МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

VIII. Измельчение твердых материалов

1. Общие сведения

А. Крупное дробление

2. Щековые дробилки

3. Конусные дробилки

Б. Среднее и мелкое дробление

4. Валковые дробилки

5. Ударно-центробежные дробилки

В. Тонкое измельчение

6. Барабанные мельницы

7. Кольцевые мельницы

Г. Сверхтонкое измельчение

8. Мельницы для сверхтонкого измельчения

VIII. ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ

Общие сведения

Скорость химических и диффузионных процессов, протекающих с уча­стием твердой фазы, повышается при увеличении ее поверхности. Увели­чить поверхность обрабатываемого твердого материала можно, уменьшая размеры его кусков, т.е. путем измельчения.

Процессы измельчения условно подразделяют на дробление (крупное, среднее и мелкое) и измельчение (тонкое и сверхтонкое). Измельчение материалов осущест­вляют путем раздавливания, раска­лывания, истирания и удара (рис. VIII-1). В большинстве случаев эти виды воздействия на материал ис­пользуют комбинированно; при этом обычно основное значение имеет один из них, что обусловлено конструк­цией машины, применяемой для из­мельчения.

В зависимости от физико-механи­ческих свойств и размеров кусков (крупности) измельчаемого материа­ла выбирают тот или иной вид воздействия. Так, дробление твердых и хрупких материалов производят раздавливанием, раскалыванием и уда­ром, твердых и вязких — раздавливанием и истиранием.

Дробление материалов обычно осуществляется сухим способом (без применения воды). Тонкое измельчение часто проводят мокрым способом (с использованием воды). При мокром измельчении пылеобразования не наблюдается и облегчается транспортирование измельченных продуктов.

Результат измельчения характеризуется степенью измель­чения, равной отношению среднего характерного размера D куска материала до измельчения к среднему характерному размеру d куска после измельчения:

(VIII,1)

Способы дробления крупнокусковых материалов и размеры дробильного оборудова­ния зависят от размеров самых крупных Кусков исходного и дробленого материала. По­этому степень дробления часто определяется отношением характерного размера наиболее крупных кусков до измельчения к характерному размеру их после измельчения.

В промышленности в большинстве случаев требуются высокие степени измельчения. Часто размеры кусков исходного материала достигают 1500 мм, тогда как в технологических процессах иногда используется материал, размеры частиц которого составляют доли микрона. Такие сте­пени измельчения достигаются при измельчении в несколько стадий, поскольку за один прием (на одной машине) не удается получить продукт заданной конечной крупности.

В зависимости от размеров наиболее крупных кусков исходного и измельченного материала ориентировочно различают следующие виды измельчения:

По своему назначению измельчающие машины условно делятся на дробилки крупного, среднего и мелкого дробления и мельницы тонкого и сверхтонкого измельчения.

По основному способу механического воздействия на материал измель­чающие машины можно разделить на следующие основные группы: раска­лывающего действия, раздавливающего действия, истирающе-раздавливающего действия, ударного действия, ударно-истирающего действия, коллоидные измельчители.

Дробление и особенно измельчение — весьма энергоемкие операции, поэтому необходимо стремиться к уменьшению массы перерабатываемого материала, руководствуясь принципом: не измельчать ничего лишнего. По этому принципу из материала, подлежащего измельчению, целесооб­разно перед измельчающей машиной выделить (насколько это возможно) куски (зерна) мельче того размера, до которого производится измельчение на данной стадии. Выделение «мелочи» осуществляется, например, сито­вой классификацией — разделением сыпучих материалов на классы по крупности путем просеивания через одно или несколько сит. Классификация позволяет в значительной степени предотвратить попада­ние в измельчитель кусков (зерен) материала, размеры которых меньше или равны заданному наибольшему размеру кусков продукта, получае­мого в данной дробилке (мельнице). При этом уменьшается расход энергии на измельчение, становится возможным увеличение производительности измельчителя, конечный продукт получается более равномерным по раз­мерам кусков.

Дробилки и мельницы работают в открытом и замкнутом циклах.

При измельчении в открытом цикле (рис. VIII-2, а) мате­риал проходит через измельчающую машину один раз. В открытом цикле проводят крупное и среднее дробление, когда не требуется получать максимальные зерна конечного продукта определенного размера. При наличии «мелочи» в исходном материале его предварительно классифицируют (рис. VIII-2, б), при этом «мелочь» не подают в измельчитель, а сразу присоединяют к конечному продукту.

При измельчении в замкнутом цикле (рис. VIII-2,в) материал неоднократно проходит через дробилку (мельницу). Измельчен­ный продукт из измельчителя поступает в классификатор, где из продукта выделяются куски (зерна) размерами больше допустимого предела, кото­рые возвращаются в ту же дробилку (мельницу). Часто такую поверочную классификацию совмещают с предварительной классификацией исходного продукта (рис. VIII-2,г).

Работа по замкнутому циклу широко применяется при тонком измель­чении. При этом благодаря предварительной и поверочной классифика­ции в измельчитель практически не попадает «ничего лишнего». При осу­ществлении многостадийного размола измельчающая машина последней стадии обычно работает в замкнутом цикле.