用于利用再循环粉碎矿石的设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于粉碎矿石或石头和/或特别是矿渣的方法和设备，矿石以特别地生态的方式在湿法工艺中用水或也可以在干法工艺中不用水被磨碎。
[0002]根据弗劳恩霍夫研究所，人类在2050年将每年消耗1400亿吨矿物、矿物矿石、化石燃料和生物燃料。现今，我们消耗其三分之一。资源将成为全球竞争中的关键，特别是矿业。“减少能量和资源”被认为是工业的座右铭。节能创新是朝向保存资源的一个步骤，并且同时是改变经济和树立持续增长的推动力的机会。
[0003]矿业在生产原料方面起着战略性作用。程序上的改进是更多资源利用而非资源消耗的第一步。
[0004]因此，非常需要在提取原料时也使用环保的方法和设备，特别是为了保护参与的人免受对他们健康的伤害。在常规的矿石粉碎的情况下，参与到矿业中的人受到粉尘形成的危害，粉尘可能影响所讨论的人的肺。
[0005]此外，需要改进用于矿业、特别是用于矿石处理的方法和设备，以使得能量消耗减少，而且将对环境的破坏减至最小。
【背景技术】
[0006]在传统的观点中，直到今天为止，矿石的选矿具有四个步骤。串联连接的多个破碎机将所生产的矿石压碎到规定的颗粒尺寸，其在磨机(通常是球磨机)中通过湿式机械处理被进一步粉碎。最后得到的可栗送的悬浮物被分别分类，分为不同的粒级。处理矿岩的最后步骤形成浮选的、物理化学过程，其中含有金属的矿石在水中借助于粘在其上的气泡被输送至水面并且其在那里被撇去。作为最终产品，获得精矿。
[0007]那些大的破碎机在矿业中形成选矿的初步阶段。依赖于国家、地区、生产力和矿井的大小，几个尝试工作的破碎机单元和包括传送机构和筛分机构的下游球磨机在矿石破碎中形成一个链。设施的尺寸、石料的能量和物流力以及暴露于环境的粉尘在传统应用中是巨大的。
[0008]例如，颚式破碎机的破碎原理只伴随着机械产生的压力而起作用。破碎件的破碎主要发生在固定的和偏心移动的破碎机颚之间的楔形机轴中。在运动的过程中，石料被压碎直到材料小于被调节的压碎间隙为止。
[0009]此外，这种情况在球磨机中会一直持续下去:在球磨机中，预压碎的含矿岩连同铁球一起在旋转的筒中被研磨。由此，待磨物被球“压碎”，这导致颗粒破碎。包括研磨球本身的磨损在内，铁球的铁会污染矿石。
[0010]用于粉碎矿石的球磨机已经知道了很长时间，矿石被设置成连同铁球一起旋转直至在球磨机实现所需的细度。这种类型的已知球磨机已经从DE 40 02 29中知悉，磨缸包含球、燧石或类似物以便研碎矿石。
[0011]然而，在这种公知的球磨机中，磨缸必须被设计成特别坚固的以便能够承受球对缸壁的撞击而没有任何损坏，并且由于这个原因，磨缸的重量大大增加。因此，这种球磨机的操作成本和能量输入很高。此外，由于球对磨缸的撞击，旋转的磨缸受到高度磨损，因此在较短的时间之后，必须更换球和磨缸。取决于大小和特性，铁球的成本在800美元/吨左右，并且由于磨损只有最小的使用时间，其中磨损分别引起待磨物的污染和随之随后的浮选，浮选工艺是较昂贵的。此外，球磨机需要通过单独的粉碎单元从而通过一个或多个前后相连的球磨机对矿石进行球研磨，以便以期望的方式粉碎矿石，矿石的有效磨碎几乎不可會泛。
[0012]此外，这种球磨机不适合粉碎或磨碎与矿渣一起的矿石或矿石本身上的矿渣，因为矿渣非常脆并且具有硬的结构，矿渣是在进一步加工矿石时特别地作为废产物而产生的。
[0013]同一发明人的另一篇文献WO 2011/038914A1中公开了用于粉碎矿石的很好的且尺寸小的设备。然而，取决于矿石的种类和/或所需的矿石粉末破碎度，常常需要用另外的设备处理从该设备引导出的产品。结果是粉碎的矿石被进一步粉碎以方便进一步的处理步骤。然而，所引导出的产品的进一步处理仅能通过将所得到的产品供给到进一步处理的设备中来实现。从中很明显，通常必须提供多个设备，藉此分别处理所引导出的产品，粉碎的矿石必须被供给到另外的设备。因为由此导致的高度的空间要求，对于进一步改进的解决方案存在高度需求。
【发明内容】
[0014]因此，本发明的目的是提供用于粉碎矿石和/或特别是矿渣的方法和设备，其是高度有效的，并且只显示了少量的磨损，且其需要较少的空间以及操作人员，矿石应以期望的方式被磨碎。
[0015]这个目的通过根据权利要求1的特征的设备和通过根据权利要求12的特征的方法来实现。
[0016]本发明是基于提供用于粉碎矿石的方法和设备的理念，根据本发明的设备包括用于将待粉碎的矿石供给到第一粉碎装置的矿石供料单元。设备的第一粉碎装置包括可以相对于彼此移动的至少两个粉碎元件，所述元件彼此形成至少一个用于待粉碎矿石的粉碎空间，以使得通过呈围绕两个粉碎元件中的至少一个的旋转轴旋转的形式的相对运动，待粉碎矿石被至少部分地磨碎，其中一个或多个加速元件，特别是突起，设置在粉碎元件中的至少一个上，所述加速元件特别地布置在两个粉碎元件之一的端面上并且通过两个粉碎元件之一的旋转加速和粉碎待粉碎矿石，以使得通过矿石的所谓微冲击，该被不同地加速的矿石的撞击也提供磨碎。
[0017]当突起被作为加速元件设置在两个粉碎元件之一上时，由于两个粉碎元件的旋转和不同的相对速度，待粉碎矿石的加速是特别容易产生的。铁球，如现有技术中使用的，不是必需的，藉此由于这种铁球所产生的成本不存在。本发明特别地提供了一种改进的“无球球磨机”，从而粉碎的矿石不会被磨损的铁球污染。
[0018]因此，例如，两个粉碎元件可以沿相反的方向旋转或一个粉碎元件固定，而另一个粉碎元件旋转，以便实现两个粉碎元件之间的相对运动。
[0019]进一步在两个粉碎元件之间和/或在两个粉碎元件中的至少一个内提供中间空间，通过该中间空间，粉碎的矿石在旋转过程中被从旋转中心向外输送，并离开两个粉碎元件。两个粉碎元件优选地形成为两个相对于彼此可移动的盘状齿板，其作为待粉碎矿石的加速器和碰撞体而工作。被致动的盘状齿板的可调节旋转的可能性与特定的突起元件一起产生岩石的非常高的相对速度。在根据本发明的设备的运转过程中，在粉碎元件之间的中间空间中，猛烈的碰撞发生在各材料之间。矿石直接碰撞矿石，并且由于产生了这个微冲击效果和为此，材料被彼此压碎和粉碎。由于该创新的方法，与破碎机和球磨机的单一机械破碎技术相比，破碎发生的快得多。特别是由于磨机的这一独特特征，材料会利用无数的自我碰撞而粉碎其本身。
[0020]在两个粉碎元件之间的粉碎空间中磨碎之后，特别是由于离心力和重力的作用，磨碎的矿石被从旋转中心向外传送到中间空间中，中间空间设置在两个粉碎元件之间和/或两个粉碎元件中的至少一个中。
[0021]特别地，提供用于输出被第一粉碎装置磨碎的矿石的出口单元，其与中间空间相连，其中出口单元与分离装置耦联，通过分离装置，被磨碎的矿石被分成两部分，其中第一部分被磨碎的矿石具有第一颗粒尺寸，其基本上大于第二部分被磨碎的矿石的预定颗粒尺寸，其中第一部分被磨碎的矿石被引导到第一粉碎装置或第二粉碎装置，第二部分被磨碎的矿石，特别地立即，被引导到浮选装置。
[0022]岩石在本发明的设备中、特别是在第一粉碎装置中，被加速，其根据混沌学原理彼此碰撞多次。在最短的时间内产生最细小的石粉。完全不同于为此需要机械装置和铁球的其他破碎机和磨机。根据本发明，岩石经受高的加速和动能，这会根据混沌学原理导致石头在石头上的碰撞和单个颗粒在单个颗粒上的碰撞。材料本身的破损由于自我碰撞而发生-不会使用磨机的机械或碾磨介质。磨损不会发生，因为在球磨机中更换铁球是高成本的。
[0023]可以想象的是，优选地通过分离器，从中间空间引导出的矿石被分成一部分细矿石和一部分粗矿石。粗矿石必须被视为颗粒尺寸和/或颗粒重量超过预定阈值的矿石，细矿石必须被视为颗粒尺寸和/或颗粒重量落入预定阈值以下的矿石。因此优选地，至少第一旋转体和/或第二旋转体的旋转轴基本上排列成平行于粉碎元件的旋转轴。优选地，仅仅粗矿石部分或仅仅细矿石部分被引导到第二粉碎装置进行进一步处理。未被引导到矿石的第一和/或第二粉碎装置的第二部分将被引导以立即分别引导到浮选装置。
[0024]由于待粉碎矿石与加速元件的撞击和在第一粉碎装置的粉碎空间中的被不同加速的矿石之间的进一步微冲击，矿石特别地被以有效的方式磨碎。此外，矿石分别至少部分地被处理，特别是部分地被压碎，矿石优选地可立即且自动地被引导到第二粉碎装置中，由此优选地不需要雇用操作人员。
[0025]此外，已经充分压碎的矿石和充分压碎的矿石粉立即被引导到浮选装置。立即在此优选地意味着，充分压碎的矿石在从出口单元引导出并通过分离装置之后被供给并分别引导到浮选装置，而没有另外的处理步骤。这意味着相对于从现有技术情况已知的方法，巨大地缩短了处理调整路径，由此特别地带来能量的显著节省。
[0026]利用根据本发明的设备，可以提高资源的生产率以及资源的节约。利用这种创新，特别地利用压碎机和磨机进行的预粉碎就显得多余了 -以非常节能和生态的方式。这种创新的设备是更有益的，因为它结合了能量和资源效率，并提供了全新的人机合作，完全没有硅肺病和噪声引起的耳聋。
[0027]由于本发明，特别可能的是，从矿山直接供应的矿石经由供料斗被引导到根据本发明的设备，并且在封闭的循环中被粉碎，其中完全粉碎的矿石可以被分离装置立即引导到浮选工艺，以选择矿石的单独的成分和金属。
[0028]发明的设备和发明的方法的进一步有益的实施方案从从属权利要求和/或从下面的说明书得到。
[0029]根据优选的实施方案，有利的是，一个或多个加速元件，特别是突起，分别设置在两个粉碎元件上，在一个粉碎元件的加速元件和另一个粉碎元件的加速元件之间有不同的相对速度，因为以这种方式，磨碎得到改进和加速。特别是，分别附接到一个粉碎元件和另一个粉碎元件的加速元件由于其不同的相对速度而提供了特别有效的微冲击，特别是当一个和另一个粉碎元件的加速元件彼此对准以使得待粉碎的矿石元件被一个和另一个粉碎元件的加速元件沿基本上相反的方向分别加速时，以这种方式，这些被沿相反方向加速的矿石元件的撞击具有特别积极的效果，并导致矿石原料的快速和有效的磨碎。
[0030]但是，根据本发明的进一步优选的实施方案，第一粉碎装置和第二粉碎装置可以分别与几个致动装置耦联，由几个致动装置致动。第一粉碎装置的致动装置优选地具有基本上、精确地或低于100kW的功率，进一步优选地基本上、精确地或低于50kW的功率和最优选地基本上、精确地或低于35kW的功率。然而，在此还可以想到，以高于100kW的功率致动第一粉碎装置。在磨碎的岩石的数量方面，本发明设备的55吨/小时的生产量(使用35kW的致动器)对应球磨机的16至18吨/小时的值。对于具有55吨/小时生产量的球磨机而言，需要大约750kW的发动机-或甚至两个、三个并排的球磨机。
[0031]在本发明的规定实施方案中，在运转过程中的噪音测量显示了 80dB的值，然而关于压碎机，130dB是标准的。与球磨机相比，根据本发明的设备需要大约四分之一的较少能量。
[0032]第一粉碎装置和第二粉碎装置可同时二者择一地被致动，特别是通过相同的致动器发动机。因此优选地，第一粉碎装置和第二粉碎装置通过力传递装置(如链条、齿轮和/或皮带)与公共的致动装置耦联。特别优选地，第一粉碎装置和第二粉碎装置可以至少暂时同时且最优选地总是同时致动。还可以想到，粉碎装置之一，这意味着第一粉碎装置或第二粉碎装置，总是唯一的可致动的，如果另一个粉碎装置是不运转的的话，其处于运转状态中和外或处于暂停状态中。一个或多个致动装置优选地实施为燃烧发动机或液压致动器或电动机。
[0033]该实施方案是有益的，因为两个粉碎装置至少暂时地同时运转能够实现矿石的非常快速且有效的处理，特别是粉碎。
[0034]优选地，第一和第二粉碎装置被布置在共同的壳体中。特别优选的是，第一粉碎装置的壁的一部分是第二粉碎装的壁的一部分。
[0035]根据本发明的进一步优选的实施方案，出口单元是第一粉碎装置和第二粉碎装置的公共出口装置，通过该出口单元，粉碎的矿石被立即引导至分离装置。
[0036]因此，出口单元优选地形成为耦联第一粉碎装置和第二粉碎装置，并且被第一粉碎装置粉碎的矿石特别地借助于反馈装置至少部分地用于进一步压碎，其可被引导到第二粉碎装置的范围内。因此，在第二粉碎装置中的处理之后，从第一粉碎装置引导到第二粉碎装置中的矿石优选地被引导回到出口单元，并且从那里被引导到分离装置或被引导出所述设备。
[0037]出口单元优选地具有多个部件。优选地，一个部件是排出口，其上特别优选地布置着出口漏斗。出口漏斗优选地用于矿石从由壳体围绕的设备内部空间的受控输出，其中优选地第一和第二粉碎装置布置在内部空间中。这个实施方案是有利的，因为例如在通过第一粉