Sposób mielenia węgla

Przedmiot wynalazku.  Przedmiotem wynalazku jest sposób mielenia surowców twardych średnio twardych i miękkich zwłaszcza takich jak węgiel brunatny i węgiel kamienny, który pozwoli uzyskać wysoki stopień rozdrobnienia surowca. Sposób według wynalazku można stosować do mielenia surowców twardych przy zastosowaniu odpowiednich materiałów oraz przy zastosowaniu odpowiednich warunków pracy urządzenia.

 

     Stan techniki.  Znanych jest cały szereg urządzeń służących do rozdrabniania surowców twardych, średnio twardych i miękkich a jednym z nich jest młyn kulowy będący odmianą młyna, w którym funkcję mielników spełniają kule o różnych średnicach, wykonane z twardego materiału o dużej gęstości, takiego jak stal, czy ceramika. Młyny tego typu służą do mielenia na sucho lub mokro surowców średnio twardych i miękkich, a stosuje się je do przeróbki rud lub do przerobu odpadów wielkogabarytowych np. zgarów pochodzących z odlewnictwa metali nieżelaznych, a także w przemyśle cementowym, ceramicznym i w energetyce (spalanie pyłu węglowego i przygotowanie sorbentu do instalacji odsiarczania spalin). Młyny kulowe są często używane w pirotechnice. Jako części mielące (mielniki) stosowane są kule lub wałki ze stopów metali nieiskrzących (ze względu na niebezpieczeństwo wybuchu), np. kule ze stopu ołowiu z antymonem. Istotną wadą obecnie stosowanych młynów kulowych jest fakt, iż rozdrabnianie węgla przebiega tylko do określonego poziomu i pozwala uzyskać drobiny węgla wielkości około 20 mikrometrów.

 

      Istota wynalazku.   Wolnym od przedstawionych niedogodności jest sposób mielenia surowców twardych, średnio twardych i miękkich zwłaszcza takich jak węgiel brunatny i węgiel kamienny według wynalazku. Sposób ten może mieć zastosowanie we wszelkich rodzajach młynów służących do mielenia surowców twardych, średnio twardych i miękkich, i polega na zastosowaniu dwóch czynników, z których pierwszy to precyzyjne wykonanie elementów roboczych takich jak kule i wewnętrzna część bębna młyna kulowego, natomiast drugim czynnikiem jest stworzenie odpowiedniego ciśnienia dla skutecznych warunków pracy urządzenia. Obydwa czynniki mogą być stosowane osobno jak również jednocześnie i tak: można stosować precyzyjne wykonanie elementów roboczych bez zmiany ciśnienia pracy urządzenia, można stosować zmianę ciśnienia pracy urządzenia bez stosowania precyzyjnego wykonania elementów, i można zastosować precyzyjne wykonanie elementów roboczych z jednoczesną zmianą ciśnienia pracy urządzenia, w tym ostatnim przypadku oczekuje się najefektywniejszego rozdrabniania surowca.

     Precyzyjne wykonanie elementów roboczych takich jak kule i wewnętrzna część bębna młyna kulowego polega na długotrwałym polerowaniu tych elementów w celu zminimalizowania wielkości mikroskopijnych wgłębień na powierzchniach kul oraz wewnętrznej powierzchni roboczej bębna młyna kulowego.

   Stworzenie odpowiedniego ciśnienia dla skutecznych warunków pracy urządzenia polega na hermetycznym wykonaniu bębna młyna kulowego z hermetycznym zamknięciem otworu wsadowego na czas pracy urządzenia. Przed uruchomieniem młyna należy wtłoczyć do jego komory roboczej powietrze lub też określony gaz, do wartości, która pozwoli uzyskać pożądane rozdrobnienie surowca. Powietrze lub gaz doprowadzany jest do komory roboczej bębna, poprzez odpowiedni zawór, a po wykonaniu pracy rozdrabniania surowca, powietrze lub gaz poprzez zawór jest wypuszczany, tak aby zrównać ciśnienie wewnątrz bębna z ciśnieniem zewnętrznym.

     W obecnej chwili nie istnieje możliwość stworzenia idealnej kuli, co skutkuje tym, iż te elementy na swojej powierzchni posiadają mikro-wgłębienia, które wyglądają jak wgłębienia na piłeczce do golfa tylko w znacznie mniejszej skali, i tak jeżeli na powierzchni kul młyna kulowego wgłębienia posiadają wielkość 20 mikrometrów, to mielenie surowca poniżej tego rozmiaru ziaren staje się prawie niemożliwe, gdyż podczas pracy drobiny surowca chowają się w zagłębieniach na powierzchni kul, które z kolei stykają się ze sobą zewnętrzną (wyższą) częścią wgłębień. Wypolerowanie powierzchni kul i wewnętrznej powierzchni bębna młyna kulowego, do poziomu uzyskania wgłębień wielkości 1 mikrometra, pozwoli uzyskać przemiał surowca do porównywalnej wielkości 1 mikrometra wielkości ziaren, przy czym istnieje prawdopodobieństwo, że aby uzyskać skuteczny przemiał surowca do takiej wielkości ziaren, należy zastosować podwyższone ciśnienie w komorze roboczej młyna. Dzieje się tak dlatego, gdyż podczas „miażdżenia” surowca, może zaistnieć efekt „ślizgania” się na boki większych drobin surowca, zastosowanie wyższego ciśnienia przeciwstawia się temu zjawisku, gdyż sprawia, że większe drobiny surowca są z zewnątrz dociskane z większą siłą co pozwala na rozkruszenie tych drobin na mniejsze frakcje.

 

      Objaśnienie figur rysunków.

Fig. 1 – Przedstawia wgłębienia o wielkości 20 mikrometrów na powierzchni dwóch stycznych ze sobą kul o średnicy 4 cm, w skali 200:1, z uwidocznieniem ziaren mielonego surowca o przeciętnej wielkości 20 mikrometrów.

Fig. 2 – Przedstawia wgłębienia o wielkości 5 mikrometrów na powierzchni dwóch stycznych ze sobą kul o średnicy 4 cm, w skali 200:1, z uwidocznieniem ziaren mielonego surowca o przeciętnej wielkości 5 mikrometrów.

Fig. 3 – Przedstawia (hipotetycznie) dwie kule oddalone od siebie na odległość 20 mikrometrów z umieszczeniem pomiędzy nimi ziaren o wielkości 20 mikrometrów.

Fig. 4 – Przedstawia (hipotetycznie) dwie kule oddalone od siebie na odległość 14 mikrometrów z umieszczeniem pomiędzy nimi ziaren o wielkości 20 mikrometrów, które poprzez efekt „ślizgania” oddalają się od siebie, udaremniając tym samym rozdrobnienia ziaren na mniejsze frakcje.

Fig. 5 – Przedstawia (hipotetycznie) dwie kule oddalone od siebie na odległość 14 mikrometrów z umieszczeniem pomiędzy nimi ziaren o wielkości 20 mikrometrów, które poprzez zastosowanie wyższego ciśnienia nie poddają się efektowi „ślizgania” i nie oddalając się od siebie, są rozdrabniane na  mniejsze frakcje.

 

     Przykład wykonania wynalazku. 

    Sposób według wynalazku przedstawiony jest na przykładzie młyna kulowego, przeznaczonego do mielenia surowców, średnio twardych i miękkich, i polega na zastosowaniu dwóch czynników, z których pierwszy to precyzyjne wykonanie elementów roboczych takich jak kule i wewnętrzna część bębna młyna kulowego, natomiast drugim czynnikiem jest stworzenie odpowiedniego ciśnienia dla skutecznych warunków pracy urządzenia. Precyzyjne wykonanie elementów roboczych takich jak kule i wewnętrzna część bębna młyna kulowego polega na długotrwałym polerowaniu tych elementów w celu zminimalizowania wielkości mikroskopijnych wgłębień na powierzchniach kul oraz wewnętrznej powierzchni roboczej bębna młyna kulowego, natomiast tworzenie odpowiedniego ciśnienia dla skutecznych warunków pracy urządzenia polega na hermetycznym wykonaniu bębna młyna kulowego z hermetycznym zamknięciem otworu wsadowego na czas pracy urządzenia, przy czym przed uruchomieniem młyna należy wtłoczyć do jego komory roboczej powietrze lub też określony gaz, do wartości, która pozwoli uzyskać pożądane rozdrobnienie surowca. Powietrze lub gaz doprowadzany jest do komory roboczej bębna, poprzez odpowiedni zawór, a po wykonaniu pracy rozdrabniania surowca, powietrze lub gaz poprzez zawór jest wypuszczany, tak aby zrównać ciśnienie wewnątrz bębna z ciśnieniem zewnętrznym.

 

    Zastosowanie wynalazku.

   Sposób mielenia  surowców twardych, średniotwardych i miękkich zwłaszcza takich jak węgiel brunatny i węgiel kamienny według wynalazku, może mieć zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, wszędzie tam gdzie zachodzi potrzeba rozdrobnienia surowca na mniejsze frakcje.