Мельницы для сверхтонкого измельчения
Вибрационные мельницы. Вибрационная мельница, принципиальная схема которой приведена на рис. VIII-16, представляет собой цилиндрический или корытообразный корпус 1, примерно на 80% своего объема загруженный шарами (иногда стержнями) 2. Корпус приводится в колебательное движение валом 3, снабженным дебалансом (в мельницах инерционного типа) или эксцентриковым валом в гирационных мельницах.
При вращении неуравновешенной массы вала (вибратора) 3 со скоростью от 1000 до 3000 мин-1 корпус 1 с загруженными в него шарами и измельчаемым материалом совершает качательное движение по эллиптической траектории в плоскости, перпендикулярной оси вибратора. Мелющие тела при этом вращаются вокруг собственных осей, а все содержимое корпуса приводится в планетарное движение в сторону, обратную направлению вращения вибратора. Материал интенсивно измельчается под действием частых соударений мелющих тел и истиранием. Корпус устанавливается на пружинящие опоры (рессоры или цилиндрические пружины) 4 и деревянные подкладки, предотвращающие передачу вибраций основанию мельницы.
Вибрационные мельницы используют для сухого и мокрого измельчения периодическим и непрерывным способами. Применение вибрационных мельниц наиболее эффективно для сверхтонкого измельчения материалов небольшой твердости с размерами зерен от 1-2 мм до менее 60 мк. Вибрационные мельницы можно использовать и для тонкого измельчения, но при этом их эффективность не превышает эффективности обычных шаровых мельниц.
По сравнению с шаровыми барабанными мельницами вибрационные мельницы обладают большими энергонапряженностью и производительностью (в расчете на единицу объема барабана). Высокая энергонапряженность при малой внешней поверхности корпуса вибрационной мельницы приводит к сильному повышению температуры внутри нее. Поэтому вибрационные мельницы не применимы для измельчения материалов с низкими температурами размягчения и плавления.
Измельчение в вибрационных мельницах имеет ряд существенных достоинств. Вследствие интенсивного ударно-истирающего воздействия на материал весьма быстро достигается высокая дисперсность продукта измельчения. Частицы материала в мельнице вибрируют во взвешенном состоянии, не слипаются и не спрессовываются. Этим обеспечивается большая однородность размеров частиц измельченного материала.
Относительно низкая производительность (корпус примерно на 80% заполнен мелющими телами), быстрый износ мелющих тел, тяжелые условия работы (вибрация) подшипников невыгодно отличают вибрационные мельницы от мельниц других типов для сверхтонкого измельчения.
Струйные мельницы. В струйных мельницах энергия, необходимая для измельчения материала, сообщается струей энергоносителя (воздуха, перегретого пара, инертного газа), подаваемой из сопел со звуковыми и сверхзвуковыми скоростями.
Для сверхтонкого измельчения применяются струйные мельницы с плоской и трубчатой помольными камерами.
В мельнице с плоской помольной камерой (рис. VIII-17) энергоноситель из распределительного коллектора 1 через сопла 2 отдельными струями поступает в помольно-разделительную камеру 3.
Оси сопел расположены под некоторым углом a относительно соответствующих радиусов камеры, вследствие чего струи газа пересекаются, образуя вокруг вертикальной оси камеры вращающийся с окружной скоростью 100-150 м/сек многоугольник. Материал на измельчение подается инжектором 4, увлекается струями газа, получает ускорение и измельчается под действием многократных соударений и частично истиранием частиц в точках пересечения струй. По мере уменьшения размера и массы частицы испытывают все меньшее воздействие центробежной силы инерции во вращающемся потоке и, измельчившись до определенного размера, попадают вместе с газовым потоком в кольцевую щель между трубами 5 и 6. В поле центробежных сил, возникающих в нисходящем вихревом потоке в трубе 6, около 80% частиц осаждаются на внутренней поверхности трубы и удаляются в приемник 7. Наиболее мелкие частицы, составляющие —20%, уносятся по трубе 5 и улавливаются в дополнительных циклонах и матерчатых фильтрах (на рисунке XVIII-17 не показаны).
Мельница с вертикальной трубчатой помольной камерой (рис. VIII-18) представляет собой замкнутый трубчатый контур 1, в нижнюю часть которого через систему сопел 2 поступает энергоноситель. Материал на измельчение подается с помощью инжектора 3. Сопла устанавливают попарно таким образом, чтобы каждая пара струй пересекалась в вертикальной плоскости на некотором расстоянии от противоположной стенки трубы.
Для создания дополнительной циркуляции газа сопла располагают под некоторым углом к вертикальной плоскости. Как и в плоской помольной камере, материал измельчается при многократных соударениях частиц в точках пересечения струй и в общем вихревом потоке. Разделение измельченного материала по крупности частиц происходит в поле центробежных сил при поворотах потока в коленах 4 и 5 трубы. Крупные частицы отбрасываются к внешней стенке трубы и по правой вертикальной трубе вновь попадают в зону измельчения. Мелкие частицы, движущиеся у внутренней стенки трубы, выходят вместе с энергоносителем через жалюзи инерционного пылеразделителя в трубу 7 и далее во внешнюю систему улавливания (циклоны и матерчатый фильтр). В пылеразделителе крупные частицы, обладающие относительно большей кинетической энергией, отражаются лопатками жалюзей, а более мелкие частицы проходят между лопатками вместе с уходящим газовым потоком. По сравнению с мельницами с плоской камерой в трубчатых мельницах достигается большая однородность измельченного продукта.
Достоинства струйных мельниц: высокая энергонапряженность и эффективность измельчения, отсутствие вращающихся деталей и мелющих тел, возможность сочетания помола и классификации с сушкой, окислением, восстановлением и другими технологическими процессами. Недостатки: большой расход энергоносителя и, следовательно, высокая энергоемкость процессов, необходимость равномерного питания материалом и поддерживания постоянного аэродинамического режима работы мельницы.
Струйные мельницы, как весьма энергоемкие аппараты, применяют в основном для сверхтонкого измельчения дорогостоящих продуктов (например, двуокиси титана, карбида кремния, капрона и др.). В этом случае затраты на измельчение не сказываются заметно на стоимости продукта.
Коллоидные мельницы. В коллоидных мельницах, применяемых в основном для мокрого сверхтонкого измельчения, материал измельчается в весьма малом (до 0.05 мм) зазоре между быстро вращающимися (с окружной скоростью до 100 м/сек) дисковым ротором и неподвижным корпусом (статором). В вихревом потоке, образующемся в этом зазоре, частицы материала вращаются вокруг собственных осей с такими скоростями, что центробежные силы разрывают их.
Дата добавления: 2016-02-16; просмотров: 2561;