Мельницы для сверхтонкого измельчения. Вибрационные мельницы. Вибрационная мельница, принципиальная схема которой приведена на рис

Вибрационные мельницы. Вибрационная мельница, принципиальная схема которой приведена на рис. XVIII-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.

Рис. XVIII-16. Схема вибрационной мельницы инерционного типа:

1 — корпус; 2—мелющие тела, 3 — дебалансный вал; 4 — пружинящая опора.

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. ХVIII-17) энергоноситель из распределительного коллектора 1 через сопла 2 отдельными струями поступает в помольно-разделительную камеру 3.

Оси сопел расположены под некоторым углом а 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 б, 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 ХVIII-17 не показаны).

Мельница с вертикальной трубчатой помольной камерой (рис. ХVIII-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 6 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.