專利名稱：用于確定顆粒材料的破碎特性的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于確定顆粒材料的破碎性能的設(shè)備。本發(fā)明還延伸至一種用于確定顆粒材料的破碎性能的方法。此外，本發(fā)明延伸至一種用于確定顆粒材料的破碎可能性的方法。
本發(fā)明具體但不專門地涉及用于在實驗室裝置中或在實際的礦石加工廠中，快速而有效地確定材料的測試顆?！缑汉偷V石顆粒——的破碎特性或性能的設(shè)備。因此，在下文中，參照該示例性的應(yīng)用來說明本發(fā)明是方便的。但是，要清楚地了解，本發(fā)明能夠用于更為廣闊的應(yīng)用。它并不限于礦石加工用途。

背景技術(shù)：
一般而言，利用炸藥來炸礦體，以使主體巖石破碎，并能夠?qū)⑵扑榈膸r塊從巖體上移開。利用炸藥爆炸將以相當粗糙的方式使巖石破碎。破碎的巖塊通常將具有較大的尺寸分布，其具有若干大塊的巖石，同樣具有若干小塊的巖石。
盡管這能夠?qū)r塊以物理的方式從巖石的主體上移開，但是需要做進一步的工作來減小巖塊的尺寸，然后才能將它們運送至選礦廠，用于從廢石或廢棄顆粒中回收有價值的顆粒。
爆炸后顆粒尺寸的總體減小稱為粉碎，并在破碎機和研磨機中進行。如上所述，需要降低巖石顆粒的尺寸以用于隨后的選礦工藝。特別地，應(yīng)將從爆炸步驟中產(chǎn)生的大顆粒的數(shù)量減少到盡可能低的水平，從而在選礦過程中釋放出有價值的礦物。同樣希望的是，使進送至選礦過程中的顆粒的尺寸分布窄化，同樣也是為了在隨后的選礦過程中釋放出有價值的礦物。
顆粒進行粉碎以實現(xiàn)顆粒尺寸的減小在破碎機和研磨機中進行。研磨機可包括球磨機或棒磨機，以及半自磨(SAG)研磨機和自磨(AG)研磨機。
作為一般的情況，礦石加工工業(yè)中的研磨機都以低水平的效率運轉(zhuǎn)。這意味著，輸入能例如電能向?qū)嶋H使顆粒破碎的能量的轉(zhuǎn)化是非常低的。通常都是基于操作者對于研磨機的了解而大致地運轉(zhuǎn)該研磨機，在工廠的運作中幾乎不運用科學(xué)。此外，在任何時候，通常都不會根據(jù)正被加工的顆粒的特性來調(diào)整在研磨機的運轉(zhuǎn)過程中的研磨機設(shè)置。
但是，已經(jīng)普遍公知，對于不同的礦體以及不同類型的巖石，顆粒破損特性也非常不同。需要對顆粒破損的表征進行更好的理解和確定。而后，可將顆粒破碎的這種表征用于在研磨機中進行顆粒破碎時實現(xiàn)更高的效率。
因此，很明顯，如果在操作過程中能夠?qū)ρ心ゲ僮鬟M行精細調(diào)節(jié)以考慮顆粒破碎性能的這些差異，那么將是有利的。而后，這將使得能夠更有效地利用研磨機，并且在研磨機內(nèi)從輸入能到顆粒破碎的轉(zhuǎn)化率也將提高。
申請人:已研發(fā)了一種用于表征基于某種撞擊能的顆粒的破碎的現(xiàn)有技術(shù)試驗。
該試驗稱之為落錘試驗，并在實驗室中在實驗室規(guī)模的裝置上進行，以對顆粒在經(jīng)受沖擊力時的破碎進行一定的了解。
典型地，礦山經(jīng)營者將礦石直接送到試驗者，該實驗者然后對礦石樣品在多個不同的尺寸部分(size fraction)上執(zhí)行落錘試驗。試驗結(jié)果表明了每個尺寸部分的破碎顆粒在某個沖擊或碰撞能下試驗后的尺寸分布。
試驗結(jié)果使用戶能夠針對研磨機的設(shè)計來表征他們的礦石。而后，這可用作在研磨過程的建模中的輸入量，或有助于優(yōu)化給定的研磨機或改變研磨機的設(shè)置。


圖1示出了該設(shè)備的示例，該設(shè)備包括從堅固的底座3向上延伸的直立框架2。沖擊荷重4由在上部位置和下部位置之間的導(dǎo)軌引導(dǎo)，該上部位置位于底座上方，該沖擊荷重4在下部位置處與放置在底座上的顆粒5碰撞。
在使用中，待測試顆粒放在底座上位于荷重的下方。該荷重被提升至一定的高度，而后被釋放以使它能夠在重力的作用下下落。在導(dǎo)軌的底部，荷重與測試顆粒碰撞，使顆粒破碎。此后，回收已破碎的顆粒，并可分析它們的尺寸分布。
可以改變施加至顆粒的沖擊能。例如，可改變放置在框架上的荷重。此外，可改變荷重落下的高度。這使得能夠針對具有不同輸入能或沖擊力的碰撞，來研究給定部分的顆粒的破碎特性。
可對來自相同部分的大量試驗顆粒反復(fù)進行上述試驗，從而提供有關(guān)顆粒在經(jīng)受該沖擊能時如何破碎的信息。重要的是要測試足夠多的顆粒樣品，以便使顆粒破碎的特征具有統(tǒng)計真實性。很顯然，測試的顆粒的數(shù)量越多，結(jié)果的統(tǒng)計真實性就越好。
經(jīng)過來自相同尺寸部分的大量樣品之后，結(jié)果就將傾向于表明顆粒對于給定沖擊能是如何破碎的。例如，顆?？赡芷扑槌删哂写蠹s相同的尺寸的較少的顆粒?；蛘?，顆?？赡芷扑槌稍S多小顆粒和少量大顆粒。
用于測試顆粒破碎特性的另一個示例設(shè)備示于圖2中。
基本上，該設(shè)備包括安裝在基部7上、并從基部7向上延伸的框架6。接近其下端具有塊體的回彈擺錘8居中安裝在在框架下方處于固定位置且不移動。待測試的巖石顆粒9安裝在回彈擺錘上的固定位置。
框架上也安裝有擺動沖擊錘，該擺動沖擊錘在框架下方像鐘擺一樣擺動。將沖擊錘的尺寸和位置確定成與回彈擺錘碰撞，且具體是與安裝在回彈擺錘上的測試顆粒碰撞。用于收集來自測試顆粒的破碎顆粒的收集箱位于回彈擺錘下方。
使用時，將待測試的巖石顆粒放在回彈擺錘的沖擊面上。具有規(guī)定重量的沖擊錘被提升至規(guī)定高度而后被釋放，以使它向下擺動，而后與回彈擺錘碰撞。在回彈擺錘的撞擊面上的樣品巖石被沖擊錘撞擊。該碰撞導(dǎo)致顆粒破碎。破碎的顆粒落入到收集箱中，可從該收集箱中收集破碎的顆粒并對它們進行分析。典型地，利用分級篩來確定破碎顆粒的顆粒尺寸分布。
上面參照圖1和2所述的設(shè)備具有某些局限性。
第一個主要的局限性在于試驗是手動執(zhí)行的。對于涉及與顆粒碰撞的每次試驗，都需要將顆粒手動放置在支架上，且需要提升并落下荷重。而后，需要將破碎的顆粒手動回收，并將其放置在樣品容器中用于進一步的分析。需要利用尺寸分級設(shè)備來手動確定顆粒尺寸分布。
該過程完全不是自動執(zhí)行的，并且進行試驗是非常耗時的。一般而言，試驗由實驗室技術(shù)人員進行，單是進行試驗的人工成本就相當大。
此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易明白，需要對每個尺寸部分的顆粒進行大量試驗，以使結(jié)果具有一定的統(tǒng)計真實性。一般而言，需要對每個尺寸部分的10至30個顆粒進行相同的試驗，并需要對這些試驗結(jié)果進行統(tǒng)一地分析。但是，如果僅測試每個顆粒尺寸的10至30個樣品，那么樣品尺寸并不是最理想的。這會影響結(jié)果的統(tǒng)計真實性，并因此影響結(jié)果的精確性。從統(tǒng)計學(xué)角度來看，如果能夠?qū)γ總€尺寸部分測試數(shù)量上多很多的顆粒，例如每個尺寸部分測試40至100個顆粒或50至70個顆粒的樣品，將是有利的。
上述落錘試驗的另一個局限性是，實際上可行地可通過設(shè)備測試的顆粒的最小尺寸為直徑10mm。試圖將比這還小的顆粒安裝在回彈擺錘上是非常難而耗時的。這種情況的問題是，在進送到操作間的研磨機中的相當大百分比的顆粒的直徑都小于10mm。由此，現(xiàn)有測試程序并不測試小于10mm的顆粒，且不會對它們的破裂特性進行任何研究。這暗示著，試驗結(jié)果假定這些顆粒以與大于10mm的顆粒相同的方式破碎。但是，本申請人進行的實驗表明，這一假設(shè)是不正確的，小于10mm的顆粒通常以不同于較大顆粒的方式發(fā)生破碎。
落錘試驗機具有另一個局限性，這將在下面予以說明。本申請人對于研磨機內(nèi)顆粒破碎模式的研究表明，在研磨機內(nèi)存在兩類破碎。首先，存在高能量沖擊。其次，存在因反復(fù)的小能量沖擊而導(dǎo)致的破碎。近來對自磨機操作中的沖擊能分布模式的研究已經(jīng)表明，小能量沖擊以比高能量沖擊高得多的頻率發(fā)生。因此，如果顆粒破碎試驗機能夠表征因反復(fù)的小能量沖擊所導(dǎo)致的顆粒破碎，那么這將是極為有益的。
當落錘試驗機利用處于很低比能水平的沖擊來測試顆粒時，一些顆粒將需要高達100次的反復(fù)撞擊然后才會最終破碎。該過程是非常耗時的，且為勞動密集型的，以通過落錘試驗機進行量化。折衷的辦法是，可想到使用減少數(shù)量的顆粒用于增量式破碎的測試。然而，減少數(shù)量的測試顆粒將會影響測試結(jié)果的統(tǒng)計真實性。
因此，很明顯，如果設(shè)計一種能夠改進這些缺點中的至少部分缺點的用于測試顆粒材料的破碎特性的設(shè)備，將是有利的。


發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于確定顆粒材料的破碎性能的設(shè)備，所述設(shè)備包括 支架； 轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子相對于所述支架安裝，并且所述轉(zhuǎn)子包括至少一個引導(dǎo)通道，在使用中顆粒材料的顆粒被所述引導(dǎo)通道引導(dǎo)，所述引導(dǎo)通道具有入口和出口； 與所述轉(zhuǎn)子相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動器； 進料通道，所述進料通道用于將所述顆粒材料的顆粒進送至所述引導(dǎo)通道的入口； 定子，所述定子與所述轉(zhuǎn)子相關(guān)聯(lián)，并且所述定子包括與所述轉(zhuǎn)子的圓周邊緣在徑向上間隔開的沖擊面；和 收集器，所述收集器用于收集撞擊后的顆粒材料的塊； 其中，所述設(shè)備設(shè)有用于精確控制并調(diào)整所述顆粒材料與所述沖擊面的沖擊速度的控制系統(tǒng)。
該支架可采用任何適當?shù)男问?。?yōu)選地，該支架包括用于將設(shè)備安裝或定位在支承面、例如地面上的底座，和從該底座向上延伸的框架。該框架可具有直立構(gòu)件，所述直立構(gòu)件在所述底座的至少兩個相對側(cè)面上從所述底座向上延伸。
轉(zhuǎn)子同樣可采用任何適當?shù)男问健?yōu)選地，轉(zhuǎn)子包括具有兩個主要表面的平面的大致為圓形的本體。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子的取向確定為其主要表面在大致水平的平面中延伸，并且所述轉(zhuǎn)子圍繞大致豎直的軸線旋轉(zhuǎn)。
轉(zhuǎn)子包括至少一個引導(dǎo)通道。所述轉(zhuǎn)子是固體的扁平的塊，那么所述引導(dǎo)通道優(yōu)選地由在所述固體塊內(nèi)從大致中央位置處沿徑向延伸至所述轉(zhuǎn)子的圓周邊緣的通道限定。在該情況下，通道的遠端限定引導(dǎo)通道的出口。引導(dǎo)通道的入口可由在所述轉(zhuǎn)子的主要表面之一上的開口形成，所述開口與所述通道相關(guān)聯(lián)。優(yōu)選地，入口位于或緊鄰所述轉(zhuǎn)子的中央位置處。當顆粒受到因轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力的影響時，所述通道或每個通道沿線性路徑朝徑向向外的方向引導(dǎo)顆粒。
在優(yōu)選的實施方式中，轉(zhuǎn)子包括多個引導(dǎo)通道，例如多個在轉(zhuǎn)子的固體塊內(nèi)從轉(zhuǎn)子的共同中央位置延伸至轉(zhuǎn)子的圓周邊緣的通道。轉(zhuǎn)子可限定例如2至6個通道，優(yōu)選地為3至5個通道，更優(yōu)選地為4個通道。優(yōu)選地，所述通道彼此沿圓周間隔開，更優(yōu)選地彼此沿圓周等距離地間隔開。
在一種形式中，所述轉(zhuǎn)子包括四個通道，所述四個通道具有位于所述轉(zhuǎn)子的中央處的共同入口且彼此大致垂直地延伸。每個通道從所述轉(zhuǎn)子的中央線性延伸到位于所述轉(zhuǎn)子的圓周邊緣上的出口。
如上所述，轉(zhuǎn)子可由一塊材料、例如鋼形成，通道可被機械加工至該塊中。通道還可由安裝在轉(zhuǎn)子上并從轉(zhuǎn)子的中央向外輻射的管道或管路部分形成。
這些通道直徑優(yōu)選地為至少20mm，并且直徑可約為30mm。申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，具有該尺寸的通道能很好地起作用，且不會發(fā)生阻塞，不過也可使用其它尺寸。特別地，還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，高達約70mm或更大的通道可用于較大的顆粒。
驅(qū)動器可包括任何用于向轉(zhuǎn)子提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力的適當裝置。在一個實施方式中，所述驅(qū)動器包括電動馬達和驅(qū)動傳動裝置，所述驅(qū)動傳動裝置耦接至所述馬達和所述轉(zhuǎn)子以將來自所述馬達的驅(qū)動力傳送至所述轉(zhuǎn)子。該驅(qū)動傳動裝置還可包括帶驅(qū)動件，例如具有耦接至馬達和轉(zhuǎn)子的、用于將驅(qū)動力從驅(qū)動器傳遞至轉(zhuǎn)子的驅(qū)動皮帶輪。
轉(zhuǎn)子可最終安裝在支架上。在與所述轉(zhuǎn)子相關(guān)聯(lián)的上部結(jié)構(gòu)和與所述支架相關(guān)聯(lián)的下部結(jié)構(gòu)之間插設(shè)有軸承。有利地是，這將轉(zhuǎn)子支承在其豎直位置，同時允許其旋轉(zhuǎn)。
控制系統(tǒng)可采用任何適當?shù)男问?。重要的是，控制系統(tǒng)必須能夠精確且可調(diào)地控制顆粒材料與沖擊面的沖擊速度。如將在下文中更詳細討論的那樣，這區(qū)別于基于可通過理論由此計算沖擊力的假定來對轉(zhuǎn)子的圓周速度進行的控制。優(yōu)選地，將所述顆粒材料的沖擊速度控制在小于2％的相對差范圍內(nèi)，優(yōu)選地不考慮礦石類型、顆粒尺寸和顆粒形狀。
正如在下文中詳細考慮的那樣，控制系統(tǒng)優(yōu)選地包括處理單元，所述處理單元用于接收所述轉(zhuǎn)子的圓周速度的輸入量，并使所述輸入量與從所述轉(zhuǎn)子的引導(dǎo)通道中射出的顆粒的實際沖擊速度相關(guān)聯(lián)。
對沖擊速度的控制可通過任何適當?shù)难b置來實現(xiàn)。優(yōu)選地，通過驅(qū)動器，控制系統(tǒng)包括用于控制轉(zhuǎn)子的圓周速度或旋轉(zhuǎn)速度的裝置，更為優(yōu)選地以較高的精度進行控制。將了解，轉(zhuǎn)子的速度確定施以給顆粒的能量的量?？刂葡到y(tǒng)優(yōu)選地還提供一種用于調(diào)整、優(yōu)選地細微調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的裝置。這可通過調(diào)整提供至馬達線圈的電流量來實現(xiàn)，例如當驅(qū)動器是電馬達時，可通過變頻換流器來實現(xiàn)。這使得在使用中馬達能夠被設(shè)定在與可能施以給顆粒材料的測試顆粒的不同能量水平相對應(yīng)的不同速度。
在包括變頻換流器的情況下，變頻換流器能夠使提供至馬達的電流水平增大，從而使轉(zhuǎn)子加速。它還能夠使提供至馬達的電流減小，這將具有相反的效果?；蛘?，可利用電位計以高精度在不同速度下旋轉(zhuǎn)馬達。
該設(shè)備的重要特征是包括控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)通常用于管理驅(qū)動器，以使轉(zhuǎn)子以非常精確的速度旋轉(zhuǎn)，并能夠使該速度與顆粒材料的實際沖擊速度精確相關(guān)。而后，這使得能夠向進行相同試驗的隨后的顆粒施以基本上相同、優(yōu)選地完全相同的動能量，以使結(jié)果具有真實性和益處。當顆粒與沖擊面碰撞時，顆粒的動能對于它們?nèi)绾纹扑榫哂杏绊憽Q言之，顆粒材料的破碎性能功能地取決于沖擊能。
控制系統(tǒng)還可包括用于測量所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度的裝置。例如，這可包括光學(xué)或機械轉(zhuǎn)速計。如上所述，如果控制系統(tǒng)精確地測量轉(zhuǎn)子的速度，那么這是有用的，因為輸入速度確定施以給正被測試的顆粒的輸入能。
用于精確測量轉(zhuǎn)子速度的轉(zhuǎn)速計可能是非常重要的，這是由于隨著時間的流逝，換流器精確控制轉(zhuǎn)子速度的能力可能會降低。在這種情況下，轉(zhuǎn)速計向控制系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)子實際速度的精確信息。
進料通道可采用任何適當?shù)男问?，但?yōu)選地包括具有入口和相對出口的進料通道，待測試顆粒能夠通常陸續(xù)且依次地通過該進料通道。由此，進料通道的優(yōu)選特征是，待測試顆粒每次一個地通過它，這樣以每次一個的方式被進送至轉(zhuǎn)子。
進料通道可大致豎直延伸，并具有在上端的入口和在下端的出口。出口優(yōu)選地位于所述轉(zhuǎn)子的引導(dǎo)通道的共同入口上方，例如出口可在到達引導(dǎo)通道的入口的上方間隔開較短的距離，基本上位于轉(zhuǎn)子的中央處。
進料通道可包括外展的入口，例如類似漏斗，用于有助于通過所述入口進送顆粒。此外，進料通道可安裝在從底座向上延伸的框架上。
進料通道可與顆粒存儲裝置相關(guān)聯(lián)，所述顆粒存儲裝置例如是位于所述進料通道的入口的上方并容納待測試顆粒的存儲斗。優(yōu)選地，所述顆粒存儲裝置例如料斗具有出口，所述出口的尺寸確定成限制通過所述出口的顆粒流。
所述進料通道還可與中間輸送裝置相關(guān)聯(lián)，所述中間輸送裝置用于將顆粒從所述顆粒存儲裝置的出口輸送至所述進料通道的入口。該中間輸送裝置可以是振動式進料器，例如振動式傳送帶。
該中間輸送裝置可將顆粒每次一個地從料斗的出口進送至進料通道的入口。該輸送裝置有效地將顆粒沿傳送帶輕推出料斗，并推入進料通道中。
限定所述沖擊面的所述定子可包括本體，例如砧座形式的固定本體，所述本體圍繞所述轉(zhuǎn)子沿圓周延伸并與所述轉(zhuǎn)子的圓周邊緣向外間隔開。轉(zhuǎn)子和定子優(yōu)選地安裝在支架的框架上。因此，定子可完全圍繞轉(zhuǎn)子，并與轉(zhuǎn)子處于基本相同的高度。
在一種形式中，將所述沖擊面構(gòu)造成使得從所述轉(zhuǎn)子的引導(dǎo)通道排出的顆粒以70度至100度的角度與所述沖擊面發(fā)生撞擊，例如80度至98度，例如以基本上垂直的沖擊角。
在使用中，進送至設(shè)備的顆粒從(一個或多個)引導(dǎo)通道射出，并以與表面成接近90度的角度與定子的沖擊面碰撞。因此，撞擊沖擊面的顆粒的大部分動能都被用于顆粒的破碎。如果顆粒以一定角度傾斜地掠過沖擊面，那么能量的一部分被顆粒保留為動能，因此不會用于顆粒的破碎。
沖擊面可包括多個離散的表面段，所述表面段相對于彼此階梯式設(shè)置并圍繞所述沖擊面延伸。假如是這樣的話，有利地是，這些段中的每個都將以約九十度接收從轉(zhuǎn)子排出的顆粒。此外，每個表面段可略稍微呈曲面形。此外，可將沖擊面的表面段上的曲面部分設(shè)計成，使得從轉(zhuǎn)子射出的顆粒以盡可能接近九十度撞擊該沖擊面。當在平面圖中看去時，具有離散部分的沖擊面可統(tǒng)一具有鋸齒形構(gòu)造。
在另一種形式中，可將沖擊面構(gòu)造成使得從轉(zhuǎn)子的引導(dǎo)通道排出的顆粒以傾斜撞擊(glancing blow)的方式、例如以20度至70度，例如以30度至60度與沖擊面相撞。這測試顆粒在受到剪切力時的破碎。
另一種選擇是將與上述沖擊面相同的沖擊面、即鋸齒形的沖擊面用于大致垂直的沖擊，并改變轉(zhuǎn)子的速度，使得從轉(zhuǎn)子放出的顆粒以低的能量水平撞擊該沖擊面，以測試顆粒的增量式破碎。
如果設(shè)備能實際模擬研磨機內(nèi)顆粒破碎的不同機理，那么將是有利的。某些破碎是由于直接沖擊。但是，其它破碎是由于剪切型的撞擊，在這種情況下，顆粒以傾斜撞擊的方式撞擊其它顆?；蚯驙钗锘蜓心C的襯套。上述傾斜撞擊試驗使得能夠確定剪切型沖擊的破碎特性。申請人知道，不同的顆粒對于直接沖擊和剪切沖擊會顯示出明顯不同的行為。
為了確保易于接觸到定子進行清潔，從而有利地減小試驗之間的交叉污染和樣品損耗的影響，定子優(yōu)選地是易于接觸到的。例如，在一個實施方式中，定子包含在適于圍裝所述轉(zhuǎn)子的蓋子中。優(yōu)選地，蓋子是機械化的。
可采用砧座體形式的定子可包括提供磨損面的襯套，所述磨損面承受因從所述轉(zhuǎn)子排出的顆粒的沖擊所導(dǎo)致的磨損。該襯套可包括多個能拆卸的耐磨板，所述耐磨板能以可拆卸的方式附接至所述定子，所述耐磨板能夠按照需要以及在需要時拆下并用新的耐磨板替換。耐磨板可由鋼或其它適當?shù)牟牧现瞥?。?yōu)選地，耐磨板由經(jīng)過熱處理韌化的鋼制成。
設(shè)備還可包括殼體，轉(zhuǎn)子和定子容納在該殼體內(nèi)?？蓪⑺鰵んw密封從而能夠?qū)⑺鰵んw內(nèi)的空氣壓力降至大氣壓以下。這使得能夠在試驗過程中將真空施加至在轉(zhuǎn)子和定子的沖擊面之間的環(huán)形空間。
通過在真空中測試顆粒破碎，可減小或者甚至消除摩擦力和空氣阻力對小顆粒的影響。這使得對于小顆粒能夠獲得更為精確的試驗結(jié)果。
用于收集沖擊后的破碎顆粒的所述收集器優(yōu)選地包括位于所述轉(zhuǎn)子和定子下方的收集斜道。該收集斜道可大致呈錐形，并可從大于沖擊面直徑的直徑逐漸變細到幾厘米、例如20-50mm的窄小直徑。而后，這將破碎的顆粒非常明確地進送至單一位置中。
該設(shè)備還可包括用于將破碎的顆粒分級成不同的尺寸組的分級機，優(yōu)選地該分級機用于自動地對顆粒進行分級。
分級機可包括至少一個分級篩，該分級篩將破碎的顆粒分成大于預(yù)定尺寸的一個部分和小于預(yù)定尺寸的另一個部分。在一個實施方式中，分級機包括單個篩子，它用于確定T10產(chǎn)品細度指數(shù)作為顆粒破碎的結(jié)果。即，通過具有開口的篩子的破碎顆粒的重量百分比，所述開口的大小為進送顆粒的平均尺寸的1/10。
應(yīng)該了解，分級機還可包括多個分級篩。這種布置會將破碎的顆粒分成若干尺寸部分，例如4至8個尺寸部分。而后，可將這種更詳細的分級用于對任意尺寸部分的進送顆粒的破碎顆粒的顆粒尺寸分布提供更為全面的了解。
在可替換實施方式中，分級機是非機械分級機。例如，分級機可以是光學(xué)分級機，它有利地使得能夠通過將破碎顆粒進送至光學(xué)分級機中來快速且容易地分析破碎顆粒的顆粒尺寸分布。在這種情況下，分析結(jié)果可使用適當?shù)能浖蝗菀椎爻上裨谄聊簧希⒓右钥紤]或進行存儲以用于將來的參考。
收集器還可包括用于稱重、例如自動稱重破碎顆粒的不同尺寸部分的裝置。
本發(fā)明還延伸到一種確定顆粒材料的破碎性能的方法，包括如下步驟將所述顆粒材料的多個離散顆粒進送至如上所述的本發(fā)明的設(shè)備；在所述設(shè)備中發(fā)生沖擊后，分析所得到的所述離散顆粒的破碎塊；以及使所得到的破碎塊與所述顆粒材料的破碎性能相關(guān)。
在該方法使用的設(shè)備可包括上述設(shè)備的任意一個或多個任選的或優(yōu)選的特征。
該方法可包括將所述顆粒材料的顆粒分成多個尺寸部分，而后，在如上所述的設(shè)備中依次測試每個所述尺寸部分。
將顆粒材料分成尺寸部分的步驟優(yōu)選地包括將它分成窄小的顆粒部分。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于確定顆粒材料的破碎性能的方法，所述方法包括如下步驟 對所述顆粒材料的至少一個顆粒施以一定量的動能； 使擁有所述一定量的動能的顆粒以預(yù)定的沖擊速度沖擊到?jīng)_擊面上并破碎； 分析沖擊后得到的顆粒碎塊；以及 使所得到的碎塊與所述顆粒材料的破碎性能相關(guān)。
向顆粒施以一定量的動能的步驟可通過任何適當?shù)难b置來實現(xiàn)。但是，施以顆粒的能量的量必須精確，以確保實現(xiàn)顆粒的預(yù)定沖擊速度?？赏ㄟ^將顆粒進送到引導(dǎo)通道，例如正如根據(jù)本發(fā)明的較早方面在上文中所述的設(shè)備中設(shè)置的那樣，并沿引導(dǎo)通道移動顆粒，從而將動能施加至顆粒。反復(fù)重申的是，預(yù)定沖擊速度是顆粒的實際沖擊速度，而不是可根據(jù)如上所述設(shè)備的轉(zhuǎn)子的圓周速度計算出的假定沖擊速度。
為了獲得統(tǒng)計學(xué)上相關(guān)的結(jié)果，本發(fā)明的這方面所述的方法優(yōu)選地包括對多個離散顆粒施以所述一定量的動能，并分析沖擊后得到的顆粒碎塊。
由此，該方法優(yōu)選地包括將待破碎的離散顆粒依次進送到引導(dǎo)通道，并將特定的且不變量的動能施以顆粒。顆粒以預(yù)定沖擊速度沖擊到該沖擊面，并分析顆粒碎塊的尺寸分布以確定顆粒材料的破碎性能。而后，可將該信息用于了解并模擬研磨機等中的粉碎過程。
將顆粒依次進送到引導(dǎo)通道的步驟可包括通過進料通道進送顆粒，而后將顆粒進送到引導(dǎo)通道中。
引導(dǎo)通道可位于轉(zhuǎn)子中，例如如根據(jù)本發(fā)明較早說明的方面所述的設(shè)備所說明的那樣。如果是這樣，沿引導(dǎo)通道移動顆粒的步驟可包括以仔細控制和/或測量的速度旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，并使得能夠?qū)⑿D(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的離心力施以給顆粒的動能。顆粒以與轉(zhuǎn)子的速度、尤其是與轉(zhuǎn)子的圓周邊緣的速度成比例的速度從轉(zhuǎn)子射出。由此，預(yù)定的特定量的動能就會被施以顆粒。
所述使顆粒與沖擊面發(fā)生沖擊的步驟可包括使所述顆粒以與所述沖擊面近乎垂直的角度撞擊所述沖擊面。
不受限制地，顆?？杀簧涑龀墒沟盟鼈円耘c該表面成75至98度、例如與該表面成85至95度、或大致垂直于該表面的角度撞擊該沖擊面。
所述使顆粒與沖擊面發(fā)生沖擊的步驟可替換地可包括使所述顆粒以傾斜撞擊的方式撞擊所述沖擊面。如上所述，通過這種傾斜撞擊，顆粒保留一些動能，并且不是所有的能量均由于沖擊而被吸收。
可通過以與用于上述垂直測試的方式不同的方式對沖擊面進行定向和/或構(gòu)造，來產(chǎn)生傾斜撞擊。
所述分析顆粒碎塊的步驟可包括將來源于碰撞的所述碎塊分級成不同的尺寸部分，優(yōu)選地自動進行。
可將碎塊分級成兩個尺寸部分。
所述將所述碎塊分級的步驟可包括使所述塊通過篩子以將所述塊分成尺寸過大和尺寸過小的顆粒。篩子可例如具有篩孔，這些篩孔的尺寸為進送顆粒的平均尺寸或直徑的大約1/10。這被稱為用于計算產(chǎn)品細度指數(shù)的T10產(chǎn)品細度試驗。如上所述，產(chǎn)品細度指數(shù)可定義為由尺寸過小材料的百分比構(gòu)成的初始進送材料的質(zhì)量百分比。
此外，可將碎塊分級成超過兩個尺寸部分，例如四至六個尺寸部分。
所述評估碎塊的步驟還可包括對在所述塊已經(jīng)分級至其中的每個所述尺寸部分中的碎塊進行稱重，優(yōu)選地為自動進行。
該方法可包括對多個具有相同總體尺寸或相同尺寸部分的多個顆粒重復(fù)所述步驟，以建立起所述碎塊的顆粒尺寸分布。而后，這就能了解到該尺寸部分的顆粒對于給定輸入能是如何破碎的。
例如可將在一個尺寸范圍中的多個顆粒進送到引導(dǎo)通道中，而后使所述多個顆粒與沖擊面相撞?？蓪υ谝粋€尺寸范圍中的至少35個顆粒進行測試，例如在一個尺寸范圍中的35至100個顆粒，例如在每個尺寸范圍中的40至70個顆粒。
而后可統(tǒng)計分析35至100個顆粒、例如約50個顆粒的樣本的顆粒破碎，以建立這些顆粒將如何破碎的概況圖。優(yōu)選地，每個顆粒尺寸測試至少三個能量水平，例如四至六個能量水平，例如四個能量水平。
如上所述的是用于測試一個尺寸部分的方法。該方法可包括將待測試顆粒預(yù)先按尺寸分成窄小的尺寸部分，而后，以上文中提出的方式依次測試至少兩個或三個不同的尺寸部分。然后，可使用曲線擬合技術(shù)建立起進料中顆粒尺寸的全部范圍上的破碎分布模型。
由此，可執(zhí)行測試每個尺寸部分中的多個顆粒樣品的步驟。這樣，可對進料被預(yù)先按尺寸分成的每個尺寸部分逐漸建立起破碎顆粒的顆粒尺寸分布。
該方法可包括測試例如來自破碎機或原礦的礦物礦石顆粒的測試顆粒。該方法可用于所有類型的礦石。該方法還可在將煤顆粒送至煤研磨廠之前用在煤顆粒上。
本發(fā)明還延伸至一種利用上述設(shè)備或方法在大規(guī)模的研磨機處現(xiàn)場、例如在線地確定顆粒的破碎特性的方法。
可從進料中移出樣品量的顆粒材料并送入構(gòu)成大規(guī)模工廠的一部分的大規(guī)模研磨機中?？啥ㄆ诘貜倪M料流上移出顆粒材料送至研磨機中，并以上述方式在所述設(shè)備中或通過所述方法進行測試。
優(yōu)選地至少每周、更優(yōu)選地至少每三天、例如每天從進料中移出樣品量的顆粒材料。
由此，該設(shè)備可有利地放置在大規(guī)模工廠以及從進料流到設(shè)備的研磨機中的測試材料附近。
有關(guān)顆粒材料的破碎性能或材料的破碎表征的信息可定期地、例如每天提供給工廠管理人員和工廠操作人員。
可以設(shè)想，上述方法還可理想地用于量化顆粒材料的破碎的可能性。即，以非常低且反復(fù)的沖擊，可能能夠確定顆粒材料的顆粒何時會基本上破碎。該認識正成為研磨機的動力效應(yīng)模型(DEM)的建模和工藝的未來優(yōu)化的必備知識。為了獲得統(tǒng)計學(xué)真實的結(jié)果，認為與上述用于T10分析的例如30或50的顆粒數(shù)量相比，對于未經(jīng)任何處理的顆粒，所需顆粒的數(shù)量將至少為200個。如果首先使顆粒在基本上除去了任何異常脆弱的顆粒并已磨掉表面粗糙的很低能量的滾磨機中進行處理，那么可能能夠?qū)⒃摂?shù)量最小化至50個顆?；蚵远嘈?。
因此，該方法可包括其中所確定的破碎性能是顆粒材料破碎的可能性的一種方法。如果是那樣，顆粒材料的顆粒優(yōu)選地進行低能量研磨以在將動能施以顆粒前基本上去除顆粒材料的異常脆弱的顆粒。同樣，測試預(yù)處理顆粒的具有相同總尺寸或相同尺寸部分的至少50個顆粒。
詳細說明 根據(jù)本發(fā)明的用于確定顆粒的破碎性能的設(shè)備和方法可自身呈現(xiàn)出多種形式。在下文中參照附圖對本發(fā)明的一個實施方式進行詳細說明將是很方便的。提供該詳細說明的目的是，指導(dǎo)對于本發(fā)明的主題有興趣的人們?nèi)绾螌⒈景l(fā)明實施。但是，要清楚地明白，該詳細說明的具體性特征并不替代前述聲明的概括性。在附圖中 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中已知的用于表征巖石破碎的設(shè)備的主視示意圖； 圖2是與圖1所示的設(shè)備相似的另一現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備的側(cè)視示意圖，該圖示出了該設(shè)備是如何沖擊測試顆粒以導(dǎo)致其破碎的； 圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的設(shè)備的主視截面示意圖； 圖4是圖3所示的設(shè)備的平面示意圖； 圖5是轉(zhuǎn)子的平面示意圖，示出了從轉(zhuǎn)子射出的顆粒的分向量和合成速度向量； 圖6是顆粒和定子的平面示意圖，該定子限定用于低沖擊斜向碰撞的沖擊面；和 圖7是用于圖3所示設(shè)備的轉(zhuǎn)子的三維視圖，示出了顆粒經(jīng)過的通道。
圖1示出了在由Julius Kruttschnitt礦物研究中心(JKMRC)研發(fā)并使用的通常所說的落錘試驗中使用的設(shè)備。圖2示出了利用類似原理的類似設(shè)備。
圖1和2中的設(shè)備在前面的本發(fā)明的背景技術(shù)中進行了討論，在本詳細說明中將不再予以進一步說明。
在圖3至5中，附圖標記10總指根據(jù)本發(fā)明實施方式的用于表征巖石破碎特性的設(shè)備。
設(shè)備10主要包括總體以數(shù)字12表示的轉(zhuǎn)子，和采取具有輸出軸15的電動馬達14形式的用于旋轉(zhuǎn)所述轉(zhuǎn)子的裝置。
轉(zhuǎn)子12呈扁平的圓形，并具有多個從其中心沿徑向向外延伸的引導(dǎo)通道16。在圖示的實施方式中，具有四個彼此間隔開九十度的引導(dǎo)通道16，不過引導(dǎo)通道16的精確數(shù)量并不重要。這四條引導(dǎo)通道16在轉(zhuǎn)子12的中心處全部合并成一個。
引導(dǎo)通道16在它們在轉(zhuǎn)子12的中心合并成一個的點處具有共同的入口17。待檢測的顆粒通過入口17送入，該入口17由該點處引導(dǎo)通道16的開放頂部限定。此外，每條引導(dǎo)通道16在轉(zhuǎn)子12的圓周邊緣上具有出口19。
在一種形式中，轉(zhuǎn)子12為一塊鋼的形式，引導(dǎo)通道16通過研磨或機械加工而形成到該塊中。這種示例性的轉(zhuǎn)子示意性地示于圖7中。在另一種形式(未示出)中，引導(dǎo)通道16包括固定在轉(zhuǎn)子12的上表面上的管段。
設(shè)備10還包括用于將驅(qū)動力從馬達14傳送至轉(zhuǎn)子12的驅(qū)動傳動裝置。該驅(qū)動傳動裝置包括在馬達14和轉(zhuǎn)子12之間延伸的帶驅(qū)動件18。更明確地說，帶驅(qū)動件18包括在分別與馬達14和轉(zhuǎn)子12相關(guān)聯(lián)的滑輪之間延伸的三個帶元件，所述滑輪又安裝在分別從馬達14和轉(zhuǎn)子12延伸的軸上。
在所示實施方式中，馬達14具有1540轉(zhuǎn)/分的最大速度，該速度通過3.25:1的滑輪比轉(zhuǎn)換成高達5005轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)子速度。此外，引導(dǎo)通道16在直徑為30mm的轉(zhuǎn)子12中限定通路。該設(shè)備能夠有利地處理直徑在1至16mm的尺寸范圍內(nèi)的顆粒。該設(shè)備可改型以處理直徑高達100mm的顆粒，并同樣處理直徑小于1mm的小顆粒。
該設(shè)備10還包括用于控制轉(zhuǎn)子12的速度的控制系統(tǒng)。該控制器包括將電流供給至馬達14的變頻換流器(未示出)。由此，通過改變供給至線圈的電流，就能改變馬達14的速度，進而改變轉(zhuǎn)子12的速度。
該設(shè)備10還包括用于將顆粒順序地進送至轉(zhuǎn)子12的引導(dǎo)通道16的進料通道34。該進料通道34與儲料斗30和振動式進料器32相關(guān)聯(lián)，該儲料斗30用于存儲給定尺寸部分(size fraction)的顆粒儲備，該振動式進料器32用于轉(zhuǎn)移排出儲料斗30的顆粒。進料通道34大致豎直定向，其具有上部入口36和下部出口38。
振動式進料器32將來自料斗30的顆粒一次一個地進送到進料通道34的入口36中。
進料通道34具有約30mm的直徑，顆粒依次或順序地通過進料通道34。結(jié)果，每次僅有一個顆粒從進料通道34的出口38出來。進料通道34的出口38恰好位于轉(zhuǎn)子12的上方，從而將顆粒從進料通道的出口38進送到引導(dǎo)通道16的共同入口17中。
設(shè)備10還包括限定沖擊面42的定子40，顆粒在飛出在轉(zhuǎn)子10的圓周邊緣上的引導(dǎo)通道16的出口19后碰撞在沖擊面42上。
定子40沿圓周圍繞轉(zhuǎn)子12，并具有限定沖擊面42的內(nèi)表面，該沖擊面42從轉(zhuǎn)子12向外間隔開較短的距離。自然，定子40將位于與轉(zhuǎn)子12基本上相同的高度處，以使飛離轉(zhuǎn)子12的顆粒撞擊定子。
定子40的沖擊面42可包括如圖4所示、相對彼此階梯式設(shè)置的曲面段或部分46?？蓪⒍ㄗ?0和沖擊面42描述成當在平面圖中看去時呈鋸齒形。
每個曲面部分46沿著與如圖中箭頭47所示的轉(zhuǎn)子12的旋轉(zhuǎn)方向相應(yīng)的方向朝轉(zhuǎn)子12的邊緣逐漸向內(nèi)彎曲。
設(shè)備10還包括位于定子40和轉(zhuǎn)子12下方的收集斜道50。該斜道50呈錐形，并沿向下的方向向內(nèi)漸縮至在其下端處的斜道出口52。
設(shè)備10還包括用于分析已進入到收集斜道50中的顆粒的裝置。在所示實施方式中，用于分析顆粒的裝置包括顆粒尺寸分級設(shè)備60。在所示實施方式中，分級設(shè)備60具有篩子(未示出)，并將尺寸過大的顆粒轉(zhuǎn)移至尺寸過大的部分，將尺寸過小的顆粒轉(zhuǎn)移至尺寸過小的部分。
而后，可對這些相關(guān)部分進行稱重，以看出它們包括輸入進料顆粒的重量的幾分之一。還能夠確定它們的顆粒尺寸分布(PSD)。
特別地，然后可基于進行破碎的顆粒的初始質(zhì)量來計算產(chǎn)品細度指數(shù)(fineness index)，而后是從分級設(shè)備60收回的尺寸過小的材料的百分比。
設(shè)備10還包括用于測量轉(zhuǎn)子速度的裝置。對轉(zhuǎn)子的速度進行精確的測量是非常重要的，因為這是計算顆粒的輸入動能的基礎(chǔ)。在所示實施方式中，轉(zhuǎn)子12的速度由轉(zhuǎn)速計(未示出)測量。速度傳感器利用感應(yīng)近程傳感器來檢測一塊鋼(實際上是螺釘頭)每轉(zhuǎn)在其中4mm范圍內(nèi)的經(jīng)過。傳感器包括線圈和磁鐵，以使通過線圈的通量將在磁性材料通過它時發(fā)生改變。傳感器將該信息送到顯示轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)的程控計數(shù)器中。
此外，設(shè)備10還包括用于控制顆粒從料斗30進入到進料通道34中的進送速率的控制器。設(shè)備10還包括用于控制位于轉(zhuǎn)子和收集斜道下方的分級設(shè)備60的振動篩的控制器。
這些控制器中的許多都從位于電動馬達12附近的控制面板65進行控制。此外，控制面板65還可包括例如轉(zhuǎn)子12的速度的一個或更多讀數(shù)或測量值的顯示器。
在使用中，設(shè)備10典型地用于表征來自某種礦體或某種煤體的顆粒的破碎特性。而后可將這些破碎特性用于模擬或控制或調(diào)整涉及這種顆粒的破碎例如包括研磨在內(nèi)的粉碎的單元操作。
在另一個未圖示的實施方式中，至少轉(zhuǎn)子12和定子40全部圍裝在真空室中。這消除了空氣阻力對顆粒的影響。而后，這有助于實施檢測以表征小顆粒的破碎。
表征礦石顆粒的方法中的第一步將是，提供涵蓋較寬范圍顆粒尺寸的所述礦石顆粒的樣品，而后將這些顆粒預(yù)先按尺寸分成范圍窄的部分。典型地利用一系列的篩子來完成這種分類，不過不需要一定這樣做。
此后，將在設(shè)備10中對每個尺寸部分依次進行測試。典型地，這可通過從最小尺寸部分開始、而后逐漸進行不同尺寸部分直到最大尺寸部分來完成。
將第一尺寸部分填入進料斗30。而后，打開振動式進料器32，這將顆粒從料斗30輕推到進料通道34的入口36中。將進料通道34的尺寸確定為使得顆粒自身在進料通道34內(nèi)成一直線或按行排列。而后這行顆粒沿進料通道34向下朝出口38逐漸移動。
各個顆粒從出口38依次出來，并通過位于轉(zhuǎn)子12中心的引導(dǎo)通道16的共同入口17落下。從那里顆粒由于轉(zhuǎn)子12的旋轉(zhuǎn)離心力而被促使沿引導(dǎo)通道16之一在徑向向外的方向上移動。顆粒沿其移動的引導(dǎo)通道16將取決于在該特定時間施加至顆粒的離心力的方向。
每個顆粒通過引導(dǎo)通道16的出口19以與轉(zhuǎn)子12成一定角度地飛離或飛出轉(zhuǎn)子12。顆粒飛過空氣然后與由在其路徑上的定子40限定的沖擊面42碰撞。沖擊具有特有的預(yù)定沖擊速度。
定子40的具有其如上所述鋸齒形構(gòu)造的沖擊面42，確保了每個顆粒都沿大致垂直于與之碰撞的沖擊面的段46的方向運動。該特征有助于確保將顆粒中的大部分動能轉(zhuǎn)化為破碎能。
在與沖擊面42碰撞后，顆?？善扑槌纱罅康男K，而后，這些塊經(jīng)收集斜道50下落到其出口52。
而后，碎塊進入到分級設(shè)備60中，并根據(jù)它們的尺寸而最終到達尺寸過小或尺寸過大的份額中。
然后，對該尺寸部分中的一定量不同的顆粒例如大量的顆粒反復(fù)進行該基礎(chǔ)測試。這樣，隨著時間的流逝可建立起破碎顆粒的在統(tǒng)計學(xué)上合理的顆粒尺寸分布。這因而示出了當經(jīng)受此種水平的破碎能時，該顆粒將如何破碎。
而后對于多個不同的能量水平來反復(fù)進行該全部過程，以測試該顆粒尺寸在不同能量水平下的破碎情況。通過改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，來對測試顆粒施以不同的能量水平。通過增加轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，在顆粒飛離轉(zhuǎn)子時被施以更大的動能。然后，當顆粒與沖擊結(jié)構(gòu)碰撞時，這將轉(zhuǎn)化成更大的碰撞能。非常常見的是，顆粒破碎特性對于不同的能量水平是不同的。同樣，將了解到，當確定顆粒材料的破碎特性時，與施以顆粒材料的能量水平直接相關(guān)的沖擊速度將是相當重要的。
可對進送顆粒被劃分成的多個不同的狹小份額、例如3至4個份額反復(fù)進行該過程。這樣，可逐漸建立起對于不同尺寸的顆粒破碎的模型。
申請人:認為可能不必對所有的尺寸部分都進行測試。申請人認為可能需要測試三至四個尺寸部分，以掌握在整個尺寸范圍上的破碎特性。
圖5示出了當顆粒飛離轉(zhuǎn)子時顆粒的速度向量的示例。
顆粒以徑向速度飛離轉(zhuǎn)子，該徑向速度具有切向分向量以及徑向分向量。該顆粒的實際路徑是如圖5所示的這些分向量的凈合成和向量。
申請人:已經(jīng)利用高速攝像機測量裝置對顆粒速度的測量進行了某種研究。申請人的研究發(fā)現(xiàn)，顆粒的徑向速度小于轉(zhuǎn)子的圓周速度。申請人已經(jīng)確定，飛離轉(zhuǎn)子的顆粒的徑向速度與轉(zhuǎn)子的圓周速度并不相等。它小于轉(zhuǎn)子的圓周速度。結(jié)果，申請人已經(jīng)做出結(jié)論，最終的沖擊速度并不按照理論等于圓周速度的二的均方根倍。但是，申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，圓周速度與顆粒速度之間存在線性關(guān)系。即，沖擊速度與圓周速度成比例。具體而言，兩個速度相差一個常量，且一個可轉(zhuǎn)換成另一個。
每次沖擊的比能Ecs定義為每單位顆粒質(zhì)量m的動能Ek 因此，在此種類型的沖擊破碎裝置中，顆粒質(zhì)量不影響比能。因此，比能僅取決于沖擊速度Vi。
圖5示出了沖擊速度Vi由轉(zhuǎn)子的切向速度Vt和徑向速度Vr得到，其中 如果兩個速度分量相等， 如果兩個速度分量不相等， Vi＝C×Vi (4) 因此，比能如下確定 式中，Ecs是比能(kWh/t)，r是轉(zhuǎn)子半徑(m)，N是轉(zhuǎn)子速度(rpm)，C是機器設(shè)計常數(shù)，該常數(shù)C控制在給定轉(zhuǎn)子速度下的最大可能沖擊速度。認為該常數(shù)已經(jīng)考慮了給定設(shè)計在將來自轉(zhuǎn)子的動能傳遞給進送到機器中的顆粒方面的效率。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實施方式的沖擊面。
如圖6中所示，將定子的沖擊面42設(shè)置成使得顆粒以傾斜的角度與沖擊面的各段都進行碰撞。這與上文中參照圖3所述的沖擊面取向是非常不同的，在那里，顆?；旧弦跃攀茸矒魶_擊面。
在使用中，這種結(jié)構(gòu)用于進行剪切測試，剪切測試模仿研磨機中的磨損/磨蝕的低能破碎模式。尺寸范圍較窄的顆粒被進送至設(shè)備，在期望的比能下進行沖擊，并對產(chǎn)品進行篩選和稱重。對尺寸過大的顆粒進行又一輪的沖擊。反復(fù)進行該過程，直到所有的顆粒均破碎為止。
由申請人研發(fā)的示于圖3的設(shè)備結(jié)合圖6所示的定向為使顆粒以傾斜角度與表面碰撞的沖擊面一起，提供了一種便利且適用的裝置用以對顆粒進行遞增式破碎測試。
上文中參照圖3和4描述的設(shè)備的優(yōu)點在于，它在很大程度上自動運轉(zhuǎn)。即，一旦已將顆粒進送至料斗，而后，設(shè)備就會將各個顆粒每次一個地進送至進料通道，然后進送到轉(zhuǎn)子上。此外，收集斜道和尺寸分級系統(tǒng)將自動地收回各個尺寸部分。由此，系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)不需要主動的操作者或技術(shù)工人的參與。
此外，設(shè)備能夠在相對較短的時間范圍內(nèi)對各個顆粒進行大量的測試。例如，可大約每1秒將各個顆粒沿進料通道向下送出并送到轉(zhuǎn)子上。這將使每分鐘能夠?qū)?0個顆粒進行測試，每兩分鐘能夠?qū)?20個顆粒進行測試。這將使得從測試工作中得到的測試結(jié)果能夠基于更多的統(tǒng)計樣品，因此測試結(jié)果能夠更精確。
設(shè)備的另一個優(yōu)點是，它可與對直徑大于10mm的顆粒進行測試一樣容易地對直徑小于10mm的尺寸部分的顆粒進行測試。這與現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備相比是很顯著的優(yōu)點，這是由于申請人認為小顆粒具有不同于大顆粒的破碎特性。
設(shè)備的另一個優(yōu)點是，它既能夠表征礦石顆粒的90度下的高能量沖擊的破碎，又能表征礦石顆粒的低能磨損/磨蝕性能。這是有用的，因為這兩種類型的破碎在加工研磨機中都會發(fā)生。
上述設(shè)備的另一個優(yōu)點是，使設(shè)備處于選礦廠的現(xiàn)場中、甚至可能位于具有送至研磨機的材料流的線路上將是非常實用的。而后，可將顆粒破碎性能的測試結(jié)合到運營工廠的每日質(zhì)量控制和測試程序中?？紤]到該設(shè)備一旦設(shè)定用于特定的尺寸部分就會極大程度地自動運轉(zhuǎn)這樣的事實，現(xiàn)在的操作者可連同他們的當前責(zé)任一起來進行這種測試。這種有關(guān)經(jīng)過研磨機的顆粒的破碎特性的及時幾乎實時的信息將使得設(shè)備工程師能夠?qū)τ糜谘心C的設(shè)定中的破碎特性的細微變化做出反應(yīng)。
申請人:相信該發(fā)明有可能使研磨機等的操作發(fā)生革命化的變化。在歷史上，研磨機在將輸入能轉(zhuǎn)化為顆粒破碎方面一直很沒有效率，本發(fā)明有可能極大地改善這方面。
當然，將明白的是，已經(jīng)以本發(fā)明的說明性示例的方式給出了上述說明，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所明白的那樣，所有的這種變形及其改變均被視為落入到于此陳述的本發(fā)明的廣大范圍和界限內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于確定顆粒材料的破碎性能的設(shè)備，所述設(shè)備包括
支架；
轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子相對于所述支架安裝，并且所述轉(zhuǎn)子包括至少一個引導(dǎo)通道，在使用中顆粒材料的顆粒被引導(dǎo)通過所述引導(dǎo)通道，所述引導(dǎo)通道具有入口和出口；
與所述轉(zhuǎn)子相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動器；
進料通道，所述進料通道用于將所述顆粒材料的顆粒進送至所述引導(dǎo)通道的入口；
定子，所述定子與所述轉(zhuǎn)子相關(guān)聯(lián)，并且所述定子包括與所述轉(zhuǎn)子的圓周邊緣在徑向上間隔開的沖擊面；和
收集器，所述收集器用于收集撞擊后的顆粒材料的塊；
其中，所述設(shè)備設(shè)有用于精確控制并調(diào)整所述顆粒材料與所述沖擊面的沖擊速度的控制系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述支架包括用于將所述設(shè)備安裝或定位在支承面上的底座，和從所述底座向上延伸的框架。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述框架包括直立構(gòu)件，所述直立構(gòu)件在所述底座的至少兩個相對側(cè)面上從所述底座向上延伸。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述轉(zhuǎn)子包括具有兩個主要表面的平面的大致為圓形的本體。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中，所述轉(zhuǎn)子的取向確定為其主要表面在大致水平的平面中延伸，并且所述轉(zhuǎn)子圍繞大致豎直的軸線旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中，所述轉(zhuǎn)子是固體的扁平的塊，并且所述引導(dǎo)通道由在所述固體塊內(nèi)從大致中央位置處沿徑向延伸至所述轉(zhuǎn)子的圓周邊緣的通道限定。
7.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，所述引導(dǎo)通道的入口由在所述轉(zhuǎn)子的主要表面之一上的開口形成，所述開口與所述通道相關(guān)聯(lián)。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述入口位于或緊鄰所述轉(zhuǎn)子的中央位置。
9.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中，所述轉(zhuǎn)子包括多個引導(dǎo)通道。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述通道彼此沿圓周間隔開，更優(yōu)選地彼此沿圓周等距離地間隔開。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述轉(zhuǎn)子包括四個通道，所述四個通道具有位于所述轉(zhuǎn)子的中央處的共同入口且彼此大致垂直地延伸。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，每個通道從所述轉(zhuǎn)子的中央線性延伸到位于所述轉(zhuǎn)子的圓周邊緣上的出口。
13.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述驅(qū)動器包括電動馬達和驅(qū)動傳動裝置，所述驅(qū)動傳動裝置耦接至所述馬達和所述轉(zhuǎn)子以將來自所述馬達的驅(qū)動力傳送至所述轉(zhuǎn)子。
14.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述轉(zhuǎn)子安裝在所述支架上，在與所述轉(zhuǎn)子相關(guān)聯(lián)的上部結(jié)構(gòu)和與所述支架相關(guān)聯(lián)的下部結(jié)構(gòu)之間插設(shè)有軸承。
15.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述控制系統(tǒng)將所述顆粒材料的沖擊速度控制在小于2％的相對差范圍內(nèi)。
16.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述控制系統(tǒng)包括處理單元，所述處理單元用于接收所述轉(zhuǎn)子的圓周速度的輸入量，并使所述輸入量與從所述轉(zhuǎn)子的引導(dǎo)通道中射出的顆粒的實際沖擊速度相關(guān)聯(lián)。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，所述控制系統(tǒng)提供用于細微調(diào)整所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速的裝置。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中，所述驅(qū)動器包括電動馬達，所述設(shè)備包括變頻換流器以有助于與所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速的調(diào)整相關(guān)地調(diào)整供給至所述馬達的電流量。
19.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，所述設(shè)備包括電位計以有助于調(diào)整所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。
20.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述控制系統(tǒng)包括用于測量所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度的裝置。
21.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，所述控制系統(tǒng)包括光學(xué)或機械轉(zhuǎn)速計。
22.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述進料通道大致豎直延伸，并包括在上端的入口和在下端的出口。
23.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中，所述進料通道的出口在所述轉(zhuǎn)子的多個引導(dǎo)通道的共同入口的上方、大致在所述轉(zhuǎn)子的中央處間隔設(shè)置。
24.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中，所述進料通道包括外展的入口，用于有助于通過所述入口進送顆粒。
25.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述進料通道與顆粒存儲裝置相關(guān)聯(lián)，所述顆粒存儲裝置位于所述進料通道的入口的上方并容納待測試的顆粒。
26.如權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中，所述顆粒存儲裝置具有出口，所述出口的尺寸確定成限制通過所述出口的顆粒流。
27.如權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其中，所述進料通道與中間輸送裝置相關(guān)聯(lián)，所述中間輸送裝置用于將顆粒從所述顆粒存儲裝置的出口輸送至所述進料通道的入口。
28.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中，所述中間輸送裝置是振動式傳送帶。
29.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，限定所述沖擊面的所述定子包括本體，所述本體圍繞所述轉(zhuǎn)子沿圓周延伸并與所述轉(zhuǎn)子的圓周邊緣向外間隔開。
30.如權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中，將所述沖擊面構(gòu)造成使得從所述轉(zhuǎn)子的引導(dǎo)通道排出的顆粒以70度至100度的角度與所述沖擊面發(fā)生撞擊。
31.如權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其中，所述沖擊面包括多個離散的表面段，所述多個表面段相對于彼此階梯式設(shè)置并圍繞所述沖擊面延伸。
32.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中，所述表面段中的每一個均呈曲面形，以使從所述轉(zhuǎn)子射出的顆粒以約九十度撞擊所述沖擊面。
33.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中，所述定子包括提供磨損面的襯套，所述磨損面承受因從所述轉(zhuǎn)子排出的顆粒的沖擊所導(dǎo)致的磨損。
34.如權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其中，所述襯套包括多個能拆卸的耐磨板，所述耐磨板能以可拆卸的方式附接至所述定子，所述耐磨板能夠按照需要以及在需要時拆下并用新的耐磨板替換。
35.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述定子包含在適于圍裝所述轉(zhuǎn)子的蓋子中。
36.如權(quán)利要求35所述的設(shè)備，其中，所述蓋子是機械化的。
37.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括殼體，所述轉(zhuǎn)子和所述定子容納在所述殼體內(nèi)。
38.如權(quán)利要求37所述的設(shè)備，其中，將所述殼體密封從而能夠?qū)⑺鰵んw內(nèi)的空氣壓力降至大氣壓以下。
39.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，用于收集沖擊后的破碎顆粒的所述收集器包括位于所述轉(zhuǎn)子和定子下方的收集斜道。
40.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括用于將破碎的顆粒分級成不同的尺寸組的分級機。
41.如權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其中，所述分級機包括多個分級篩，或包括光學(xué)分級機。
42.如權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其中，所述收集器包括用于對破碎的顆粒的不同尺寸部分進行稱重的裝置。
43.一種確定顆粒材料的破碎性能的方法，包括如下步驟
將所述顆粒材料的多個離散顆粒進送至如權(quán)利要求1所述的設(shè)備；
在所述設(shè)備中發(fā)生沖擊后，分析所得到的所述離散顆粒的破碎塊；以及
使所得到的破碎塊與所述顆粒材料的破碎性能相關(guān)。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，包括將所述顆粒材料的顆粒分成多個尺寸部分，而后，在權(quán)利要求1所述的設(shè)備中依次測試每個所述尺寸部分。
45.一種用于確定顆粒材料的破碎性能的方法，所述方法包括如下步驟
對所述顆粒材料的至少一個顆粒施以一定量的動能；
使擁有所述一定量的動能的顆粒以預(yù)定的沖擊速度沖擊到?jīng)_擊面上并破碎；
分析沖擊后得到的顆粒碎塊；以及
使所得到的碎塊與所述顆粒材料的破碎性能相關(guān)。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，包括對多個離散顆粒施以所述一定量的動能，并分析沖擊后得到的顆粒碎塊。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其中，所述使顆粒與沖擊面發(fā)生沖擊的步驟包括使所述顆粒以與所述沖擊面近乎垂直的角度撞擊所述沖擊面。
48.如權(quán)利要求46所述的方法，其中，所述使顆粒與沖擊面發(fā)生沖擊的步驟包括使所述顆粒以傾斜撞擊的方式撞擊所述沖擊面。
49.如權(quán)利要求45所述的方法，其中所述分析顆粒碎塊的步驟包括將來源于碰撞的所述碎塊分級成不同的尺寸部分，優(yōu)選地自動進行。
50.如權(quán)利要求49所述的方法，其中所述將所述碎塊分級的步驟包括使所述塊通過篩子以將所述塊分成尺寸過大和尺寸過小的顆粒。
51.如權(quán)利要求49所述的方法，其中所述分析碎塊的步驟包括對在所述塊已經(jīng)分級至其中的每個所述尺寸部分中的碎塊進行稱重，優(yōu)選地為自動進行。
52.如權(quán)利要求45所述的方法，包括對多個具有相同總體尺寸或相同尺寸部分的多個顆粒重復(fù)所述方法，以建立起所述碎塊的顆粒尺寸分布。
53.如權(quán)利要求52所述的方法，其中，測試具有相同總體尺寸或相同尺寸部分的至少35個顆粒。
54.如權(quán)利要求45所述的方法，其中，所確定的破碎性能是所述顆粒材料破碎的可能性。
55.如權(quán)利要求54所述的方法，其中，在對所述顆粒施以動能之前，對所述顆粒材料的顆粒進行低能研磨以基本上去除所述顆粒材料中的異常脆弱的顆粒。
56.如權(quán)利要求55所述的方法，其中，測試具有相同總體尺寸或相同尺寸部分的至少50個顆粒。
全文摘要
一種用于確定顆粒材料的破碎性能的設(shè)備，所述設(shè)備包括支架；轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子相對于所述支架安裝，并且所述轉(zhuǎn)子包括至少一個引導(dǎo)通道，在使用中顆粒材料的顆粒被所述引導(dǎo)通道引導(dǎo)，所述引導(dǎo)通道具有入口和出口；與所述轉(zhuǎn)子相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動器；進料通道，所述進料通道用于將所述顆粒材料的顆粒進送至所述引導(dǎo)通道的入口；定子，所述定子與所述轉(zhuǎn)子相關(guān)聯(lián)，并且所述定子包括與所述轉(zhuǎn)子的圓周邊緣在徑向上間隔開的沖擊面；和收集器，所述收集器用于收集撞擊后的顆粒材料的塊；其中，所述設(shè)備設(shè)有用于精確控制并調(diào)整所述顆粒材料與所述沖擊面的沖擊速度的控制系統(tǒng)。
文檔編號G01N3/30GK101490527SQ200780027203
公開日2009年7月22日 申請日期2007年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月18日
發(fā)明者托尼·科約維奇, 斯蒂芬·拉爾比-布拉姆, 施逢年, 伊曼紐爾·曼拉爾皮 申請人:昆士蘭大學(xué)