一种二氧化锰与还原煤的混合破碎系统

摘要

本发明提供了一种二氧化锰与还原煤的混合破碎系统；所述混合破碎系统包括定磨头、动磨头、搅拌辊、驱动装置、荧光检测计以及控制系统；所述定磨头与所述动磨头组合形成破碎腔，对进入所述破碎腔内部的煤块进行破碎和研磨，使煤块最终达到要求的颗粒度；所述驱动装置驱动所述动磨头以及所述搅拌棒进行转动；在对煤块进行破碎的过程中通过进料管道定量加入荧光物质，并在搅拌工段中对二氧化锰、还原煤以及荧光物质颗粒进行充分混合后，通过所述荧光检测计检测煤粉和二氧化锰粉混合物中的荧光成分，从而判断两者的混合程度。

权利要求

1.一种二氧化锰与还原煤的混合破碎系统，其特征在于，所述混合破碎系统包括定磨头、动磨头、搅拌辊、驱动装置、荧光检测计以及控制系统；所述定磨头与所述动磨头组合形成破碎腔，对进入所述破碎腔内部的煤块进行破碎和研磨，从而使煤块最终达到要求的颗粒度；所述驱动装置驱动所述动磨头以及所述搅拌辊进行旋转；所述荧光检测计用于通过检测煤粉和二氧化锰粉混合物中的荧光成分，从而判断两者的混合程度；所述控制系统通过电路连接所述驱动装置以及所述荧光检测计，用于监控所述混合破碎系统的工作；

其中，所述搅拌辊位于所述动磨头下方；所述动磨头通过变速装置连接所述搅拌辊，使动磨头在转动时一并驱动所述搅拌辊转动；所述变速装置通过齿轮传动进行转速比的调整，使所述搅拌辊的转动速度大于所述动磨头的转动速度，并且两者速度成正比例关系；所述驱动装置通过辊轴的传动作用驱动所述动磨头旋转；通过所述变速装置的加速作用后，提高所述搅拌辊的转动速度并降低所述搅拌辊的工作扭矩；

所述变速装置为一组行星齿轮组；所述行星齿轮组包括一个中心齿轮、行星齿轮以及齿圈；所述中心齿轮与所述搅拌辊同轴连接；所述齿圈与所述动磨头同轴连接；所述行星齿轮数量为三个或以上；所述齿圈的内圆周及外圆周具有连续齿牙；所述齿圈包围所述行星齿轮及所述中心齿轮；每个所述行星齿轮都与所述中心齿轮啮合，并且都与所述齿圈啮合；

所述定磨头为圆筒形结构；所述定磨头包括第一入口端与第一出口端；所述定磨头具有由所述第一入口端延伸到所述第一出口端的多道斜向刃；每道所述斜向刃形成螺旋线切削面，用于切割进入所述破碎腔的煤块；

所述动磨头为圆锥形结构；所述动磨头包括第二入口端与第二出口端；所述动磨头圆周外侧包括多道斜向刃；多道所述斜向刃从所述动磨头的所述第二入口端延伸到所述第二出口端；每道所述斜向刃形成螺旋线切削面；

所述定磨头与所述动磨头装配后具有相同轴线；位于同一半径上的所述定磨头内侧面与所述动磨头的外侧面的距离为间隙距离p；所述间隙距离p从所述第一入口端向所述第一出口端递减，并在所述第一出口端达到最小值pmin；

所述定磨头下方包括一个搅拌腔；所述搅拌腔包围所述搅拌辊，所述搅拌辊由辊体与多个叶片组成；多个所述叶片在所述辊体外围均匀分布；并且所述搅拌腔的内径大于所述搅拌辊的叶片的最大半径；

所述搅拌腔还包括至少一条进料管道；所述进料管道包括至少一个投料入口；所述投料入口位于所述驱动装置上方；所述进料管道包括至少一个出料口；所述出料口位于所述搅拌辊的辊体上；所述进料管道从所述投料入口穿过所述辊轴连接所述出料口；二氧化锰原料从所述投料入口被投入所述进料管道内，并随所述搅拌辊的旋转被带出所述进料管道从而进入所述搅拌腔；

所述驱动装置包括发动机以及传动机构；所述发动机输出动力，并通过所述传动机构将动力传递到所述动磨头；

在破碎工序的过程中，使用计量器对所述破碎腔中定时定量投放荧光粉末；所述计量器与所述控制系统通讯连接从而控制所述计量器的投入时间和所述荧光粉末的投放量；所述荧光粉末在落入半破碎状态的煤块中，随着所述动磨头的旋转搅动，进一步均布于煤堆中；

所述荧光检测计使用紫外线照射被检测物质，从而使被检测物质中的荧光物质成分被激发并放出荧光；所述荧光检测计通过分析荧光的光照度以及分布区域，判断荧光物质在被检测物质中的混合程度。

2.根据权利要求1所述一种二氧化锰与还原煤的混合破碎系统，其特征在于，所述荧光检测计位于所述搅拌腔的底部；所述搅拌腔的底部包括至少一个观察窗，使所述荧光检测计透过所述观察窗检测视野范围内的混合物的荧光的光照度。

说明书

一种二氧化锰与还原煤的混合破碎系统

技术领域

[0001] 本发明涉及破碎机械领域。具体而言，涉及一种二氧化锰与还原煤的混合破碎系统。

背景技术

[0002] 硫酸锰作为目前重要的工业原材料，在电池领域、饲料领域等都有相当高的工业价值。而硫酸锰制备的生产过程中，通常采用二氧化锰MnO2矿石作为原材料，通过将二氧化锰矿石与还原煤的混合物通过高温还原反应制得一氧化锰MnO，再对一氧化锰进行下一步的提纯生产。

[0003] 在自然界锰矿石中的锰大都是以MnO2、Mn2O3、Mn3O4MnO(MnCO3)、MnSIO3形式存在。从全世界和我国的锰矿资源储存分析；二氧化锰等高价锰矿石的储量占总储量的80％左右。在进行高温还原反应工序前，必须对二氧化锰矿石与还原煤的混合物进行充分的破碎混合，目的是令还原反应可以充分地展开并达到尽可能高的产量，以提高生产效率，降低生产损耗。因此，在破碎混合工序中对二氧化锰矿石与还原煤的颗粒度以及混合程度都有相当高的技术参数要求。

[0004] 查阅相关地已公开技术方案，公开号为CN212758768(U)、CN112610208(A)、CN212915870(A)的专利文件都提出多种对煤块的破碎方案，实现对粗煤块的初步破碎；。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于，提供一种二氧化锰与还原煤的混合破碎系统；所述混合破碎系统包括整合破碎功能与搅拌功能，并且在破碎和混合过程中利用荧光材料作为分析混合均匀程度的测量手段，有效保证了两种原材料的有效混合。

[0006] 本发明采用如下技术方案：一种二氧化锰与还原煤的混合破碎系统；所述混合破碎系统包括定磨头、动磨头、搅拌辊、驱动装置、荧光检测计以及控制系统；所述定磨头与所述动磨头组合形成破碎腔，对进入所述破碎腔内部的煤块进行破碎和研磨，从而使煤块最终达到要求的颗粒度；所述驱动装置驱动所述动磨头以及所述搅拌辊进行旋转；所述荧光检测计用于通过检测煤粉和二氧化锰粉混合物中的荧光成分，从而判断两者的混合程度；所述控制系统通过电路连接所述驱动装置以及所述荧光检测计，用于监控所述混合破碎系统的工作；

[0007] 其中，所述搅拌辊位于所述动磨头下方；所述动磨头通过变速装置连接所述搅拌辊，使动磨头在转动时一并驱动所述搅拌辊转动；所述变速装置通过齿轮传动进行转速比的调整，使所述搅拌辊的转动速度大于所述动磨头的转动速度，并且两者速度成正比例关系；所述驱动装置通过辊轴的传动作用驱动所述动磨头，保留较大工作扭矩；通过所述变速装置的加速作用后，提高所述搅拌辊的转动速度并降低所述搅拌辊的工作扭矩；

[0008] 所述定磨头为圆筒形结构；所述定磨头包括第一入口端与第一出口端；所述定磨头具有由所述第一入口端延伸到所述第一出口端的多道斜向刃；每道所述斜向刃形成螺旋线切削面，用于切割进入所述破碎腔的煤块；所述定磨头的旋转投影形成的投影曲线中，所述第一入口端的半径R1大于所述第一出口端的半径R2，并且两者均大于投影曲线的中段的半径Rm；

[0009] 所述动磨头为圆锥形结构；所述动磨头包括第二入口端与第二出口端；所述动磨头圆周外侧包括多道斜向刃；多道所述斜向刃从所述动磨头的所述第二入口端延伸到所述第二出口端；每道所述斜向刃形成螺旋线切削面；所述动磨头的旋转投影形成的投影曲线中，所述第二入口端的半径r1逐渐增大，并在所述第二出口端达到最大半径r2；

[0010] 所述定磨头与所述动磨头装配后具有相同轴线；为于同一半径上的所述定磨头内侧面与所述动磨头的外侧面的距离为间隙距离p；所述间隙距离p从所述第一入口端向所述第一出口端递减，并在所述第一出口端达到最小值pmin；

[0011] 所述定磨头下方包括一个搅拌腔；所述搅拌腔包围所述搅拌辊，并且所述搅拌腔的内径小于所述搅拌辊的所述叶片的最大半径；

[0012] 所述搅拌腔还包括至少一条进料管道；所述进料管道包括至少一个投料入口；所述投料入口位于所述驱动装置上方；所述进料管道包括至少一个出料口；所述出料口位于所述搅拌辊的所述辊体上；所述进料管道从所述投料入口穿过所述辊轴连接所述出料口；二氧化锰原料从所述投料入口被投入所述进料管道内，并随所述搅拌辊的旋转被带出所述进料管道从而进入所述搅拌腔；

[0013] 所述搅拌辊由辊体与多个叶片组成；多个所述叶片在所述辊体外围均匀分布；

[0014] 所述驱动装置包括发动机以及传动机构；所述发动机输出动力，并通过所述传动机构将动力传递到所述动磨头；

[0015] 所述荧光检测计使用紫外线照射被检测物质，从而使被检测物质中的荧光物质成分被激发并放出荧光；所述荧光检测计通过分析荧光的光照度以及分布区域，判断荧光物质在被检测物质中的混合程度；

[0016] 所述荧光检测计位于所述搅拌腔的底部；所述搅拌腔的底部包括至少一个观察窗，使所述荧光检测计透过所述观察窗检测视野范围内的混合物的荧光的光照度。

[0017] 本发明所取得的有益效果是：

[0018] 1.本混合破碎系统整合了破碎与搅拌混合功能，节省了以往需要对半成品原料的收集和运输工序，提高了生产效率；

[0019] 2.本发明采用破碎腔与搅拌腔串联布置的方式，令混合材料在生产设备内连续生产，避免了额外运输工序和长时间停放引起的变质或者外界污染问题；

[0020] 3.本发明在搅拌工段中利用荧光材质作为混合度检测的中介，可以在生产过程中检测二氧化锰与还原煤的混合程度，进一步提高了生产效率以及混合工序的有效性；

[0021] 4.本混合破碎系统采用了模块化的零部件，方便今后对装置的维护以及技术升级。

附图说明

[0022] 从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

[0023] 图1为本发明实施例1的示意图；

[0024] 图2为本发明所述动磨头示意图；

[0025] 图3为本发明所述定磨头示意图；

[0026] 图4为本发明所述变速装置示意图；

[0027] 图5为本发明实施例2所述变速装置的示意图；

[0028] 图6为本发明实施例3所述计量器的示意图；

[0029] 图7为本发明的荧光检测结果示意图。

[0030] 附图标号说明：101‑定磨头；102‑动磨头；103‑搅拌辊；104‑驱动装置；105‑荧光检测计；106‑辊轴；107‑出料口；300‑变速装置；301‑中心齿轮；302‑行星齿轮；303‑齿圈；401‑计量器；402‑观察窗。

具体实施方式

[0031] 为了使得本发明的目的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统.方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内.包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。

[0032] 本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位.以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

[0033] 实施例一：

[0034] 如附图1，一种二氧化锰与还原煤的混合破碎系统；所述混合破碎系统包括定磨头101、动磨头102、搅拌辊103、驱动装置104、荧光检测计105以及控制系统；所述定磨头101与所述动磨头102组合形成破碎腔，对进入所述破碎腔内部的煤块进行破碎和研磨，从而使煤块最终达到要求的颗粒度；所述驱动装置104驱动所述动磨头102以及所述搅拌辊103进行旋转；所述荧光检测计105用于通过检测煤粉和二氧化锰粉混合物中的荧光成分，从而判断两者的混合程度；所述控制系统通过电路连接所述驱动装置104以及所述荧光检测计105，用于监控所述混合破碎系统的工作；

[0035] 其中，所述搅拌辊103位于所述动磨头102下方；所述动磨头102通过变速装置300连接所述搅拌辊103，使动磨头102在转动时一并驱动所述搅拌辊103转动；所述变速装置300通过齿轮传动进行转速比的调整，使所述搅拌辊103的转动速度大于所述动磨头102的转动速度，并且两者速度成正比例关系；所述驱动装置104通过辊轴106的传动作用驱动所述动磨头102，保留较大工作扭矩；通过所述变速装置300的加速作用后，提高所述搅拌辊
103的转动速度并降低所述搅拌辊103的工作扭矩；

[0036] 所述定磨头101为圆筒形结构；所述定磨头101包括第一入口端与第一出口端；所述定磨头101具有由所述第一入口端延伸到所述第一出口端的多道斜向刃；每道所述斜向刃形成螺旋线切削面，用于切割进入所述破碎腔的煤块；所述定磨头101的旋转投影形成的投影曲线中，所述第一入口端的半径R1大于所述第一出口端的半径R2，并且两者均大于投影曲线的中段的半径Rm；

[0037] 所述动磨头102为圆锥形结构；所述动磨头102包括第二入口端与第二出口端；所述动磨头102圆周外侧包括多道斜向刃；多道所述斜向刃从所述动磨头102的所述第二入口端延伸到所述第二出口端；每道所述斜向刃形成螺旋线切削面；所述动磨头102的旋转投影形成的投影曲线中，所述第二入口端的半径r1逐渐增大，并在所述第二出口端达到最大半径r2；

[0038] 所述定磨头101与所述动磨头102装配后具有相同轴线；为于同一半径上的所述定磨头101内侧面与所述动磨头102的外侧面的距离为间隙距离p；所述间隙距离p从所述第一入口端向所述第一出口端递减，并在所述第一出口端达到最小值pmin；

[0039] 所述定磨头101下方包括一个搅拌腔；所述搅拌腔包围所述搅拌辊103，并且所述搅拌腔的内径小于所述搅拌辊103的所述叶片的最大半径；

[0040] 所述搅拌腔还包括至少一条进料管道；所述进料管道包括至少一个投料入口；所述投料入口位于所述驱动装置104上方；所述进料管道包括至少一个出料口107；所述出料口107位于所述搅拌辊103的所述辊体上；所述进料管道从所述投料入口穿过所述辊轴106连接所述出料口107；二氧化锰原料从所述投料入口被投入所述进料管道内，并随所述搅拌辊103的旋转被带出所述进料管道从而进入所述搅拌腔；

[0041] 所述搅拌辊103由辊体与多个叶片组成；多个所述叶片在所述辊体外围均匀分布；

[0042] 所述驱动装置104包括发动机以及传动机构；所述发动机输出动力，并通过所述传动机构将动力传递到所述动磨头102；

[0043] 所述荧光检测计105使用紫外线照射被检测物质，从而使被检测物质中的荧光物质成分被激发并放出荧光；所述荧光检测计105通过分析荧光的光照度以及分布区域，判断荧光物质在被检测物质中的混合程度；

[0044] 所述荧光检测计105位于所述搅拌腔的底部；所述搅拌腔的底部包括至少一个观察窗402，使所述荧光检测计105透过所述观察窗402检测视野范围内的混合物的荧光的光照度。

[0045] 实施例二：

[0046] 本实施例应当理解为至少包含前述任一一个实施例的全部特征，并在其基础上进一步改进；

[0047] 在破碎过程中，煤块本身的硬度大约在5至6，硬度属于中等，而且相对较脆，因此所述动磨头102与所述定磨头101的切削刃具有渐变厚度与密度的特性；如附图2和附图3所示；

[0048] 所述动磨头102与所述定磨头101的所述入口端具有较低分布密度的切削刃，所述入口端的间隙距离p具有最大值，使较为大的煤块可以全部或者部分落入切削刃之间，避免了煤块只停留于切割刃的上方从而无法进行破碎；

[0049] 进一步的，所述动磨头102与所述定磨头101的所述出口端具有较高分布密度的切削刃，并且该位置的切削刃长度短，约在3至5毫米，最大厚度在5毫米；高密度并且较薄的切削刃用于将破碎后的煤块作进一步的研磨，并且通过多个切削刃的作用，使煤块颗粒的尺寸均匀，有利于下一步的混合和检测操作；

[0050] 进一步的，由于破碎过程中，对所述动磨头102的扭矩提出较大要求，同时需要的运转功率较大；而在混合阶段，更多是要求利用足够快的混合器的转速，提高混合物的混合程度；基于以上需求，并且在有效利用所述驱动装置104的动力前提下，利用所述变速装置300实现所述动磨头102与所述搅拌辊103的串联驱动；

[0051] 如附图4，所述变速装置300为一组行星齿轮组；所述行星齿轮组包括一个中心齿轮301、行星齿轮302以及齿圈303；所述中心齿轮301与所述搅拌辊103同轴连接；所述齿圈303与所述动磨头102同轴连接；所述行星齿轮302数量为三个或以上；所述齿圈303的内圆周及外圆周具有连续齿牙；所述齿圈303包围所述行星齿轮302及所述中心齿轮301；每个所述行星齿轮302都与所述中心齿轮301啮合，并且都与所述齿圈303啮合；

[0052] 进一步的，由于所述齿圈303具有更多的齿数，所述齿圈303的转动将对所述中心齿轮301起加速作用，可选地，使所述齿圈303与所述中心齿轮301的转速比为1：16或1：8；配合所述变速装置300，使所述动磨头102具有较大的工作扭矩和较慢的转速，适合用于慢速破碎；而所述搅拌辊103则具有较高的转速和较小的工作扭矩，适合用于混合搅拌。

[0053] 实施例三：

[0054] 本实施例应当理解为至少包含前述任一一个实施例的全部特征，并在其基础上进一步改进：

[0055] 在破碎工序的过程中，使用计量器401对所述破腔中定时定量投放荧光粉末；所述计量器401与所述控制系统通讯连接从而控制所述计量器401的投入时间和所述荧光粉末的投放量；所述荧光粉末在落入半破碎状态的煤块中，随着所述动磨头102的旋转搅动，进一步均布于煤堆中；

[0056] 所述荧光粉优选地采用紫外光激发型的荧光粉；所述荧光粉主要成分为Caco3或者其他可溶于酸性溶剂的有机物；所述荧光粉的平均粒径8μm，使用波长为254nm至400nm的紫外线进行激发，并在激发后呈现红、绿颜色；

[0057] 进一步的，所述荧光检测计105在所述搅拌腔底部，通过密封元件进行单独密封放置；所述荧光检测计105透过所述观察窗402指向所述搅拌腔内部；所述荧光检测计105通过滤波镜组以及滤波电路对检测范围内的物体进行光线识别，对于本实施例中，设置所述荧光检测计105的响应光线波长为所述荧光粉受激发后的荧光波长，并且对检测范围内的荧光光线进行光密度、光照度、以及分布密度进行统计；

[0058] 如附图7，图(a)检测出较明显的荧光响应信号，并且光斑大小均匀，证明混合物在所述搅拌腔中已经进行了充分的搅拌，并且由于混合物的大小较均匀，所以对所述荧光粉的遮光效果亦相对均匀；

[0059] 图(b)和图(c)则显示出均匀度不足的检测结果，需要检查所述破碎腔的间隙距离p是否需要重新校正，所述动磨头102和所述定磨头101是否出现机械破坏从而影响了破碎效果，或者是否需要增加搅拌时间从而提高混合物的混合程度。

[0060] 在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

[0061] 虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。

[0062] 在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

[0063] 综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。