Способ повышения эффективности измельчения руд, минералов и концентратов
Номер патента: 13724
Опубликовано: 30.06.2010
Авторы: Пис Джозеф Дамиан, Карри Дэниел Чарльз, Андерсон Грегори Стефен
Формула / Реферат
1. Способ измельчения частиц сыпучего материала, в котором
подают сыпучий материал в измельчающую мельницу, имеющую мощность по меньшей мере 1 МВт, при этом мельница имеет удельный расход мощности по меньшей мере 50 кВт на кубический метр измельчающего объема мельницы, который представляет собой внутренний объем мельницы за вычетом объема вала (валов) и мешалки (мешалок), при этом измельчающая мельница содержит измельчающую среду, содержащую материал в виде частиц, имеющий удельный вес не менее 2,4 т/м3 и размер частиц в диапазоне от около 0,8 до 8 мм;
измельчают подаваемый материал в измельчающей мельнице для получения продукта, имеющего такой диапазон размера частиц, что D80 продукта составляет по меньшей мере 20 мкм;
удаляют полученный продукт из измельчающей мельницы.
2. Способ по п.1, в котором продукт, извлекаемый из измельчающей мельницы, имеет такой диапазон размера частиц, что D80 продукта составляет от 20 до 1000 мкм.
3. Способ по п.1, в котором используют измельчающую среду, изготовленную с помощью процесса, который включает химическое преобразование одного материала или материалов в другой материал.
4. Способ по п.3, в котором измельчающая среда содержит керамическую измельчающую среду, стальную или железную измельчающую среду или измельчающую среду на основе металлургических шлаков.
5. Способ по п.1, в котором измельчающая среда имеет удельный вес, который находится в диапазоне от 2,4 до 8,5 т/м3.
6. Способ по п.1, в котором измельчающая среда содержит керамическую измельчающую среду.
7. Способ по п.6, в котором удельный вес керамической измельчающей среды находится в диапазоне от 2,4 до 6,0 т/м3.
8. Способ по п.7, в котором удельный вес керамической измельчающей среды больше 3,0 т/м3.
9. Способ по п.8, в котором удельный вес керамической измельчающей среды составляет около 3,2-4,0 т/м3.
10. Способ по п.9, в котором удельный вес керамической измельчающей среды составляет около 3,5-3,7 т/м3.
11. Способ по п.6, в котором керамическая измельчающая среда содержит оксидный материал.
12. Способ по п.11, в котором оксидный материал выбран из группы, содержащей окись алюминия, двуокись кремния, окись железа, двуокись циркония, окись магния, окись кальция, двуокись циркония, стабилизированную окисью магния, окись иттрия, нитриды кремния, циркон, двуокись циркония, стабилизированную окисью иттрия, двуокись циркония, стабилизированную окисью церия, или их смеси.
13. Способ по п.1, в котором измельчающая среда является железной или стальной измельчающей средой.
14. Способ по п.1, в котором измельчающая среда является металлургическим шлаком.
15. Способ по п.1, в котором измельчающую среду добавляют в измельчающую камеру так, что она занимает от 60 до 90 об.% пространства внутри измельчающей камеры.
16. Способ по п.1, в котором используют измельчающую мельницу с горизонтальным валом.
17. Способ по п.1, в котором в измельчающую мельницу подают материал, D80 которого составляет от 30 до 3000 мкм.
18. Способ по п.17, в котором D80 подаваемого материала составляет от 40 до 900 мкм.
19. Способ по п.1, в котором извлекаемый продукт имеет D80 от 20 до 700 мкм.
20. Способ по п.19, в котором продукт имеет D80 от 20 до 500 мкм.
21. Способ по п.1, в котором расход мощности относительно объема мельницы находится внутри диапазона от 50 до 600 кВт на кубический метр.
22. Способ по п.21, в котором расход мощности находится в диапазоне от 80 до 500 кВт на кубический метр.
23. Способ по п.21, в котором расход мощности находится в диапазоне от 100 до 500 кВт на кубический метр.
24. Способ по п.1, в котором мельница имеет мощность от 1 до 20 МВт.
25. Способ по п.1, в котором используют мельницу с горизонтальным валом, имеющую внутри измельчающей камеры последовательно расположенные мешалки, при этом мешалки приводятся во вращение с помощью приводного вала, причем максимальная скорость вращающихся мешалок находится в диапазоне от 5 до 35 м/с.
26. Способ по п.1, в котором материал подают в измельчающую мельницу в виде суспензии.
Текст
013724 Область техники, к которой относится изобретение Данное изобретение относится к улучшенному процессу размола для измельчения подаваемого сыпучего материала или подаваемого сыпучего потока. Данное изобретение пригодно, в частности, для уменьшения размера сыпучего материала в горной или горнодобывающей промышленности и, в частности, для уменьшения размера руды, концентрата или углеродного материала, такого как уголь. Уровень техники Уменьшение размера или размельчение сыпучих материалов обычно практикуется в горной и горнодобывающей промышленности. Например, обогащение руды из шахты обычно требует подвергания этой руды размельчению для уменьшения размера частиц руды и раскрывания желаемых поверхностей минералов для процесса обогащения. Это относится особенно к процессам флотации для получения концентратов руды, для выщелачивания минералов из руд или концентратов, а также для процессов физического разделения, такого как гравитационное, электростатическое и магнитное разделение. Аналогичным образом, многие процессы обработки минералов требуют уменьшения размера частиц руды или концентрата с целью повышения кинетических характеристик процессов обработки минералов до экономически выгодной степени. Размол является часто используемым способом для уменьшения размера или размельчения сыпучих материалов. Мельницы для размола обычно включают измельчающую камеру, в которую добавляют сыпучий материал. Наружная оболочка измельчающей камеры может быть вращаемой, или же в измельчающей камере может вращаться внутренний механизм (или оба). Это приводит к перемешиванию или взбалтыванию сыпучего материала в измельчающей камере. В измельчающую камеру можно также добавлять способствующую измельчению среду. Если способствующая измельчению среда отличается от сыпучего материала, подвергаемого измельчению, то способ размола называется экзогенным размолом. Если столкновения между частицами самого сыпучего материала приводят к измельчающему действию и не добавляют никакой измельчающей среды, то это называется автогенным размолом. Известно широкое множество различных измельчающих мельниц, включая шаровые мельницы, нагельные мельницы,шариковые мельницы, стержневые мельницы, коллоидные мельницы, мельницы с использованием энергии жидкости, каскадные мельницы, мельницы с перемешиванием, мельницы с взбалтыванием, мельницы SAG, мельницы AG, башенные мельницы и вибрационные мельницы. В патентах США 5797550 и 5984213 (полное содержание которых включается в данное описание в качестве ссылки) раскрыта измельчающая мельница или фрикционная мельница, которая включает внутреннюю зону классификации в измельчающей камере. Мельницы, описанные в этих патентах США,могут быть мельницами с вертикальным валом или мельницами с горизонтальным валом. Коммерческий вариант выполнения мельниц, описанных в этих патентах США, продается под торговой маркой"IsaMill" фирмой Xstrata Technology, являющейся отделением заявителя данной заявки. Ближайшим аналогом является патент US 5797550, согласно которому мельница, имеющая полезный объем свыше 1000 литров, работает с приводной мощностью около 900 кВт и с объемным расходом жидкости до 110 м 3/ч. Мельница имеет сортировочный диск диаметром более, чем 1000 мм и расположенный на расстоянии от разделительного ротора на 150 мм. Измельчающие диски расположены на расстоянии 300 мм. Соотношение между наружным диаметром разделительного ротора и внутренним диаметром измельчающей камеры составляет 0,7-0,95. Мельница заполнялась нерафинированным цинком и концентрированным очистителем в некоторых тестах и сырым свинцовым концентратом в других тестах. Размер частиц подаваемого концентрата, подлежащего измельчению, изменяется между 80% 45 мкм(D80=45 мкм) и 80% 57 мкм (D80=57 мкм). Целевой продукт имеет размер частиц 80% 16 мкм (В 80=16 мкм). Три различных вида измельчающей среды были использованы: (а) Шлак с относительной плотностью 3,75 (b) Песок с относительной плотностью 2,65 (с) тяжелая среда (НМ) с относительной плотностью 3,1. D50 и D80 для обоих подаваемых сред и содержание среды при равновесии являются следующими: D50 при подаче песка - 2,36; D50 при подаче шлака - 1,78; D50 при подаче НМ 2,51; D80 при подаче песка - 3,88; D80 при подаче шлака - 2,31; D80 при подаче НМ 3,32; содержание D50 песка - 2,44; содержание D50 шлака - 0,71; содержание D50 НМ 1,79; содержание D80 песка - 3,10; содержание D80 шлака - 1,05; содержание D80 НМ 2,63.D50 для песка является мельче, чем для продукта вследствие наличия мелких части при подаче. Подаваемый песок содержит приблизительно 30% частиц меньше, чем 1 мм и которые не задерживаются мельницей. Мощность и скорость потока изменяются для достижения желаемого размера целевого продукта. Измельчение устанавливают таким образом, чтобы получать: (а) шлак 0,4 мм, (b) песок 1,4 мм и(с) НМ 0,7 мм. Это говорит о том, что малые частицы выходят из мельницы, в то время как частицы большего размера удерживаются. Эти результаты получают без использования классификатора на выходе мельницы. Решетчатый фильтр используется на выходе для управления потоком и имеет отверстия больше 20 мм в диаметре, и не предназначен для классификации частиц. Мельница работает без прекращения работы из-за засорения выхода. Прекращение работы необходимо только для замены изношенных измельчающих дисков. Однако недостатком данного ближайшего аналога является то, что мельница должна быть заполне-1 013724 на относительно мелким материалом для того, чтобы производить продукт с малыми размерами частиц. Таким образом, целью настоящего изобретения является создание способа позволяющего подавать в измельчающую мельницу исходный материал, имеющий крупный размер части (D80 составляет до 3000 мкм) и получить продукт со сверхмелкими частицами. Это достигается за счет использования установленной мощности, соотношением мощности к объему и изготовленной человеком измельчающей среды внутри мельницы. Исходный материал, подаваемый в измельчающую мельницу, и готовый материал, извлекаемый из измельчающей мельницы, имеет распределение размера частиц. Имеется несколько способов определения характеристик распределения размера частиц сыпучего материала. Например, графическое представление в виде совокупного процента массы прохождения через номинальный размер, в зависимости от размера частиц. В этом случае используют номенклатуру Dx для обозначения размера, при котором проходит совокупный процент массы. Например, D80 относится к распределению размера частиц, при котором 80% (на совокупной основе) проходит через номинальный размер. Таким образом, D80, равное 75 мкм, относится к распределению размера частиц, при котором 80% массы меньше 75 мкм. Технология IsaMill применяется для достижения сверхмелкого размола относительно мелких подаваемых сыпучих материалов. В соответствии с этой технологией используют круговые измельчающие диски, которые взбалтывают среду и/или частицы в суспензии. Сепаратор классификации и продукта удерживает способствующую измельчению среду внутри мельницы, позволяя выходить лишь продукту. В установках IsaMill до настоящего времени использовались природные измельчающие среды с целью получения сверхмелкого продукта, имеющего D80 меньше 19 мкм и в большинстве случаев меньше 12 мкм. Применительно к размолу подаваемый сыпучий материал обычно обозначают как F, а получаемый сыпучий материал обозначают как Р. Таким образом, F50 относится к подаваемому образцу, в котором 50% проходит через номинальный размер. Аналогичным образом, Р 98, равное 100 мкм, относится к распределению размера частиц продукта, при котором 98% массы меньше 100 мкм. Кривые распределения размера применительно к размолу, указывающие совокупный процент прохождения в зависимости от размера на линейной и логарифмической оси, соответственно, обычно характеризуются единственной точкой на кривой, а именно D80 (или 80% совокупной массы, проходящей через размер). Р 80 является разумным описанием классических кривых измельчения и классификационного распределения размера при прогрессивном смещении распределения размера подаваемого материала влево на логарифмической шкале по мере измельчения частиц до более мелкого размера с помощью обычной технологии. Сущность изобретения Согласно первому аспекту данное изобретение предлагает способ уменьшения размера частиц подаваемого материала, содержащий:a) обеспечение содержащего частицы подаваемого материала;b) подачу подаваемого материала в измельчающую мельницу, имеющую мощность по меньшей мере 500 кВт, при этом мельница имеет удельный расход мощности по меньшей мере 50 кВт на кубический метр измельчающего объема мельницы (внутреннего объема мельницы за вычетом объема вала (валов) и мешалки (мешалок, при этом измельчающая мельница включает измельчающую среду, содержащую материал в виде частиц, имеющий удельный вес не менее 2,4 т/м 3 и размер частиц в диапазоне от около 0,8 до 8 мм;c) измельчение подаваемого материала в измельчающей мельнице иd) удаление продукта из измельчающей мельницы, при этом продукт имеет такой диапазон размера частиц, что D80 продукта составляет по меньшей мере около 20 мкм. Продукт, извлекаемый из измельчающей мельницы, предпочтительно имеет такой диапазон размера частиц, что D80 продукта составляет от около 20 до 1000 мкм. Измельчающая среда предпочтительно является изготовленной человеком измельчающей средой. Примеры изготовленной человеком измельчающей среды, которую можно использовать в данном изобретении, включают керамическую измельчающую среду, стальную или железную измельчающую среду или измельчающую среду на основе металлургических шлаков. Понятие изготовленная человеком измельчающая среда означает, что измельчающая среда изготовлена с помощью процесса, который включает химическое преобразование материала или материалов в другой материал. Понятие изготовленная человеком измельчающая среда не охватывает материалы, которые были обработаны лишь с помощью физических средств, таких как галтование или просеивание природных песков. Измельчающая среда может иметь удельный вес, который находится в диапазоне от 2,2 до 8,5 т/м 3. В некоторых вариантах выполнения в способе, согласно данному изобретению, используют керамическую измельчающую среду. Удельный вес керамической измельчающей среды предпочтительно находится в диапазоне от 2,4 до 6,0 т/м 3. Более предпочтительно удельный вес измельчающей среды больше 3,0 т/м 3, даже более предпочтительно около 3,2-4,0 т/м 3 и еще более предпочтительно около 3,53,7 т/м 3. Керамическая измельчающая среда может включать оксидный материал. Оксидный материал мо-2 013724 жет включать один или несколько материалов из группы, включающей окись алюминия, двуокись кремния, окись железа, двуокись циркония, окись магния, окись кальция, двуокись циркония, стабилизированную окисью магния, окись иттрия, нитриды кремния, циркон, двуокись циркония, стабилизированную окисью иттрия, двуокись циркония, стабилизированную окисью церия, или другие износостойкие материалы. Керамическая измельчающая среда предпочтительно имеет в основном сферическую форму, хотя можно использовать также другие формы. Можно использовать даже не регулярные формы. В других вариантах выполнения данного изобретения используют железную или стальную измельчающую среду. В этих вариантах выполнения измельчающая среда обычно имеет форму сфер или шаров, хотя можно использовать также другие формы. Удельный вес стальной или железной измельчающей среды обычно больше 6,0 т/м 3, более предпочтительно около 6,5-8,5 т/м 3. В других вариантах выполнения данного изобретения используют металлургический шлак в качестве измельчающей среды. Металлургический шлак можно использовать в виде частиц шлака не регулярной формы, или же, что более предпочтительно, в виде частиц шлака регулярной формы. Если используют частицы шлака регулярной формы, то эти частицы шлака целесообразно имеют в основном сферическую форму. Однако понятно, что данное изобретение распространяется также на использование других форм. Измельчающую среду можно добавлять в измельчающую камеру так, что она занимает от 60 до 90% объема пространства внутри измельчающей камеры, или даже от 70 до 80% объема пространства внутри измельчающей камеры. Однако понятно, что данное изобретение охватывает также способ измельчения, в котором измельчающая мельница имеет объем заполнения измельчающей средой менее 60%. В одном варианте выполнения данного изобретения используют измельчающую мельницу с горизонтальным валом. Примерами подходящих измельчающих мельниц с горизонтальным валом являются измельчающая мельница с горизонтальным валом, описанная в патенте США 5797550, или измельчающая мельница с горизонтальным валом, производимая и продаваемая фирмой Xstrata Technology под торговой маркой IsaMill. Можно использовать также другие горизонтальные мельницы с горизонтальным валом или модифицированные мельницы IsaMill. Подаваемый материал, добавляемый в измельчающую мельницу, может иметь такой диапазон размера частиц, что D80 подаваемого материала составляет от 30 до 3000 мкм, более целесообразно от 40 до 900 мкм. Продукт, полученный с помощью способа, согласно данному изобретению, имеет D80 от 20 до 700 мкм. Более предпочтительно продукт имеет D80 от 20 до 500 мкм. В способе измельчения, согласно данному изобретению, обычно используют высокую интенсивность мощности и, таким образом, способ можно характеризовать как высоко интенсивный способ измельчения. Например, расход мощности относительно объема мельницы (внутреннего объема мельницы за вычетом объема вала (валов) и мешалки (мешалок находится внутри диапазона от 50 до 600 кВт на кубический метр, более предпочтительно от 80 до 500 кВт на кубический метр, даже более предпочтительно от 100 до 500 кВт на кубический метр. Мельница имеет мощность по меньшей мере 500 кВт. Более целесообразно мельница имеет мощность по меньшей мере 750 кВт. Еще более целесообразно мельница имеет мощность по меньшей мере 1 МВт. Предпочтительно мельница имеет мощность от 1 до 20 МВт. В этом отношении мощность мельницы определяется потреблением мощности двигателем или двигателями, приводящими в действие мельницу. В предпочтительных вариантах выполнения данного изобретения измельчающая мельница содержит мельницу IsaMill (как указано выше). В мельнице IsaMill внутри измельчающей камеры расположены последовательно мешалки, и эти мешалки приводятся во вращение с помощью приводимого подходящим образом во вращение вала. Высокая интенсивность мощности достигается с помощью комбинации высокой скорости мешалок и сжатия среды за счет обратного давления, прикладываемого в измельчающей мельнице. Максимальная скорость вращающихся мешалок целесообразно находится в диапазоне от 5 до 35 м/с, более предпочтительно от 10 до 30 м/с, даже более предпочтительно от 15 до 25 м/с. Мешалки, используемые в мельнице IsaMill, обычно являются дисками. Однако понятно, что мельницу IsaMill можно модифицировать для использования различных мешалок, и данное изобретение охватывает использование таких модифицированных мельниц. Понятно также, что можно использовать также другие измельчающие мельницы, согласно данному изобретению, при этом эти другие мельницы с перемешиванием включают подходящие вращающиеся структуры, например нагельные мельницы,мельницы, в которых перемешивание осуществляется с помощью вращающегося шнека. Максимальная скорость этих вращающихся устройств предпочтительно находится внутри указанных выше диапазонов. Было установлено, что способ измельчения, согласно, по меньшей мере, предпочтительным вариантам выполнения, повышает энергетическую эффективность измельчения до не сверхмалых размеров, по сравнению с вращающимися или перемешивающими мельницами, обычно используемыми для этой цели в горной и горнодобывающей промышленности.-3 013724 Подаваемый материал подают в измельчающую мельницу целесообразно в виде суспензии. Таким образом, в предпочтительном варианте выполнения способ измельчения согласно данному изобретению является способом мокрого измельчения. Варианты выполнения данного изобретения обеспечивают процесс измельчения высокой интенсивности для использования в горной и горнодобывающей промышленности. В способе используют большие мельницы, имеющие большой расход энергии, высокую удельную входную мощность и изготовленную человеком измельчающую среду. Способ обеспечивает измельчение, которое несколько грубее, чем сверхтонкое измельчение, что делает способ применимым для большого числа руд, концентратов и других материалов. До настоящего времени измельчение с высокой интенсивностью не обеспечивало получение продукта в диапазоне размеров, получаемых с помощью данного изобретения, в частности, при использовании мельниц большого размера. Краткое описание чертежей На чертежах изображено: фиг. 1 - разрез измельчающей мельницы, пригодной для использования в способе, согласно данному изобретению; фиг. 2 - блок-схема открытого контура измельчения для использования в предпочтительном варианте выполнения изобретения; фиг. 3 - блок-схема контура измельчения с использованием уплотнения подачи; фиг. 4 - блок-схема контура измельчения, в котором используется внешняя классификация продукта; фиг. 5 - график совокупного процента прохождения через размер в зависимости от размера для одного примера способа измельчения, согласно одному варианту выполнения данного изобретения; фиг. 6 - график совокупного процента прохождения через размер в зависимости от размера для одного примера способа измельчения, согласно одному варианту выполнения данного изобретения; фиг. 7 - блок-схема, включающая пример данного изобретения; фиг. 8 - график совокупного процента прохождения через размер в зависимости от размера для одного примера способа измельчения, согласно одному варианту выполнения данного изобретения. Подробное описание чертежей Понятно, что приведенное ниже описание относится к предпочтительным вариантам выполнения данного изобретения. Таким образом, понятно, что данное изобретение не должно ограничиваться предпочтительными вариантами выполнения, описание которых приведено ниже. Способ, согласно данному изобретению, целесообразно выполнять в горизонтальной мельнице, такой как перемешиваемая мельница с горизонтальным валом. Мельница IsaMill с горизонтальным валом особенно пригодна в этом отношении, однако понятно, что другие предпочтительные варианты выполнения данного изобретения можно выполнять в других мельницах с горизонтальным или вертикальным валом. Использование измельчающей мельницы, имеющей горизонтальную конфигурацию, обеспечивает следующие преимущества: исключается короткое замыкание подаваемых твердых веществ, что способствует получению узкого распределения размера частиц; делает процесс устойчивым относительно изменения плотности подаваемой пульпы и уменьшает высоту установки и облегчает техническое обслуживание, в основном за счет возможности обслуживания мешалки без удаления коробки передач и/или вала. В патенте США 5797550, в частности, со ссылками на фиг. 6, 20, 21 и 22, дано описание вариантов выполнения измельчающих мельниц с горизонтальным валом, пригодных для использования в данном изобретении. На фиг. 1 данной заявки схематично показана измельчающая мельница, подходящая для использования в данном изобретении. Мельница 10 на фиг. 1 содержит наружную оболочку 12. Приводной вал 14 проходит через уплотнительный механизм 16 в измельчающую камеру 18. Приводной вал 14 несет множество расположенных на расстоянии друг от друга измельчающих дисков 20. Измельчающие диски 20 расположены так, что они вращаются вместе с приводным валом 14. Приводной вал 14 приводится во вращение с помощью системы из двигателя и коробки передач (не изображены), как понятно для специалистов в данной области техники. Подаваемая пульпа и комплектующая среда подаются в измельчающую мельницу 10 через вход 22. Подаваемый сыпучий материал и измельчающая среда взаимодействуют с вращающимися дисками 20. Эти диски расположены на расстоянии друг от друга для взбалтывания среды по схеме с большим срезом для вызывания измельчения сыпучего материала. Каждый из измельчающих дисков 20 снабжен множеством отверстий, через которые проходит сыпучий материал при прохождении вдоль осевой длины измельчающей мельницы 10. Мельница снабжена также классификационным диском 24 и сепараторным ротором 26. Они предназначены для работы в соответствии с классификационными дисками и сепараторными роторами, указанными в патенте США 5797550. В частности, классификационный диск 24 расположен вблизи сепараторного ротора, так что среда не рециркулирует во время взбалтывания, а под действием центробеж-4 013724 ной силы смещается в направлении оболочки 12 измельчающей камеры. Сепараторный ротор 26 нагнетает большой поток рециркуляции против направления потока пульпы в мельнице. Это действие удерживает центрифугированную среду вдали от разгрузочной зоны мельницы. На крупные частицы (измельчающая среда и грубый подаваемый материал) действуют эти силы, и они удерживаются внутри мельницы. На мелкие частицы (частицы с размером продукта и эродированная или сношенная трением среда, полезный срок службы которой закончен) не действуют центробежные силы, действующие между классификационным диском 24 и сепараторным ротором 26, и они выходят из мельницы через цилиндрический распределитель. Количество пульпы, нагнетаемой или рециркулируемой с помощью сепараторного ротора 26, влияет на давление подаваемой пульпы в мельнице и на силы сжатия измельчающей среды, что повышает объемный коэффициент ротора, и достигается посредством изменения скорости вращения и/или конструкции ротора. Увеличение коэффициента нагнетания сепараторного ротора приводит к увеличению потребления мощности мельницы при равенстве всех других факторов. Большие коэффициенты нагнетания сепараторного ротора желательны в способе, согласно данному изобретению, для противодействия большому объемному потоку свежей подаваемой пульпы. На фиг. 2 показана предпочтительная блок-схема измельчения для использования в данном изобретении. В частности, на фиг. 2 показан открытый контур измельчения, в котором подаваемый материал 1 подается в измельчающую мельницу 10 и продукт 2 удаляется из измельчающей мельницы 10. Не происходит никакой рециркуляции продукта. Эта блок-схема является предпочтительной, когда мельница является мельницей IsaMill, поскольку мельница IsaMill обеспечивает внутреннюю классификацию продукта. На .фиг. 3 показана альтернативная конфигурация контура измельчения, в котором подаваемый материал подвергается уплотнению и/или классификации частиц в циклоне 3, хотя можно использовать другие технологии, включая, но не ограничиваясь этим, концентраторы или осветлители. Грубый материал 4 подается в измельчающую мельницу 10, в то время как тонкий материал 5 минует измельчающую мельницу 10 и смешивается с продуктом 2 из измельчающей мельницы 10. На фиг. 4 показана другая блок-схема измельчения, согласно другому варианту выполнения данного изобретения. Согласно блок-схеме, показанной на фиг. 4, подаваемый материал 30 подается в измельчающую мельницу 31. В измельчающей мельнице 31 может отсутствовать необходимость во внутреннем классификаторе, так что сыпучий материал 32, покидающий мельницу 31, не классифицирован. Сыпучий материал 32 направляется в классификатор 33, где он классифицируется в поток 34 продукта и рециркуляционный поток 35, который возвращается в мельницу 31 для дальнейшего измельчения. Классификатор 33 может включать циклон, гидроциклон или одно или несколько сит или любые другие подходящие классификационные средства, известные для специалистов в данной области техники. Работа с открытым контуром, показанным на фиг. 2, является предпочтительной в случае использования мельницы IsaMill, описанной в патентах США 5797550 и 5984213, поскольку такие мельницы включают внутренний классификационный механизм, который обеспечивает создание распределения размера частиц продукта мельницы, которое является узким и идеальным для дальнейшей обработки. Закрытие контура с помощью классификатора (например, циклона или гидроциклона) может приводить к более широкому распределению размера частиц продукта. Блок-схема, показанная на фиг. 3, подходит для случаев, когда необходимо минимизировать количество материала, проходящего через измельчающую мельницу. Показанная на фиг. 4 блок-схема является более подходящей для случаев, когда мельница не имеет внутренней классификации или внутренняя классификация не обеспечивает узкое распределение размера частиц продукта. Для демонстрации способа, согласно данному изобретению, материал с определенным распределением размера частиц подвергали измельчению с помощью способа, согласно данному изобретению. Испытания проводили при следующих условиях: открытая конфигурация контура; мельница с горизонтальным валом (IsaMill); измельчающая среда является керамикой с размером частиц 3,5 мм с удельным весом 3,6 т/м 3; и плотность мощности 500 кВт/м 3. На фиг. 5 показаны кривые распределения размера частиц для подаваемого материала, используемого в этом примере, и продукта, получаемого в примере. Из фиг. 5 следует, что энергия измельчения преимущественно направляется на грубые частицы, которые требуют измельчения, и исключается создание чрезмерного количества сверхмелких частиц. Кроме того, сужение или заострение распределения размера частиц продукта происходит при продолжении измельчения, так что кривые совокупного процента прохождения в зависимости от размера становятся более крутыми. На фиг. 6 показан пример полномасштабной установки для обработки грубого продукта. В этом случае потребление мощности двигателем составляло 1,8 МВт, в то время как измельчающая камера имела объем 10 м 3, при загрузке 33% подмешиваемой керамической среды с размером 2,5 мм, в то время как остаток был смесью керамической среды с размером от 3 до 3,5 мм. Хотя мельница работала не оп-5 013724 тимально и с открытым контуром без использования полной мощности 2,6 МВт, можно было демонстрировать способность мельницы обрабатывать грубый подаваемый материал. Подаваемый в мельницу материал имел F80, равный 135 мкм, и F50, равный 60 мкм, а выгружаемый продукт имел P80, равный 60 мкм, и Р 50, равный 17 мкм. На фиг. 6 можно видеть, что для мелких размеров распределение было круче,чем для подаваемого материала, в то время как диапазоны размера более грубых частицы имели меньший градиент, чем распределение подаваемого материала. В некоторых вариантах выполнения данного изобретения способ обеспечивает повышенную пропускную способность при том же потреблении энергии. В качестве альтернативного решения, для новых измельчающих установок можно уменьшать капитальные затраты, поскольку требования к пропускной способности можно выполнять с помощью мельницы, которая меньше, чем это бы требовалось в противном случае. Способ, согласно данному изобретению, обеспечивает также повышенную эффективность измельчения по сравнению с процессами измельчения, за счет чего обеспечивается уменьшение эксплуатационных расходов. В способе, согласно данному изобретению, используют большие измельчающие мельницы для получения повышенной эффективности измельчения, что обеспечивает большую пропускную способность, для заданной измельчающей установки или меньшие капитальные затраты для новой измельчающей установки. Способ используют для измельчения в области горной или горнодобывающей промышленности. Способ можно использовать для подготовки подаваемых потоков для выщелачивания, флотации, гравитационной сепарации, магнитной сепарации, электростатической сепарации,потоков угля, пригодных для промывки, получения топливной суспензии из угля и воды или газификации угля, подаваемых потоков для спекания или плавления, обработки окиси алюминия или бокситов,обработки железной руды, включая магнетит, таконит и красный железняк, изготовления окатышей и т.п., а также для использования в соединении с конурами измельчения с помощью валиков высокого давления. Способ позволяет также обрабатывать подаваемые материалы, имеющие распределение размера частиц, которое раньше считалось не пригодным для измельчения с помощью крупных измельчающих мельниц высокой интенсивности, и для получения не сверхтонкого распределения размера частиц продукта. На фиг. 7 показана блок-схема, включающая мельницу IsaMill, работающую с открытым контуром,для измельчения потока переполнения циклона мельницы SAG для получения продукта, пригодного для флотации. В показанной на фиг. 7 блок-схеме руда из склада 100 руды подается в мельницу 102 SAG. Продукт из мельницы 102 SAG просеивается через сита 104. Крупный продукт, улавливаемый ситом 104,возвращается в мельницу 102 SAG. Частицы, проходящие через сито 104, направляются в мельницу 108 IsaMill. Продукт из мельницы 108 IsaMill направляется в установку флотации. В обычной установке поток переполнения циклона подается в башенную мельницу 110 и после этого возвращается в первичный материал, подаваемый в циклон. Для целей испытания мельница 108 была мельницей М 20 IsaMill. Мельница М 20 IsaMill является небольшой мельницей, используемой для целей испытания, при этом результаты, получаемые с помощью мельницы, можно использовать для разработки крупномасштабных мельниц IsaMill, таких как мельниц М 10000. Отводимый поток 109 из потока переливания циклона пропускали через магнитный сепаратор, а затем просеивали через сито с размером 1,04 мм перед направлением в мельницу М 20 IsaMill для исключения блокирования мельницы остатками среды мельницы SAG. Мельница М 20 IsaMill имеет объем измельчающей камеры 20 л, при этом в измельчающую камеру добавляли приблизительно 15 л среды. Среда была средой Magotteaux MT1 (Keramax) и состояла из 50% среды с размером 2,5 мм и 50% среды с размером 3,5 мм. SG пульпы составляло между 1,23 и 1,39. Подача в мельницу составляла 0,9 м 3/ч. В среднем, грубый подаваемый материал из просеянного потока переливания имел F80 между 250 и 300 мкм, в то время как продукт из мельницы IsaMill имел Р 80, который изменяется между 20 и 30 мкм. Результаты одного дня обработки показаны на фиг. 8. Для специалистов в данной области техники понятно, что для данного изобретения возможны изменения и модификации, отличающиеся от указанных выше. Понятно, что данное изобретение охватывает все такие изменения и модификации, которые входят в его идею и объем. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ измельчения частиц сыпучего материала, в котором подают сыпучий материал в измельчающую мельницу, имеющую мощность по меньшей мере 1 МВт, при этом мельница имеет удельный расход мощности по меньшей мере 50 кВт на кубический метр измельчающего объема мельницы, который представляет собой внутренний объем мельницы за вычетом объема вала (валов) и мешалки (мешалок), при этом измельчающая мельница содержит измельчающую среду, содержащую материал в виде частиц, имеющий удельный вес не менее 2,4 т/м 3 и размер частиц в диапазоне от около 0,8 до 8 мм; измельчают подаваемый материал в измельчающей мельнице для получения продукта, имеющего такой диапазон размера частиц, что D80 продукта составляет по меньшей мере 20 мкм;-6 013724 удаляют полученный продукт из измельчающей мельницы. 2. Способ по п.1, в котором продукт, извлекаемый из измельчающей мельницы, имеет такой диапазон размера частиц, что D80 продукта составляет от 20 до 1000 мкм. 3. Способ по п.1, в котором используют измельчающую среду, изготовленную с помощью процесса,который включает химическое преобразование одного материала или материалов в другой материал. 4. Способ по п.3, в котором измельчающая среда содержит керамическую измельчающую среду,стальную или железную измельчающую среду или измельчающую среду на основе металлургических шлаков. 5. Способ по п.1, в котором измельчающая среда имеет удельный вес, который находится в диапазоне от 2,4 до 8,5 т/м 3. 6. Способ по п.1, в котором измельчающая среда содержит керамическую измельчающую среду. 7. Способ по п.6, в котором удельный вес керамической измельчающей среды находится в диапазоне от 2,4 до 6,0 т/м 3. 8. Способ по п.7, в котором удельный вес керамической измельчающей среды больше 3,0 т/м 3. 9. Способ по п.8, в котором удельный вес керамической измельчающей среды составляет около 3,24,0 т/м 3. 10. Способ по п.9, в котором удельный вес керамической измельчающей среды составляет около 3,5-3,7 т/м 3. 11. Способ по п.6, в котором керамическая измельчающая среда содержит оксидный материал. 12. Способ по п.11, в котором оксидный материал выбран из группы, содержащей окись алюминия,двуокись кремния, окись железа, двуокись циркония, окись магния, окись кальция, двуокись циркония,стабилизированную окисью магния, окись иттрия, нитриды кремния, циркон, двуокись циркония, стабилизированную окисью иттрия, двуокись циркония, стабилизированную окисью церия, или их смеси. 13. Способ по п.1, в котором измельчающая среда является железной или стальной измельчающей средой. 14. Способ по п.1, в котором измельчающая среда является металлургическим шлаком. 15. Способ по п.1, в котором измельчающую среду добавляют в измельчающую камеру так, что она занимает от 60 до 90 об.% пространства внутри измельчающей камеры. 16. Способ по п.1, в котором используют измельчающую мельницу с горизонтальным валом. 17. Способ по п.1, в котором в измельчающую мельницу подают материал, D80 которого составляет от 30 до 3000 мкм. 18. Способ по п.17, в котором D80 подаваемого материала составляет от 40 до 900 мкм. 19. Способ по п.1, в котором извлекаемый продукт имеет D80 от 20 до 700 мкм. 20. Способ по п.19, в котором продукт имеет D80 от 20 до 500 мкм. 21. Способ по п.1, в котором расход мощности относительно объема мельницы находится внутри диапазона от 50 до 600 кВт на кубический метр. 22. Способ по п.21, в котором расход мощности находится в диапазоне от 80 до 500 кВт на кубический метр. 23. Способ по п.21, в котором расход мощности находится в диапазоне от 100 до 500 кВт на кубический метр. 24. Способ по п.1, в котором мельница имеет мощность от 1 до 20 МВт. 25. Способ по п.1, в котором используют мельницу с горизонтальным валом, имеющую внутри измельчающей камеры последовательно расположенные мешалки, при этом мешалки приводятся во вращение с помощью приводного вала, причем максимальная скорость вращающихся мешалок находится в диапазоне от 5 до 35 м/с. 26. Способ по п.1, в котором материал подают в измельчающую мельницу в виде суспензии.
МПК / Метки
МПК: B02C 4/00, B02C 15/00, B02C 7/00, B02C 17/00
Метки: способ, минералов, руд, концентратов, повышения, измельчения, эффективности
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/11-13724-sposob-povysheniya-effektivnosti-izmelcheniya-rud-mineralov-i-koncentratov.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ повышения эффективности измельчения руд, минералов и концентратов</a>
Предыдущий патент: Отпечатанная методом глубокой печати имеющая полосы сигаретная бумага
Следующий патент: Выделяющее жидкость устройство для курительного изделия
Случайный патент: Сменный узел буровой головки