2.3.3 Барабанные мельницы

Оборудование для измельчения твердых материалов целесообразно классифицировать по методу измельчения, разделяя их на следующие группы:

1) раскалывающего и разламывающего действия;

2) раздавливающего действия;

3) истирающие – раздавливающего действия;

4) ударного действия;

5) ударно – истирающего действия;

6) коллоидные измельчители.

Из оборудования ударного и ударно-истирающего действия в гидрометаллургических производствах широко применяются шаровые мельницы барабанного типа.

Шаровые мельницы барабанного типа

Для тонкого измельчения наиболее широко применяют так называемые шаровые мельницы, в которых продукт обрабатывается шарами, находящимися вместе с ним в полом вращающемся барабане. Барабан футерован броневыми плитами.

Принцип действия. В шаровых мельницах измельчение материала происходит под действием ударов падающих стальных или кремниевых шаров и путем истирания его между шарами и внутренней поверхностью корпуса мельницы. При вращении барабана шары прижимаются центробежной силой к его стенке, поднимаются на некоторую высоту, а затем при своем падении измельчают загруженный материал ударом. Одновременно благодаря перемещению шаров в нижней части сечения барабана и их скатыванию материал частично измельчается истиранием.

В крупных и средних производствах применяют шаровые мельницы барабанного типа непрерывного действия. Эти мельницы имеют полые цапфы, из которых одна используется для непрерывной загрузки исходного материала, а другая – для непрерывной выгрузки измельченного материала потоком воздуха (сухое измельчение) или потоком воды ( мокрое измельчение). Подача воздуха или воды производится через загрузочную цапфу. Для отделения измельченного материала от несущих потоков воздуха или воды используют аппараты (циклоны, отстойники, фильтры, гидроциклоны). Материал, выносимый потоками воздуха или воды, обычно содержит некоторое количество частиц крупнее требуемого размера. По этой причине рассматриваемые мельницы работают часто в замкнутом цикле с классифицирующими аппаратами (барабанные грохоты, классификаторы), откуда целевые частицы уходят по назначению, а более крупные возвращаются в мельницу на доизмельчение.

Конструкция шаровых мельниц. В зависимости от конструкции барабана различают шаровые мельницы:

• цилиндрические;

• трубчатые;

• конические.

По методу выгрузки готового материала различают:

• мельницы со свободным выходом измельченного материала через пустотелую цапфу;

• мельницы с выгрузкой по всей длине барабана через цилиндрическое сито;

• мельницы с внешней системой сепарации, в которых готовый продукт отделяется от недомолотого материала в сепараторах, вне мельничного барабана.

Цилиндрические шаровые мельницы

Барабан цилиндрических мельниц имеет диаметр от 1,0 до 2,4 м; диаметр барабана должен быть тем большим, чем крупнее куски измельчаемого материала. Барабан мельницы частично заполнен стальными шарами (диаметром 30–175 мм) или кремневыми (диаметром 65 – 100 мм). Стальные шары изготовляют из марганцовистой или хромистой стали, а кремневые – из хорошо окатанной гальки.

Шары распределяются равномерно по всей длине и при ее вращении получают один и тот же импульс. Это не рационально с точки зрения расхода энергии, так как в мельнице происходит последовательно уменьшение кусков материала при перемещении его от загрузочного отверстия к разгрузочному. Поэтому цилиндрические мельницы, служащие для измельчения крупного материала, должны иметь небольшую длину.

Рис. 3. Цилиндрическая шаровая мельница: 1 – барабан; 2 – стальные плиты (футеровка);

3 – шнековый питатель; 4 – патрубок для выхода измельченного материала.

Стальной барабан 1 цилиндрической шаровой мельницы (рис. 3) футерован внутри плитами 2 из марганцовистой стали или базальта. Плиты заклинивают внутри барабана; они имеют разные размеры и образуют волнообразную внутреннюю поверхность. Благодаря таким уступам усиливается ударная сила падающих шаров. Материал загружается в мельницу шнековым питателем 3, помещающимся в пустотелой цапфе; измельченный материал выгружается через патрубок 4 в левой пустотелой цапфе.

Без помощи специальных классифицирующих аппаратов работают также ситчатые цилиндрические мельницы непрерывного действия. Отличительной особенностью этих мельниц является наличие наружного цилиндрического сита, пропускающего целевые частицы.

Цилиндрические ситчатые мельницы имеют барабан, состоящий из спирально изогнутых плит с продольными щелями между ними. Измельченный материал проходит в эти щели, затем сквозь цилиндрическое сито и выгружается через разгрузочную воронку корпуса мельницы. В некоторых конструкциях цилиндрических мельниц измельченный материал удаляется через поперечную решетку.