具有弹簧装置的用于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而被磨碎。
[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建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所的危害，粉尘可能影响所讨论的人的肺。
[0005]此外，需要以这样一种方式改进用于矿业、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K。
[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WO2011/038914A1公开了用于粉碎矿石的很好的且尺寸小的设备。然而，根据矿石的类型、设备的生产量等等，存在设备过载的危险，由此可以想到其损害。
【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，只显示了少量的磨损并且可以过载保护。
[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10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。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，和其中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。根据本发明，两个粉碎元件中的至少一个包括与弹簧装置的功能性连接，其中弹簧装置以这样一种方式形成，即它使与其功能性连接的粉碎元件在另一个粉碎元件的方向上可变地安装。
[0017]这个解决方案是有益的，因为由于粉碎元件的可变安装，粉碎元件是可滑动的。因此，在力的施加过程中，该力的施加发生在矿石的粉碎过程中并且可以引起设备的过载，粉碎元件是可滑动的，特别是可自动滑动的，由此立即导致系统和设备的卸载并且减小出现的力。
[0018]在第一粉碎装置中的矿石的粉碎过程中，压力最初施加在仅轻微粉碎或尚未粉碎的矿石团块上。借助于斜坡区域引起压力施加，斜坡区域设计成螺旋形的并且形成在一个或两个粉碎元件上。由于螺旋形成形的外形，在粉碎元件的旋转过程中产生馈送效应，借助于该效应，布置在粉碎元件之间的矿石，特别是布置在一个粉碎元件的斜坡区域和另一个粉碎元件的对应区域之间矿石，被挤压并被施加越来越大的压力。施加到矿石团块的压力通常会导致矿石团块分崩成多块，从而屈服于压力。在矿石团块没有分崩成多块的情况下，所产生的压力具有进一步增加的危险，由此设备部件(特别是粉碎元件、致动轴、轴承等等)的载荷也显著升高，甚至可以达到个别或几个所述部件可能损坏的水平。由于使用了根据本发明的弹簧装置，可以避免在第一粉碎装置操作过程中的部件过载。因为，在负载变得太高和超过规定的、特别是调整过的水平的情况下，弹簧装置偏移。由于弹簧装置的偏移，导致一个粉碎元件的滑动，藉此粉碎元件彼此间隔开。在粉碎元件之间的压力降低之后和在粉碎元件之间的压力降低的情况下，偏移的弹簧装置导致粉碎元件返回到初始位置中。由于粉碎元件的滑动，粉碎元件之间的缝隙增大，较大的矿石颗粒和矿石团块可以通过该缝隙从第一粉碎装置排出。从第一粉碎装置排出的所有矿石颗粒和矿石团块被引导到分离装置，由于分离装置，已经充分粉碎的颗粒与尚未充分粉碎的颗粒和矿石团块发生分离。然后，尚未充分粉碎的矿石颗粒和矿石团块被再次供给到第一粉碎装置或第二粉碎装置。
[0019]此外，还可以想到，矿石颗粒和矿石团块可以存在于粉碎元件的粉碎突起的区域中并且没有由于施加的压力而分崩成多块。由于粉碎元件的粉碎突起布置成从粉碎突起的中心沿径向间隔开，所以在该区域中，矿石颗粒和矿石团块导致高动量，这可能导致第一粉碎装置(特别是一个或两个粉碎元件、机轴等)的损坏。根据本发明的弹簧装置的布置优选地在这种情况下也能使粉碎元件(特别是与机轴耦联的粉碎元件)发生偏移。
[0020]发明的设备和发明的方法的进一步有益的实施方式从从属权利要求和/或从下面的说明书得到。
[0021]根据本发明的优选实施方案，所述粉碎元件中的至少一个被布置在用于致动粉碎元件的机轴处，其中弹簧装置与机轴或粉碎元件直接耦联并且被其预压紧，和其中机轴和布置在其上的粉碎元件可以逆着弹簧装置的弹簧力滑动。该实施方案是有益的，因为由此特别保护了粉碎元件和与一个粉碎元件相连的机轴。
[0022]根据进一步优选的实施方案，机轴和粉碎元件的滑动与弹簧装置的预压紧无关地发生，其中在偏移力超过接触压力的情况下，在第一粉碎装置的操作过程中由于所述偏移力而导致弹簧装置的偏移，所述偏移力产生于两个粉碎元件之间并且方向与由弹簧力引起的接触压力相反。这个实施方案是有益的，因为弹簧力优选地用作机轴和/或粉碎元件的位置变化的基本参数。弹簧力优选地是可任意修改的，藉此对于大多数不同的操作和/或边界条件，最佳调节和构形是可预见到的。
[0023]根据本发明进一步优选的实施方案，弹簧装置包括机械弹簧装置，特别是螺旋弹簧、气动弹簧装置和/或液压弹簧装置。这个实施方案是有益的，因为可关于操作和/或边界条件提供弹簧装置，藉此根据本发明的设备是可最佳地调节的。
[0024]弹簧装置具有多个悬浮装置，其中单个悬浮装置以这样的方式布置，即它们将与机轴耦联的粉碎元件推入另一个粉碎元件的方向。这个实施方案是有益的，因为不同的悬浮装置可以同等地或不同地成形，藉此又可导致所需的整体弹簧力的非常精确的调整。
[0025]根据本发明进一步优选的实施方案，机轴通过滚子轴承安装在设备的壳体中，并且与用于使机轴和布置在其上的粉碎元件旋转的致动装置耦联。通过滚子轴承进行安装是有益的，因为滚子轴承可以承受很大的力并且可以非常好地调节。此外，该实施方案是有益的，因为滚子轴承优选地布置在根据本发明的设备的壳体中，因此被保护免受环境的影响。
[0026]根据本发明进一步优选的实施方案，弹簧装置布置在机轴的端部区域中并且与机轴耦联，其中端部区域与机轴的第二端部区域间隔开，粉碎元件布置在该第二端部区域上。滚子轴承优选地布置在机轴的端部区域之间以便安装机轴。此外，优选地在设置有弹簧装置的端部的区域中，还提供致动装置和与致动装置耦联的耦联装置。该实施方案是有益的，因为弹簧装置优选地与粉碎元件尽可能地间隔开以优选地避免由于粉碎的矿石所导致的损害或负面的功能性冲击。
[0027]根据本发明进一步优选的实施方案，粉碎元件在旋转轴的延伸方向上布置在设备的壳体处，壳体被壳体盖至少沿时针方向封闭，其中壳体盖可相对于设备移动，和其中固定布置的粉碎元件借助于弹簧装置被压靠在另一个粉碎元件上，该弹簧装置使壳体盖与设备相连。弹簧装置优选地形成为液压弹簧装置，并且特别优选地由液压装置形成，它也使壳体盖的位移能打开和关闭壳体以便例如进行维护工作。也可以想到，布置在壳体盖的粉碎元件经由弹簧装置被安装并被预压紧，布置在机轴的粉碎元件借助于另一个弹簧装置被安装并被预压紧。
[0028]由于进一步优选的实施方案，弹簧装置的弹簧常数、粉碎元件的滑动路径和/或弹簧装置的偏移路径是可变的，特别是可调节的或可互换的。可调节在此例如意味着，由于操纵该项，会发生另外的变量的变化。因此，例如，在提供机械弹簧的情况下，它例如可借助于螺钉操纵和压紧，藉此潜在的偏移路径减小。此外，在例如存在气动弹簧的情况下，气压缸中的压力是可变的。借助于互换部件进行所述变量之一的改变意味着通过优选地具有其他物理和/或机械性能的另一个部件替换所述部件。因此，例如，在存在机械弹簧时，另一种机械弹簧是可用的，其由另一种材料构成，是更大的，具有另一种外形，等等。
[0029]此外，可以想到，与弹簧装置功能性连接的粉碎元件的滑动路径在第一粉碎装置的操作期间小于5cm，优选地小于3.5cm，特别优选地小于lcm。进一步可以想到，由弹簧装置产生的接触压力达到至少1000N，优选地至少2000N，特别优选地至少10000N。
[0030]此外，同一申请人在同日通过同一专利局申请的另一个专利申请的主题，其也涉及用于矿石粉碎的设备和方法，通过引用的方式全部并入本专利申请的主题中。
[0031]在下面描述的单个或全部附图优选地被看作结构图，这意味着，尺寸、比例、功能上的前后关系和/或布置优选地精确地或优选地基本上对应于根据本发明的设备和根据本发明的产品。
[0032]本发明的进一步的好处、目标和特征将通过下面对附图的说明来描述，其中示出了根据本发明的用于压碎矿石的示例性设备。关于其功能至少基本上一致的根据本发明设备的部件可以由相同的附图标记表示，其中这些部件不必在所有图中都被标记或描述。
[0033]下面，结合附图仅仅示例性地描述本发明。
【附图说明】
[0034]下面将通过附图仅仅作为例子描述本发明。
[0035]图1表示根据本发明的设备的一部分的透视图；
[0036]图2表示图1的根据发明