1. Основні характеристики процесу подрібнення

Подрібнення – процес зменшення розмірів кусків твердого матеріалу в результаті здійснення на них механічного впливу. Він широко використовується в різних технологічних процесах хімічної промисловості. В одних випадках, наприклад при подрібненні природних матеріалів, цей процес відноситься до початкової або проміжної стадій виробництва, при цьому одержаний подрібнений матеріал направляється на подальшу переробку, а в інших – дозволяє одержати товарну продукцію (прес-порошки, цемент та ін.). Подрібнення дозволяє збільшити поверхню фазового контакту речовин, які взаємодіють, що значно інтенсифікує такі процеси як горіння, розчинення, хімічна взаємодія, тощо.

Процес подрібнення характеризується ступенем подрібнення – відношенням середніх діаметрів шматків матеріалу до і після подрібнення (відповідно d_П та d_К)

і = d_П / d_К. (1)

В залежності від розмірів шматків отримуваного продукту розрізняють такі види подрібнення

крупне d_К = 100 ÷ 350 мм

середнє d_К = 40 ÷ 100 мм

дрібне d_К = 5 ÷ 40 мм

грубий помел d_К = 0,1 ÷ 5 мм

середній помел d_К = 0,05 ÷ 0,1 мм

тонкий d_К = 0,001 ÷ 0,05 мм

надтонкий d_К < 0,001 мм

Подрібнення за звичай реалізують за стадіями, з послідовним переходом від крупного до більш дрібного та надалі до помелу з постадійним розподілом матеріалу за крупністю.

При виборі обладнання для подрібнення необхідно враховувати міцність матеріалу, тобто його властивість опиратися руйнуванню під зовнішнім впливом. Цю властивість оцінюють границею міцності при стискуванні _СТ або розтягуванні _Р, які визначають дослідним шляхом за величиною руйнівного зусилля при випробуваннях зразків кубічної або циліндричної форми на одноосне стискування (розтягування).

В залежності від характеру дії сил на матеріал розрізняють подрібнення роздавлюванням (стискуванням шматка), розламуванням (згинанням), розколюванням (еквівалентом розтягування), стиранням і ударом. Ці види силового впливу в процесі подрібнення проявляються одночасно, однак в залежності від конструкції машини переважає той чи інший спосіб.

Машини для подрібнення поділяють на дробилки та млини (подрібнювачі). За конструктивними ознаками розрізняють дробилки щокові, конусні, валкові, ударної дії (роторні, молоткові). Пальцеві подрібнювачі і бігуни можна застосовувати як дрібного подрібнювання, так і для крупного помолу. Подрібнювачі поділяють на барабанні (тихохідні), роликові, маятникові, кільцеві (середньо хідні), ударні (молоткові, шахтні), вібраційні, струменеві.

Кінцева величина одержаних при подрібнені продуктів встановлюється, виходячи із вимог технології виробництва та потреб споживачів. Вибір обладнання для подрібнення матеріалу залежить, насамперед, від міцності самого матеріалу, його насипної щільності, початкових та кінцевих розмірів та необхідної продуктивності дробилки з урахуванням тієї зовнішньої сили, під впливом якої процес подрібнення безпосередньо і відбувається.

2. Область застосування, принцип дії, основні типи валкових дробилок

Валкові дробилки застосовують для середнього і дрібного подрібнення матеріалів високої (_СТ > 50 МПа) та середньої (_СТ = 10…50 МПа) міцності, а також для подрібнення пластичних та крихких матеріалів.

В залежності від типу поверхні валків розрізняють дробилки з гладкими, рифленими і зубчастими валками. Дробилки можуть бути одно-, двох- та багато валковими.

В одновалкових дробинках (з зубчастими валками) куски матеріалу подаються в простір між валком, що обертається та нерухомою подрібнювальною плитою; вони подрібнюються роздавлюванням, розколюванням і, частково, стиранням.

В двохвалкових дробинках з гладкими валками подрібнюваний матеріал подається зверху на валки однакового діаметру, які обертаються назустріч один одному. Шматки матеріалу захоплюються під дією сил тертя. Подрібнювання відбувається, головним чином, роздавлюванням та, частково, стиранням; ступінь подрібнення і = 3…5. Для збільшення стираючої дії при обробці вологих або в’язких матеріалів валкам надають різну кутову швидкість; для видалення налиплих шматків на валки встановлюють скребки.

Багатовалкова, наприклад чотирьохвалкова, дробилка являє собою сполучення в одному агрегаті двох двохвалкових дробилок; подрібнення матеріалу відбувається послідовно.

Рифлені та зубчасті валки дозволяють подрібнювати більші шматки, ніж гладкі валки.

В валкових дробинках відбувається однократне стискання матеріалу, що дозволяє уникнути зайве здрібнення початкового матеріалу.

Типорозмір валкових дробилок визначається діаметром та довжиною валків. Виготовляють двохвалкові дробилки ДГ з гладкими валками для середнього та дрібного, сухого та мокрого подрібнення матеріалів з границею міцності на стискання до 350 МПа; двохвалкові дробилки ДР з рифленими валками для подрібнення матеріалів з границею міцності на стискання до 250 МПа; двохвалкові дробилки ДГР з гладкими та рифленими валками; чотирьохвалкові дробилки Д4Г для дрібного подрібнення коксу.