначен для последующего приготовления водоугольного топлива, то целесообразно использовать гидравлические обогатительные установки. Если потребителю необходим сыпучий готовый продукт, то возможно использование установок пневматического обогащения (Фоменко Т.Г., Бутовецкий B.C., Погарцева Е.М. Технология обогащения углей. М.: Недра, 1985 г., с.98-135 и с.136-143).The choice of a concentration plant depends on how the finished product is used. For example, if the crushed and enriched coal is intended for the subsequent preparation of water-coal fuel, then it is advisable to use hydraulic enrichment plants. If the consumer needs a bulk finished product, it is possible to use pneumatic concentration plants (Fomenko T.G., Butovetsky BC, Pogartseva E.M. Coal preparation technology. M .: Nedra, 1985, pp. 98-135 and p. 136 -143).
Пример реализации. Производительность установки 1 т/час. Измельчается уголь до крупности d="- 0,05 мм". Влажность угля W=0,1, Ср=1,26 кДж/(кг°С), qи=2256 кДж/кг. Начальная температура T1=288°С, примем, что конечная температура Т2=383К в первом варианте расчета и Т2=398К во втором варианте расчета. Величину удельной поглощаемой мощности определяем по формуле Р=(Ср(Т2-T1)+Wqи)/t, (кВт/кг). В первом случае она равна P1=345,3/t, (кВт/кг), а во втором Р2=364,2/t, (кВт/кг). Из сравнения этих величин следует, что различие в оценке степени нагрева до Т2=383°С или Т2=398°С мало сказываются на расчете потребной величины удельной поглощаемой мощности, поскольку ее основная составляющая связана с парообразованием. На основании опытных данных принимаем, что dмин=0,020 мм, а Киз=500 при t= ≤1с. Следовательно, величина D=dмин Киз=10 мм. Из характеристики измельчительного устройства для предварительного дробления известно, что при дроблении до класса "-10 мм", 5% от исходного количества материала измельчается до класса "-0,05 мм". Следовательно, производительность СВЧ-генератора должна составлять 0,95 т/час. Если принять, что величина удельной поглощаемой мощности равна максимальному значению Р=364,2/t, (кВт/кг), то полезная (выходная) мощность СВЧ-генератора составляет 96,11 кВт. Частота СВЧ-генератора определяется исходя из обеспечения глубины проникновения электромагнитной волны по всей толщине слоя измельчаемого материала. Так, для воды глубина проникновения составляет 70,5 см на частоте 433 МГц и 23,4 см на частоте 915 МГц и лишь 3,5 см на частоте 2375 МГц (Архангельский Ю.С., Девяткин И.И. Сверхвысокочастотные нагревательные установки для интенсификации технологических процессов. Изд-во СГУ, 1983 г., с.9), что позволяет выбрать частоту излучения СВЧ-генератора с учетом геометрических размеров резонаторной камеры СВЧ-генератора.Implementation example. Productivity 1 t / h. Coal is crushed to a particle size d = "- 0.05 mm". The moisture content of coal is W = 0.1, C p = 1.26 kJ / (kg ° C), q and = 2256 kJ / kg. The initial temperature T 1 = 288 ° C, we assume that the final temperature T 2 = 383K in the first version of the calculation and T 2 = 398K in the second version of the calculation. The value of the specific absorbed power is determined by the formula P = (C p (T 2 -T 1 ) + Wq and ) / t, (kW / kg). In the first case, it is equal to P 1 = 345.3 / t, (kW / kg), and in the second P 2 = 364.2 / t, (kW / kg). From a comparison of these values, it follows that the difference in the assessment of the degree of heating to T 2 = 383 ° C or T 2 = 398 ° C has little effect on the calculation of the required value of the specific absorbed power, since its main component is associated with vaporization. Based on the experimental data, we assume that d min = 0.020 mm, and K from = 500 at t = ≤1 s. Therefore, the value of D = d min K of = 10 mm From the characteristics of the grinding device for preliminary crushing it is known that when crushing to the class "-10 mm", 5% of the initial amount of material is crushed to the class "-0.05 mm". Therefore, the performance of the microwave generator should be 0.95 t / h. If we assume that the value of the specific absorbed power is equal to the maximum value of P = 364.2 / t, (kW / kg), then the useful (output) power of the microwave generator is 96.11 kW. The frequency of the microwave generator is determined based on the depth of penetration of the electromagnetic wave throughout the thickness of the layer of crushed material. So, for water, the penetration depth is 70.5 cm at a frequency of 433 MHz and 23.4 cm at a frequency of 915 MHz and only 3.5 cm at a frequency of 2375 MHz (Arkhangelsky Yu.S., Devyatkin I.I. Microwave heating systems for intensification of technological processes. Publishing house of SSU, 1983, p. 9), which allows you to choose the frequency of the microwave generator, taking into account the geometric dimensions of the cavity of the microwave generator.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004121708/03A RU2277015C2 (en) | 2004-07-16 | 2004-07-16 | Method of grinding porous materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004121708/03A RU2277015C2 (en) | 2004-07-16 | 2004-07-16 | Method of grinding porous materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004121708A RU2004121708A (en) | 2006-01-10 |
| RU2277015C2 true RU2277015C2 (en) | 2006-05-27 |
Family
ID=35872374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004121708/03A RU2277015C2 (en) | 2004-07-16 | 2004-07-16 | Method of grinding porous materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2277015C2 (en) |
-
2004
- 2004-07-16 RU RU2004121708/03A patent/RU2277015C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004121708A (en) | 2006-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3973733A (en) | Method and apparatus for comminution of coal and other materials to ultrafine sizes | |
| RU2455344C2 (en) | Method of preparing mixed charge containing biomass and heavy hydrocarbon fraction for further gasification | |
| AU2006242458B2 (en) | Method to transform bulk material | |
| EP2785817B1 (en) | Method and arrangement for torrefaction with controlled addition of cooling liquid to the torrefied material | |
| Loiseau et al. | Terminal velocity of liquids and granular materials dispersed by a high explosive | |
| Zhu et al. | Effect of microwave irradiation on the grinding characteristics of Ximeng lignite | |
| RU2277015C2 (en) | Method of grinding porous materials | |
| US3257080A (en) | Method and apparatus for processing anisotropic solid substances | |
| WO2012171078A1 (en) | A process for drying material and dryer for use in the process | |
| US8440946B2 (en) | System using a jet mill in combination with a microwave system to economically prepare clean coal for use in power generation | |
| KR100330641B1 (en) | Explosive fragmentation process | |
| Mal’tsev et al. | Influence of high-energy impact on the physical and technical characteristics of coal fuels | |
| KR101836343B1 (en) | System for manufacturing solid fuel using waste resources | |
| EP2524182B1 (en) | Process and system for treating bulk material utilizing flash and leakage steam in a bulk handling system | |
| RU2226208C2 (en) | Method of disintegrating fossil coal fuel | |
| RU2043159C1 (en) | Method of fine selective grinding of porous materials | |
| Kosowska-Galacbowska et al. | An experimental investigation into the fragmentation of coal particles in a fluidized-bed combustor | |
| JP2013056982A (en) | Recycling method and apparatus for sewage sludge and waste | |
| Teo et al. | Internally heated screw pyrolysis reactor (ihspr) heat transfer performance study | |
| US2010981A (en) | Art of pulverizing mineral substances or aggregates | |
| RU2249029C1 (en) | Method of producing coal-water fuel and production line for accomplishment thereof | |
| RU2749389C1 (en) | Method and installation for processing carbon-containing substances | |
| Ono | Improved Coal Pulverization Method Using the Embrittlement due to Cracks Generated in Pores of Coal [Translated] | |
| JP4052471B2 (en) | Method for volume reduction of porous particles | |
| Bayat et al. | Effects of microwave pre-heating on grindability and liberalization degree of chromite ores |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060717 |