WO2016178603A1 - Fine grinding mill - Google Patents

Fine grinding mill Download PDF

Info

Publication number
WO2016178603A1
WO2016178603A1 PCT/RU2016/000270 RU2016000270W WO2016178603A1 WO 2016178603 A1 WO2016178603 A1 WO 2016178603A1 RU 2016000270 W RU2016000270 W RU 2016000270W WO 2016178603 A1 WO2016178603 A1 WO 2016178603A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
grinding
mill
lining
vol
rotation
Prior art date
Application number
PCT/RU2016/000270
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Михаил Николаевич РОЖКОВ
Андрей Валерьевич КОНДРАТЬЕВ
Валерий Иванович ВАРЛАМОВ
Сергей Константинович Гордеев
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Доминант"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Доминант" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Доминант"
Publication of WO2016178603A1 publication Critical patent/WO2016178603A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C2/00Crushing or disintegrating by gyratory or cone crushers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C17/00Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
    • B02C17/18Details
    • B02C17/20Disintegrating members
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/28Details
    • B02C4/30Shape or construction of rollers

Definitions

  • the invention relates to metallurgy, construction and the chemical industry, and in particular to devices for fine grinding of brittle high-solid materials in dry form or in a liquid medium and can be used to obtain micropowders of ceramic materials, pigments, additives in fuel and other materials.
  • a large number of devices are known for grinding powders of brittle materials by combining crushing and shear forces on crushed particles (for example, cone-inertial crushers, roller-ring mills).
  • the experience of the use of such devices in practice has proved that the impact of shear forces on the material being ground allows a significant increase in the grinding efficiency of brittle materials. This is due to the mechanical properties of brittle materials: high compressive strength combined with relatively low tensile and shear strength. Therefore, the development of grinding devices with a significant contribution of the effects of shear loads on the milled material is of great interest.
  • a centrifugal mill consisting of a vertical housing with a working chamber, in which a rotor with supporting disks is mounted on which grinding elements in the form of segments are fixed [RF patent JY_> 2004328, cl. B02C 13/14, 1991].
  • the grinding elements are installed with a gap relative to the wall of the working chamber, which provides the necessary dispersion of the resulting product.
  • a disadvantage of the known device is the inability to use it to obtain fine powders, for example, less than 10 microns in size, since for this it is necessary to install a rotor and grinding elements with the same size (10 microns) of the gap between the grinding elements and the surface of the working chamber, which impossible with the practical use of the mill.
  • the closest analogue of the proposed technical solution is an inertial mill described in RF patent JN ° 2033857 [class B02C 15/00].
  • the mill has a vertical casing with an inner lining and production inlet and outlet pipes, and a rotor installed in the casing in the form of a drive shaft and movable grinding elements mounted on rotation axes displaced relative to their center of gravity, mounted between supporting disks connected to the drive shaft.
  • the grinding elements in a horizontal section are segmented in shape, and their axis of rotation is offset from its center of gravity by at least 0.5 of its length.
  • the rotation of the rotor provides (due to the centrifugal force acting on the grinding element, and the possibility of turning the grinding element around the axis of rotation) pressing each of the grinding elements to the surface of the lining. Particles of the starting material cast by the rotor onto the surface of the lining are crushed due to the combined effect of compressive (crushing) and shear forces on them. Compressive forces are provided by the centrifugal force of pressing the grinding element to the lining, and shear forces by the movement of the surface of the grinding element relative to the surface of the lining.
  • the absence of a gap between the surface of the grinding element and the lining simplifies the installation of the rotor relative to the lining, and also allows you to obtain highly dispersed powders of materials, for example, with a size of less than 10 microns.
  • a disadvantage of the known device is its small resource when grinding high hard materials. This is due to the large wear of the used ceramic-metal grinding elements and the lining due to the abrasive action of the particles of highly hard ground material. In addition, the mill is difficult to maintain: replacing grinding elements requires disassembling the mill rotor.
  • the technical task of the proposed invention is to increase the life of the mill, simplifying repair services and expanding the areas of its use.
  • a mill for fine grinding of materials having a closed housing with nozzles for input and output of products in which there is a cylindrical working chamber with an external water jacket and an inner lining, and installed in the chamber along its axis, connected to the drive vertical rotor in the form of a shaft and horizontal supporting disks connected to it, on which grinding elements are fixed on the axis of rotation, whose center of gravity offset relative to the axis of rotation, the grinding elements consist of a metal housing and a grinding insert fixed to it, which, when the element rotates, is in contact with the surface of the lining.
  • the grinding inserts and the lining of the working chamber are made of ceramic composite material containing diamond - 20-75% vol., Silicon carbide - 20-75% vol., Silicon - 3-40% vol.
  • Figure 1 A cross section of a mill, which shows:
  • the invention consists in the following.
  • the mill for fine grinding of materials has a vertical closed housing with nozzles for input and output of products.
  • the branch pipe of the input of the product (the initial ground powders) is located on the upper part of the housing, for example, on its upper cover.
  • the outlet pipe of output (crushed material) is located in the lower part of the body - on the lower cover.
  • the working chamber has a cooling water jacket, necessary to maintain the temperature in the working chamber and to remove excess heat generated during the grinding of materials.
  • the inner surface of the working chamber has a lining made of a ceramic composite material diamond - silicon carbide - silicon.
  • the lining in various designs of the mill, it is possible to use the lining as an inner casing of the working chamber, cooled by water, providing structural strength.
  • the lining can be made of a single hollow cylinder, the inner diameter of which corresponds to the inner diameter of the working chamber, or of individual elements assembled together using gluing or soldering methods, and also other methods.
  • a rotor having a shaft is installed in the mill body. The rotor shaft is installed along the axis of the working chamber, passes through the top cover of the housing and is connected to a drive that provides rotation of the shaft during operation of the mill. In the area of the working chamber on the shaft, perpendicular to it, supporting disks are installed, the diameter of which is smaller than the inner diameter of the lining.
  • support discs can be installed on the shaft, but at least two.
  • the distance between the discs can be the same or different, depending on the design of the mill.
  • the rotation axis of the grinding elements are installed in the outer zone of the supporting disks, perpendicular to them.
  • These axes can be made, for example, as cylindrical shafts mounted between two adjacent support disks and fixed in them.
  • the number of axles installed between the two discs depends on the design of the mill, but they cannot be less than two. In this case, it is advisable to symmetrically set the axes in a circle, because this provides the best balance of rotor rotation during mill operation.
  • Grinding elements are installed on the axes of rotation. On one axis of rotation, in height, several grinding elements can be installed.
  • the grinding elements have a housing made of metal, in which a grinding insert of a ceramic composite material diamond - silicon carbide - silicon is fixed.
  • the grinding elements are mounted on the axes of rotation so that the center of gravity of the element does not coincide with the axis of rotation, and when the rotor rotates, the grinding element is rotated on the axis of rotation and the grinding insert is pressed against the surface of the lining.
  • the use of a grinding element with a metal casing and a grinding insert increases the reliability of the mill design compared to the installation completely ceramic grinding elements directly on the axis of rotation.
  • Ceramic composites diamond - silicon carbide - silicon have a significantly lower strength (compared with metal) at tensile stresses arising in the grinding element during mill operation, as well as greater brittleness, which can lead to destruction of ceramic elements during operation.
  • a grinding insert made of a ceramic composite and fixed in the housing of the grinding element provides the necessary wear resistance of the element as a whole. In addition, such an insert can be easily replaced by a new one during maintenance of the mill without removing the grinding elements from the axis of rotation.
  • the mill operates as follows.
  • the mill drive provides rotor rotation.
  • the grinding elements in which the center of gravity is displaced relative to the axis of their rotation, due to the centrifugal force acting on them, are rotated on the rotation axes, thereby moving the grinding insert to the surface of the lining. Grinding inserts are pressed to the surface of the lining and slide on it with the angular velocity of rotation of the rotor.
  • Starting materials powdered materials to be ground, are fed through an inlet pipe located above the working chamber. Sinking down due to its own weight into the working chamber, the powder particles are discarded by the rotor on the surface of the lining and are subjected to abrasion by the grinding inserts moving along the surface of the lining, thereby causing the destruction of particles and grinding of the material.
  • the increase in peripheral speed, the rotation of the rotor increases both the linear speed of the grinding insert on the surface of the lining, and the pressing force of the grinding insert to lining surfaces. Thereby, the degree of grinding of the starting materials is controlled.
  • the high hardness of the composite and the linings and grinding inserts made from it determines the very low wear of these elements of the mill, which not only ensures the efficient use of the mill without replacing the corresponding elements, but also allows you to get clean powdered powders that are not contaminated with “grinding” parts of grinding devices.
  • the proposed mill can be used for grinding powdered materials in liquid media.
  • the material to be ground is fed into the mill in the form of a suspension, for example, in water.
  • a suspension for example, in water.
  • the principles of the mill are similar to grinding dry powders on it.
  • the proposed technical solution is illustrated by an example of the application of the proposed mill for the production of boron carbide micropowders.
  • Obtaining micropowders of boron carbide is as follows.
  • the initial powders of boron carbide with a particle size of 80 to 63 ⁇ m are fed using a feeder into a rotary abrasive mill with a working chamber diameter of 105 mm, the engine power for rotor rotation is 2 kW.
  • the surface of the working chamber is made of six rings of ceramic composite material installed on top of one another, having the composition: diamond - 42% vol., Silicon carbide - 50% vol., Silicon - 8% vol.
  • the mill has 24 grinding elements with a metal casing fixed in a non-grinding insert made of a ceramic composite of the same composition.
  • Grinding elements are installed in 6 vertical rows of 4 elements around the circumference, and are fixed on vertical axes with the possibility of rotation about the axis, which ensures their friction on the surface of the lining when rotating the rotor of the mill.
  • the mass flow rate of powders supplied for grinding is 1 kg / h. Grinding is carried out at a rotor speed of 400 rpm.
  • the average particle size of the obtained micropowder is 2.4 microns.
  • the iron content in the obtained micropowder is less than 0.05%.
  • the resource of the mill is more than 1000 hours.
  • the proposed mill is applicable for obtaining micropowders of various materials, including materials of high hardness.
  • the mill has an increased service life due to the low wear of the grinding elements and the lining, provides an expansion of its application areas, including grinding of extra hard materials, as well as high efficiency, both by increasing the overhaul life for replacing worn elements of the mill, and the ease of replacing grinding inserts during technical maintenance, while maintaining the reliability of the mechanical properties of grinding elements, the housing of which is made of metal.

Abstract

The invention relates to devices for fine grinding very hard, brittle materials and can be used in metallurgy, construction, and the chemical industry. A mill comprises a closed housing with connection pipes for the ingress and egress of a product; a cylindrical working chamber, situated inside the housing and having an external water jacket and an internal lining; and a vertical rotor, axially mounted inside the chamber. The vertical rotor is connected to a rotary drive and is configured in the form of a shaft having connected thereto horizontal supporting discs, to which grinding elements are fastened via pivot axes. The centre of gravity of the grinding elements is offset from the pivot axis, and the grinding elements, consisting of a metal body with a grinding insert fastened thereto, are made of a ceramic composite material, containing diamond - 20-75 vol%, silicon carbide - 20-75 vol%, and silicon - 3-40 vol%. The mill is characterized by an extended operating life as a result of low wear on the grinding elements and the lining when particularly hard materials are ground to produce micropowders.

Description

Мельница для тонкого измельчения материалов  Fine grinding mill
Область техники Technical field
Изобретение относится к металлургии, строительству и химической промышленности, а именно - к устройствам для тонкого измельчения хрупких высокотвердых материалов в сухом виде или в среде жидкости и может быть использовано для получения микропорошков керамических материалов, пигментов, присадок в топливо и других материалов.  The invention relates to metallurgy, construction and the chemical industry, and in particular to devices for fine grinding of brittle high-solid materials in dry form or in a liquid medium and can be used to obtain micropowders of ceramic materials, pigments, additives in fuel and other materials.
Предшествующий уровень техники State of the art
Известно большое число устройств, обеспечивающих измельчение порошков хрупких материалов за счет сочетания воздействия на измельчаемые частицы раздавливающих и сдвиговых усилий (например, конусно-инерционные дробилки, ролико-кольцевые мельницы). Опытом применения таких устройств на практике доказано, что воздействие на измельчаемый материал сдвиговых усилий позволяет существенно повысить эффективность измельчения хрупких материалов. Это связано с особенностями механических свойств хрупких материалов: большой прочностью при сжатии в сочетании с относительно низкой прочностью при растяжении и сдвиге. Поэтому разработка измельчительных устройств с существенным вкладом воздействия сдвиговых нагрузок на измельчаемый материал представляет большой интерес.  A large number of devices are known for grinding powders of brittle materials by combining crushing and shear forces on crushed particles (for example, cone-inertial crushers, roller-ring mills). The experience of the use of such devices in practice has proved that the impact of shear forces on the material being ground allows a significant increase in the grinding efficiency of brittle materials. This is due to the mechanical properties of brittle materials: high compressive strength combined with relatively low tensile and shear strength. Therefore, the development of grinding devices with a significant contribution of the effects of shear loads on the milled material is of great interest.
Известна центробежная мельница, состоящая из вертикального корпуса с рабочей камерой, в которой установлен ротор с опорными дисками на которых закреплены мелющие элементами в форме сегментов [Патент РФ JY_> 2004328, кл. В02С 13/14, 1991 ]. Мелющие элементы установлены с зазором по отношению к стенке рабочей камеры, который обеспечивает необходимую дисперсность получаемого продукта. A centrifugal mill is known, consisting of a vertical housing with a working chamber, in which a rotor with supporting disks is mounted on which grinding elements in the form of segments are fixed [RF patent JY_> 2004328, cl. B02C 13/14, 1991]. The grinding elements are installed with a gap relative to the wall of the working chamber, which provides the necessary dispersion of the resulting product.
Недостатком известного устройства является невозможность его использования для получения тонких порошков, например, размером менее 10 мкм, так как для этого необходимо осуществить установку ротора и мелющих элементов с обеспечением такого же по величине ( 10 мкм) зазора между мелющими элементами и поверхностью рабочей камеры, что невозможно при практическом использовании мельницы.  A disadvantage of the known device is the inability to use it to obtain fine powders, for example, less than 10 microns in size, since for this it is necessary to install a rotor and grinding elements with the same size (10 microns) of the gap between the grinding elements and the surface of the working chamber, which impossible with the practical use of the mill.
Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения, по мнению авторов, является инерционная мельница, описанная в патенте РФ JN° 2033857 [кл.В02С 15/00] . Мельница имеет вертикальный корпус с внутренней футеровкой и патрубками ввода и вывода продукции, и установленный в корпусе ротор в виде приводного вала и подвижных мелющих элементов, закрепленных на смещенных относительно их центра тяжести осях вращения, установленных между соединенными с приводным валом опорными дисками. Мелющие элементы в горизонтальном сечении имеют сегментообразную форму, а их ось вращения смещена относительно его центра тяжести не менее чем на 0,5 его длины.  The closest analogue of the proposed technical solution, according to the authors, is an inertial mill described in RF patent JN ° 2033857 [class B02C 15/00]. The mill has a vertical casing with an inner lining and production inlet and outlet pipes, and a rotor installed in the casing in the form of a drive shaft and movable grinding elements mounted on rotation axes displaced relative to their center of gravity, mounted between supporting disks connected to the drive shaft. The grinding elements in a horizontal section are segmented in shape, and their axis of rotation is offset from its center of gravity by at least 0.5 of its length.
При работе известной мельницы, вращение ротора обеспечивает (за счет центробежной силы, воздействующей на мелющий элемент, ивозможности поворота мелющего элемента вокруг оси вращения) прижатие каждого из мелющих элементов к поверхности футеровки. Частицы исходного материала, отбрасываемые ротором на поверхность футеровки, измельчаются за счет комбинированного воздействия на них сжимающих (раздавливающих) и сдвигающих усилий. Сжимающие усилия обеспечиваются центробежной силой прижатия мелющего элемента к футеровке, а сдвигающие усилия - движением поверхности мелющего элемента относительно поверхности футеровки. Отсутствие зазора между поверхностью мелющего элемента и футеровкой упрощает установку ротора относительно футеровки, а также позволяет получать высокодисперсные порошки материалов, например, размером менее 10 мкм. During operation of the known mill, the rotation of the rotor provides (due to the centrifugal force acting on the grinding element, and the possibility of turning the grinding element around the axis of rotation) pressing each of the grinding elements to the surface of the lining. Particles of the starting material cast by the rotor onto the surface of the lining are crushed due to the combined effect of compressive (crushing) and shear forces on them. Compressive forces are provided by the centrifugal force of pressing the grinding element to the lining, and shear forces by the movement of the surface of the grinding element relative to the surface of the lining. The absence of a gap between the surface of the grinding element and the lining simplifies the installation of the rotor relative to the lining, and also allows you to obtain highly dispersed powders of materials, for example, with a size of less than 10 microns.
Недостатком известного устройства является его малый ресурс работы при измельчении высокотвердых материалов. Это связано с большим износом применяемых металлокерамических мелющих элементов и футеровки за счет абразивного воздействия частиц высокотвердого измельчаемого материала. Кроме того, мельница сложна в обслуживании: замена мелющих элементов требует разборки ротора мельницы.  A disadvantage of the known device is its small resource when grinding high hard materials. This is due to the large wear of the used ceramic-metal grinding elements and the lining due to the abrasive action of the particles of highly hard ground material. In addition, the mill is difficult to maintain: replacing grinding elements requires disassembling the mill rotor.
Раскрытие изобретения Disclosure of invention
Технической задачей предлагаемогоизобретения является повышение ресурса работы мельницы, упрощение ремонтного обслуживанияирасширение областей ее использования.  The technical task of the proposed invention is to increase the life of the mill, simplifying repair services and expanding the areas of its use.
Поставленная задача решена в предлагаемогоизобретения тем, чтов мельнице для тонкого измельчения материалов,имеющей закрытый корпус с патрубками для ввода и вывода продукции в котором расположена цилиндрическая рабочая камера с внешней водяной рубашкой и внутренней футеровкой, и установленный в камере, по ее оси, соединенный с приводом вращения вертикальный ротор в виде вала и соединенных с ним горизонтальных опорных дисков, на которых закреплены на осях вращения мелющие элементы, центр тяжести которых смещен относительно оси вращения, мелющие элементы состоят из металлического корпуса и закрепленной на нем мелющей вставки, которая при вращении элемента контактируют с поверхностью футеровки. При этом мелющие вставки и футеровка рабочей камеры выполнены из керамического композиционного материала, содержащего алмаз - 20- 75%об., карбид кремния - 20-75%об., кремний - 3-40%об. The problem is solved in the proposed invention so that a mill for fine grinding of materials, having a closed housing with nozzles for input and output of products in which there is a cylindrical working chamber with an external water jacket and an inner lining, and installed in the chamber along its axis, connected to the drive vertical rotor in the form of a shaft and horizontal supporting disks connected to it, on which grinding elements are fixed on the axis of rotation, whose center of gravity offset relative to the axis of rotation, the grinding elements consist of a metal housing and a grinding insert fixed to it, which, when the element rotates, is in contact with the surface of the lining. At the same time, the grinding inserts and the lining of the working chamber are made of ceramic composite material containing diamond - 20-75% vol., Silicon carbide - 20-75% vol., Silicon - 3-40% vol.
Использование футеровки и мелющих вставок из композиционного материала с содержанием алмаза менее 20%об. и с содержанием кремния более 40%об. нецелесообразно, т.к. материалы имеют низкую износостойкость, не обеспечивая эффективный ресурс работы мельницы. Изготовление футеровки и мелющих вставок из материала с содержанием алмаза более 75%об. и содержанием кремния менее 3%об. нецелесообразно, т.к. получение таких материалов технологически очень сложно.  The use of lining and grinding inserts made of composite material with a diamond content of less than 20% vol. and with a silicon content of more than 40% vol. impractical since materials have low wear resistance, not providing an effective resource of the mill. The manufacture of lining and grinding inserts from a material with a diamond content of more than 75% vol. and a silicon content of less than 3% vol. impractical since obtaining such materials is technologically very difficult.
Краткое описание чертежей Brief Description of the Drawings
Техническое решение поясняется следующими фигурами:  The technical solution is illustrated by the following figures:
Фиг.1 Поперечный разрез мельницы, на котором указаны:  Figure 1 A cross section of a mill, which shows:
1 - патрубок для ввода измельчаемого материала (продукции), 1 - pipe to enter the crushed material (products),
2 - патрубок для вывода измельченного материала (продукции),2 - pipe for output of crushed material (products),
3 - рабочая камера, 3 - working chamber,
4 - водяная рубашка рабочей камеры,  4 - water jacket of the working chamber,
5 - футеровка рабочей камеры,  5 - lining of the working chamber,
6 - вал,  6 - shaft
7 - привод вала,  7 - shaft drive,
8 - опорный диск,  8 - reference disk
9 - ось вращения мелющих элементов, 10 - мелющие элементы. 9 - axis of rotation of the grinding elements, 10 - grinding elements.
Фиг.2 Внешний вид мелющего элемента:  Figure 2 The appearance of the grinding element:
11 - корпус,  11 - case,
12 - мелющая вставка,  12 - grinding insert,
13 - отверстие для установки на ось вращения.  13 - hole for installation on the axis of rotation.
Сущность изобретения SUMMARY OF THE INVENTION
Сущность изобретения состоит в следующем.  The invention consists in the following.
Мельница для тонкого измельчения материалов имеет вертикальный закрытый корпус с патрубками для ввода и вывода продукции. Патрубок ввода продукции (исходных измельчаемых порошков) расположен верхней части корпуса, например, на его верхней крышке. Патрубок вывода продукции (измельченного материала) расположен в нижней части корпуса - на нижней крышке. В середине корпуса расположена цилиндрическая рабочая камера. Рабочая камера имеет водяную рубашку охлаждения, необходимую для поддержания температурного режима в рабочей камере и отвода избыточного тепла, выделяемого в процессе измельчения материалов. Внутренняя поверхность рабочей камеры имеет футеровку, выполненную из керамического композиционного материала алмаз - карбид кремния - кремний.  The mill for fine grinding of materials has a vertical closed housing with nozzles for input and output of products. The branch pipe of the input of the product (the initial ground powders) is located on the upper part of the housing, for example, on its upper cover. The outlet pipe of output (crushed material) is located in the lower part of the body - on the lower cover. In the middle of the case is a cylindrical working chamber. The working chamber has a cooling water jacket, necessary to maintain the temperature in the working chamber and to remove excess heat generated during the grinding of materials. The inner surface of the working chamber has a lining made of a ceramic composite material diamond - silicon carbide - silicon.
В различных конструктивных исполнениях мельницы возможно использование футеровки, как внутреннего корпуса рабочей камеры, охлаждаемого водой, обеспечивающего конструкционную прочность. Футеровка может быть выполнена из единого полого цилиндра, внутренний диаметр которого соответствует внутреннему диаметру рабочей камеры, или из отдельных элементов, собранных по вместе с использованием методов вклейки или пайки, и также других способов. В корпусе мельницы установлен ротор, имеющий вал. Вал ротора установлен по оси рабочей камеры, проходит через верхнюю крышку корпуса и соединен с приводом, обеспечивающим вращение вала при работе мельницы. В зоне рабочей камеры на вале, перпендикулярно ему, установлены опорные диски, диаметр которых меньше внутреннего диаметра футеровки. На вале могут быть установлены несколько опорных дисков, но не менее двух. Расстояние между дисками могут быть одинаковыми или различными, в зависимости от конструктивного исполнения мельницы. Вовнешней зоне опорных дисков, перпендикулярно им, установлены оси вращения мелющих элементов. Эти оси могут быть выполнены, например, как цилиндрические валы, установленные между двумя соседними опорными дисками и закрепленными в них. Число установленных осей между двумя дисками зависит от конструктивного исполнения мельницы, но их не может быть менее двух. При этом целесообразна симметричная установка осей по кругу, т.к. это обеспечивает лучший баланс вращения ротора при работе мельницы. In various designs of the mill, it is possible to use the lining as an inner casing of the working chamber, cooled by water, providing structural strength. The lining can be made of a single hollow cylinder, the inner diameter of which corresponds to the inner diameter of the working chamber, or of individual elements assembled together using gluing or soldering methods, and also other methods. A rotor having a shaft is installed in the mill body. The rotor shaft is installed along the axis of the working chamber, passes through the top cover of the housing and is connected to a drive that provides rotation of the shaft during operation of the mill. In the area of the working chamber on the shaft, perpendicular to it, supporting disks are installed, the diameter of which is smaller than the inner diameter of the lining. Several support discs can be installed on the shaft, but at least two. The distance between the discs can be the same or different, depending on the design of the mill. In the outer zone of the supporting disks, perpendicular to them, the rotation axis of the grinding elements are installed. These axes can be made, for example, as cylindrical shafts mounted between two adjacent support disks and fixed in them. The number of axles installed between the two discs depends on the design of the mill, but they cannot be less than two. In this case, it is advisable to symmetrically set the axes in a circle, because this provides the best balance of rotor rotation during mill operation.
На осях вращения установлены мелющие элементы. На одной оси вращения, по высоте, могут быть установлены несколько мелющих элементов. Мелющие элементы имеют корпус, изготовленный из металла, в котором закреплена мелющая вставка из керамического композиционного материала алмаз - карбид кремния - кремний. Мелющие элементы установлены на осях вращения так, что центр тяжести элемента не совпадает с осью вращения, и при вращении ротора обеспечивается поворот мелющего элемента на оси вращения и прижатие мелющей вставки к поверхности футеровки. Использование мелющего элемента с металлическим корпусом и мелющей вставкой повышает надежность конструкции мельницы по сравнению с установкой полностью керамических мелющих элементов непосредственно на оси вращения. Керамические композитыалмаз - карбид кремния - кремний имеют существенно более низкую прочность (по сравнению с металлом) при растягивающих напряжениях, возникающих в мелющем элементе при работе мельницы, а также большую хрупкость, что может привести к разрушению керамических элементов при эксплуатации. Мелющая вставка, изготовленная из керамического композита и закрепленная в корпусе мелющего элемента, обеспечивает необходимую износостойкость элемента в целом. Кроме того, такая вставка может быть легко заменена новой при техническом обслуживании мельницы без снятия мелющих элементов с осей вращения. Grinding elements are installed on the axes of rotation. On one axis of rotation, in height, several grinding elements can be installed. The grinding elements have a housing made of metal, in which a grinding insert of a ceramic composite material diamond - silicon carbide - silicon is fixed. The grinding elements are mounted on the axes of rotation so that the center of gravity of the element does not coincide with the axis of rotation, and when the rotor rotates, the grinding element is rotated on the axis of rotation and the grinding insert is pressed against the surface of the lining. The use of a grinding element with a metal casing and a grinding insert increases the reliability of the mill design compared to the installation completely ceramic grinding elements directly on the axis of rotation. Ceramic composites diamond - silicon carbide - silicon have a significantly lower strength (compared with metal) at tensile stresses arising in the grinding element during mill operation, as well as greater brittleness, which can lead to destruction of ceramic elements during operation. A grinding insert made of a ceramic composite and fixed in the housing of the grinding element provides the necessary wear resistance of the element as a whole. In addition, such an insert can be easily replaced by a new one during maintenance of the mill without removing the grinding elements from the axis of rotation.
Мельница работает следующим образом. Привод мельницы обеспечивает вращение ротора. При этом мелющие элементы, в которых центр тяжести смещен относительно оси их вращения, за счет действующей на них центробежной силы, поворачиваются на осях вращения, перемещая тем самым мелющую вставку к поверхности футеровки. Мелющие вставки прижимаются к поверхности футеровки и скользят по ней с угловой скоростью вращения ротора.  The mill operates as follows. The mill drive provides rotor rotation. In this case, the grinding elements in which the center of gravity is displaced relative to the axis of their rotation, due to the centrifugal force acting on them, are rotated on the rotation axes, thereby moving the grinding insert to the surface of the lining. Grinding inserts are pressed to the surface of the lining and slide on it with the angular velocity of rotation of the rotor.
Исходные продукты - порошкообразные материалы, подвергаемые измельчению, подают через патрубок ввода, расположенный выше рабочей камеры. Опускаясь за счет собственного веса в рабочую камеру, частицы порошка отбрасываются ротором на поверхность футеровки и подвергаются истирающему воздействию движущихся по поверхности футеровки мелющих вставок, вызывая тем самым разрушение частиц и измельчение материала. Увеличение окружной скорости вращение ротора увеличивает как линейную скорость движения мелющей вставки по поверхности футеровки, так и силу прижатия мелющей вставки к поверхности футеровки. Тем самым осуществляют регулирование степени измельчения исходных материалов. Если по высоте мельницы, на осях вращения, в зоне рабочей камеры, установлено несколько мелющих элементов, то измельчаемый материал после воздействия на него верхних мелющих элементов под собственным весом опускается в зону воздействия на него следующих по высоте элементов. Тем самым достигается повышение степени измельчения порошкообразных материалов, которые затем, под собственным весом, выводятся из мельницы через выходной патрубок, расположенный ниже рабочей камеры. Starting materials — powdered materials to be ground, are fed through an inlet pipe located above the working chamber. Sinking down due to its own weight into the working chamber, the powder particles are discarded by the rotor on the surface of the lining and are subjected to abrasion by the grinding inserts moving along the surface of the lining, thereby causing the destruction of particles and grinding of the material. The increase in peripheral speed, the rotation of the rotor increases both the linear speed of the grinding insert on the surface of the lining, and the pressing force of the grinding insert to lining surfaces. Thereby, the degree of grinding of the starting materials is controlled. If several grinding elements are installed along the height of the mill, on the axis of rotation, in the zone of the working chamber, then the crushed material after exposure to the upper grinding elements under its own weight falls into the zone of influence of the next highest elements on it. Thereby, an increase in the degree of grinding of powdered materials is achieved, which then, under their own weight, are removed from the mill through an outlet pipe located below the working chamber.
Использование в конструкции мельницы футеровки и мелющих вставок из керамического композиционного материала алмаз - карбид кремния - кремний существенно увеличивает ресурс работы мельницы и расширяет области ее применения. За счет наличия алмаза в структуре материала повышена его твердость. Как показали эксперименты, такой композит обладает высокой износостойкостью при работе в паре трения «сам по себе», в том числе в среде порошков твердых материалов, в сочетании с прочностью и устойчивостью к ударным воздействиям. Это позволило эффективно использовать композит в конструкции мельницы Предлагаемая мельница может быть использована для измельчения особотвердых материалов, например, оксид алюминия, карбид кремния, карбид бора, тогда как известные мельницы подобного конструктивного исполнения не могут быть применены в этих случаях. Высокая твердость композита и изготовленных из него футеровки и мелющих вставок определяет очень низкий износ этих элементов мельницы, что не только обеспечивает эффективное использование мельницы без замены соответствующих элементов, но и позволяет получать чистые измельченные порошки, не загрязненные «намолом» деталей измельчающих устройств. The use of lining and grinding inserts made of ceramic composite material diamond - silicon carbide - silicon in the mill design significantly increases the life of the mill and expands its field of application. Due to the presence of diamond in the structure of the material, its hardness is increased. As experiments have shown, such a composite has high wear resistance when working in a friction pair "by itself", including in the environment of powders of solid materials, in combination with strength and resistance to shock. This made it possible to efficiently use the composite in the mill design. The proposed mill can be used for grinding extra hard materials, for example, alumina, silicon carbide, boron carbide, while the known mills of this design cannot be used in these cases. The high hardness of the composite and the linings and grinding inserts made from it determines the very low wear of these elements of the mill, which not only ensures the efficient use of the mill without replacing the corresponding elements, but also allows you to get clean powdered powders that are not contaminated with “grinding” parts of grinding devices.
Предлагаемая мельница может быть использована при измельчении порошкообразных материалов в жидких средах. В этом случае измельчаемый материал подается в мельницу в виде суспензии,например, в воде. При измельчении в жидких средах предпочтительна подача суспензии в рабочую камеру снизу, а вывод готового продукта - сверху. Принципы работы мельницы аналогичны измельчению на ней сухих порошков.  The proposed mill can be used for grinding powdered materials in liquid media. In this case, the material to be ground is fed into the mill in the form of a suspension, for example, in water. When grinding in liquid media, it is preferable to feed the suspension into the working chamber from below, and the output of the finished product from above. The principles of the mill are similar to grinding dry powders on it.
Пример осуществления изобретения An example embodiment of the invention
Предложенное техническое решение поясняется примером применения предлагаемой мельницы для получения микропорошков карбида бора.  The proposed technical solution is illustrated by an example of the application of the proposed mill for the production of boron carbide micropowders.
Получение микропорошков карбида бора осуществляют следующим образом. Исходные порошки карбида бора с размером частиц от 80 до 63 мкм подают с помощью питателя в роторно-истираюшую мельницу с диаметром рабочей камеры 105 мм, мощность двигателя для вращения ротора - 2 кВт. Поверхность рабочей камеры выполнена из установленных друг над другом шести колец из керамического композиционного материала, имеющего состав: алмаз - 42%об., карбид кремния - 50%об., кремний - 8%об. В мельнице установлены24 мелющих элементас металлическим корпусом с закрепленной в неммелющей вставкой из керамического композита того же состава. Мелющие элементы установлены в 6 вертикальных рядов по 4 элемента по окружности, и закреплены на вертикальных осях с возможностью их вращения относительно оси, что обеспечивает их трение по поверхности футеровки при вращении ротора мельницы. Массовый расход подаваемых на измельчение порошков - 1 кг/час. Измельчение осуществляют при скорости вращения ротора 400 об/мин. Средний размер частиц полученного микропорошка - 2,4 мкм. Содержание железа в полученном микропорошке - менее 0,05%. Ресурс работы мельницы - более 1000 часов. Obtaining micropowders of boron carbide is as follows. The initial powders of boron carbide with a particle size of 80 to 63 μm are fed using a feeder into a rotary abrasive mill with a working chamber diameter of 105 mm, the engine power for rotor rotation is 2 kW. The surface of the working chamber is made of six rings of ceramic composite material installed on top of one another, having the composition: diamond - 42% vol., Silicon carbide - 50% vol., Silicon - 8% vol. The mill has 24 grinding elements with a metal casing fixed in a non-grinding insert made of a ceramic composite of the same composition. Grinding elements are installed in 6 vertical rows of 4 elements around the circumference, and are fixed on vertical axes with the possibility of rotation about the axis, which ensures their friction on the surface of the lining when rotating the rotor of the mill. The mass flow rate of powders supplied for grinding is 1 kg / h. Grinding is carried out at a rotor speed of 400 rpm. The average particle size of the obtained micropowder is 2.4 microns. The iron content in the obtained micropowder is less than 0.05%. The resource of the mill is more than 1000 hours.
Промышленная применимость Industrial applicability
Предложенная мельница применима для получения микропорошков различных материалов, в том числе материалов высокой твердости. Мельница имеет повышенный ресурс работы за счет малого износа мелющих элементов и футеровки, обеспечивает расширение областей ее применения, включая измельчение особотвердых материалов, а также высокую эффективность, как за счет увеличения межремонтного ресурса по замене изношенных элементов мельницы, так и простоты замены мелющих вставок при техническом обслуживании, при сохранении надежности механических свойств мелющих элементов, корпус которых изготовлен из металла.  The proposed mill is applicable for obtaining micropowders of various materials, including materials of high hardness. The mill has an increased service life due to the low wear of the grinding elements and the lining, provides an expansion of its application areas, including grinding of extra hard materials, as well as high efficiency, both by increasing the overhaul life for replacing worn elements of the mill, and the ease of replacing grinding inserts during technical maintenance, while maintaining the reliability of the mechanical properties of grinding elements, the housing of which is made of metal.

Claims

Формула изобретения Claim
Мельница для тонкого измельчения материалов, включающая закрытый корпус с патрубками для ввода и вывода продукции в котором расположена цилиндрическая рабочая камера с внешней водяной рубашкой и внутренней футеровкой, и установленный в камере, по ее оси, соединенный с приводом вращения вертикальный ротор в виде вала и соединенных с ним горизонтальных опорных дисков, на которых закреплены на осях вращения мелющие элементы, центр тяжести которых смещен относительно оси вращения, отличающаяся тем, что мелющие элементы состоят из металлического корпуса и закрепленной на нем мелющей вставки, которая при вращении элемента контактируют с поверхностью футеровки, а мелющие вставки и футеровка рабочей камеры выполнены из керамического композиционного материала, содержащего алмаз - 20-75%об., карбид кремния - 20-75%об., кремний - 3-40%об. A mill for fine grinding of materials, including a closed housing with nozzles for input and output of products in which a cylindrical working chamber with an external water jacket and an inner lining is located, and a vertical rotor in the form of a shaft and connected to a rotation drive is installed in the chamber along its axis with it horizontal supporting disks on which grinding elements are fixed on the axis of rotation, the center of gravity of which is offset from the axis of rotation, characterized in that the grinding elements consist of metallic case and the grinding insert fixed on it, which during rotation of the element is in contact with the surface of the lining, and the grinding inserts and the lining of the working chamber are made of ceramic composite material containing diamond - 20-75% vol., silicon carbide - 20-75% vol. silicon - 3-40% vol.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
PCT/RU2016/000270 2015-05-06 2016-05-04 Fine grinding mill WO2016178603A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015116954 2015-05-06
RU2015116954/13A RU2603038C1 (en) 2015-05-06 2015-05-06 Mill for materials fine grinding

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016178603A1 true WO2016178603A1 (en) 2016-11-10

Family

ID=57217674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2016/000270 WO2016178603A1 (en) 2015-05-06 2016-05-04 Fine grinding mill

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2603038C1 (en)
WO (1) WO2016178603A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2007270C1 (en) * 1991-04-04 1994-02-15 Центральный научно-исследовательский институт химии и механики Method for producing solid material powders
EP0662461A1 (en) * 1994-01-11 1995-07-12 Societe Europeenne Des Produits Refractaires Balls from molten ceramic material
WO2002017883A2 (en) * 2000-08-31 2002-03-07 Rtp Pharma Inc. Milled particles
US20090020638A1 (en) * 2006-02-20 2009-01-22 Norbert Becker Grinding Tool with a Coating

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2007270C1 (en) * 1991-04-04 1994-02-15 Центральный научно-исследовательский институт химии и механики Method for producing solid material powders
EP0662461A1 (en) * 1994-01-11 1995-07-12 Societe Europeenne Des Produits Refractaires Balls from molten ceramic material
WO2002017883A2 (en) * 2000-08-31 2002-03-07 Rtp Pharma Inc. Milled particles
US20090020638A1 (en) * 2006-02-20 2009-01-22 Norbert Becker Grinding Tool with a Coating
RU2008137609A (en) * 2006-02-20 2010-03-27 Сименс Акциенгезелльшафт (DE) COATED MILLING TOOL

Also Published As

Publication number Publication date
RU2603038C1 (en) 2016-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105536957B (en) A kind of impeller and connected superfine pulverizer, System of Ultra Thin Power Rubbing
JP4859534B2 (en) Horizontal dry crusher
EP2745939B1 (en) Grinding mill
CN112638539A (en) Single-roller grinding machine
TWI660908B (en) Method of ball milling aluminum metaphosphate
JP4409759B2 (en) Grinding mill
RU2603038C1 (en) Mill for materials fine grinding
JP2012189211A (en) Air seal assembly
RU2446014C2 (en) Universal mill
CN110997148A (en) Crusher with wear elements and method for manufacturing crusher wear elements
RU2603043C1 (en) Method of producing micropowders of solid materials
JP6593126B2 (en) Vertical crusher
JP2016179428A (en) Pulverizing roller for vertical mill
US20130161475A1 (en) Vibration dampening base assembly for a grinding mill
RU166619U1 (en) EASTER DISK LABORATORY
GB2184042A (en) Mineral crushing equipment
RU2779885C1 (en) Centrifugal mill for fine grinding of materials
RU2162014C1 (en) Plant for grinding loose materials
JP6555527B2 (en) Crushing roller for vertical crusher
RU90356U1 (en) KNIFE KNOT OF ROTOR-VORTEX GRINDER
RU2614794C2 (en) Loose material grinder and method thereof
Hrininh et al. Review of the working bodies of vertical bead mills
JP2017530005A (en) Mill for crushing material bed by compression
RU2110326C1 (en) Centrifugal mill
RU2010605C1 (en) Centrifugal mill

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16789673

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16789673

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1