Контрольні питання

1. Суть і класифікація процесів самоподрібнення.

2. Переваги й недоліки млинів самоподрібнення порівняно з кульовими та стержневими.

3. Конструкції млинів самоподрібнення та рудогалькового подрібнення.

4. Особливості експлуатації млинів самоподрібнення.

0. 3.3. Вібраційні млини

Призначення та сфери застосування.

Вібраційні млини застосовують для самоподрібнення крупнокускових матеріалів, дрібного дроблення, помелу, гомогенізації (змішування, поєднаного з подрібненням). У багатьох випадках у млині здійснюється комплексний технологічний процес, наприклад подрібнення з одночасною взаємодією знов утворених поверхонь часток із середовищем або між собою й тому подібне Можливе також проведення комбінованих процесів, при яких оброблюваний матеріал піддається одночасно механічній і тепловій діям (наприклад, подрібнення поєднане із сушкою), механічному й електричному впливу (віброелектрохімічна обробка) та ін.

Вібраційні млини мають переваги перед звичайними кульовими установками при тонкому та особливо надтонкому подрібненні. Як правило, крупність матеріалу, що подається у вібромлини, не більша 2–3 мм, а для готового продукту вона вимірюється мікронами.

Вібраційні млини в Україні та за кордоном знаходять широке вживання в хімічній промисловості, при виробництві будівельних матеріалів, металургійних, силікатних та інших виробів. У гірничорудній галузі вони доки не набули належного поширення головним чином через трудності створення установок з великими об'ємами помольних камер, здатних задовольнити по продуктивності вимоги сучасних гірничо-збагачувальних підприємств.

Принцип дії та конструктивні схеми вібраційних млинів.

Вібраційний млин (рис. 3.18) виконаний у вигляді камери (або декількох камер), якій передається вібрація з прискоренням, що суттєво перевищує прискорення вільного падіння. Камера заповнена оброблюваним матеріалом і за необхідності подрібнюючими тілами (кулями, циліндрами, стержнями, трубами тощо), а також рідким або газовим середовищем. У точках контакту співударних часток виникають високі механічні напруження, під дією яких відбувається руйнування матеріалу.

Рис. 3.18. Принципова схема вібраційного млина:

1 – камера; 2 – завантаження; 3 – відцентровий віброзбудник; 4 – пружна опора; 5 – рама

На рис. 3.19 наведені основні конструктивні схеми сучасних промислових вібраційних млинів. Це однокорпусні конструкції (рис. 3.19, а, б), що приводяться в рух відцентровими віброзбудниками, і двохкорпусні (рис. 3.19,в), що приводяться в рух ексцентриковими віброзбудниками. На кожному корпусі може бути розташовано декілька камер (рис. 3.19, б, в).

Основною перевагою однокорпусних млинів є відносна простота конструкції в поєднанні з досить високими граничними параметрами (максимальна потужність машини може досягати 2–5 МВт, максимальний радіус траєкторії коливань – 10 мм). До недоліків слід віднести значні динамічні навантаження на фундамент, залежність траєкторії руху камери від маси завантаження, високу окружну швидкість дебалансів.

Рис. 3.19. Конструктивні схеми

вібраційних млинів

Перевагами двокорпусних млинів є великий радіус траєкторії коливань (до 100 мм), значно менші порівняно з однокорпусними навантаження на фундамент. У машинах цієї схеми можуть бути досягнуті потужності порядку 10 МВт і вищі.

Більшість промислових млинів виконана за однокорпусною схемою з однією або декількома камерами.

Конструкції вібраційних млинів.

У простому однокамерному млині зі стаціонарною камерою (див. рис. 3.18) вібраційний привод (інерційний віброзбудник) виконаний у вигляді дебалансного вала, сполученого через підшипникові вузли з камерою. Вал віброзбудника 3 отримує обертання від електродвигуна через муфту, а камера 1 спирається на раму 5 за допомогою пружних елементів 4 у вигляді гвинтових пружин або гумових блоків. Ємність однієї камери вібраційного млина може досягати 1 м³. Усередині камери встановлені калібрувальні сита. Завантаження млина оброблюваним продуктом здійснюється через верхній отвір, розвантаження готового продукту – через нижній.

При обертанні вала інерційного віброзбудника відцентрова сила, що створюється дебалансом (дебалансами), приводить робочу камеру в коливальний рух. При цьому форма траєкторії коливань камери істотно залежить від параметрів пружної системи, змінюючись від витягнутого еліпса до кола. Найбільш типовою формою траєкторії є еліптична. Під впливом коливань кожне молольне тіло в робочій камері приходить у швидкий коливальний рух, що повторює форму траєкторії камери, і одночасно вся маса цих тіл і подрібнюваного продукту здійснює повільні циркуляційні переміщення. Рух маси, що заповнює робочу камеру вібромлина, зазвичай відбувається убік, протилежний напрямку обертання дебалансного вала.

Руйнування оброблюваного продукту в процесі вібраційного подрібнення досягається внаслідок відносного переміщення молольних тіл і середовища в результаті ударів, роздавлювання і стирання. Основними параметрами вібраційного млина є частота та амплітуда коливань, форма, розміри й матеріал молольних тіл, характеристики камери. Якість подрібнення у вібромлині залежить від міри заповнення її продуктом, співвідношення між кількістю молольних тіл і подрібнюваного продукту, вигляду оброблюваного продукту, його гранулометричного складу та необхідної крупності на виході. Ефективність процесу подрібнення залежить також від умов завантаження й видалення з млина подрібнюваного продукту.

Залежно від вигляду продукту, його гранулометричного складу та бажаного ступеня подрібнення знаходять вживання три основні схеми роботи вібраційних млинів і, відповідно, три конструктивні схеми робочих камер для надтонкого, тонкого та середнього подрібнення.

Для надтонкого подрібнення продукту робоча камера в торцях має два калібрувальні сита. У цьому випадку завантаження подрібнюваного продукту здійснюється через верхній люк у центрі камери, а розвантаження – через два розвантажувальні люки з боків камери. При такій конструкції робочої камери забезпечується максимальний шлях продукту при обробці.

При тонкому подрібненні камера має сита в торцях і днищі. Швидко подрібнювана частина продукту проходить через сита в днищі камери, важко подрібнювана – через торцеві сита, здійснюючи довший шлях у камері. Завантаження також здійснюється через один центральний люк, а вивантаження – через два бічних.

При середньому подрібненні камера має сито лише в днищі. Частки швидко проходять через шар подрібнюючих тіл і, не встигнувши піддатися інтенсивному стиранню, надходять на вихід. Завантажується робоча камера зверху через два люки з боків, а розвантажується – через три камери внизу.

Існують вібраційні млини з вертикальним робочими камерами.

Однією з таких конструкцій є вертикальний вібраційний млин МВВ-2 безперервної дії (рис. 3.20). Він складається із завантажувальної 1, помольних 2 та розвантажувальної 3 камер, а також приводної секції 4, установленої на гумові амортизатори 5.

Вихідний матеріал надходить у камеру 1 через центральну трубу 6 на розподільний пристрій 7 і піддається послідовному подрібненню в помольних камерах. Готовий продукт розвантажується через отвір 8.

Млин приводиться в коливальний рух уздовж вертикальної осі двовальним інерційним вібратором, що складається з двох синхронізованих валів-дебалансів 9, сполучених з двигуном 12 за допомогою редуктора 11, клинопасової передачі та пружної муфти 10. Остання виконана у вигляді гумовокордного суцільного балона й допускає неспіввісність валів до 10 мм.

Під дією знакозмінної сили вібратора корпус млина та помольні кулі здійснюють коливання у вертикальній площині. При досить інтенсивному русі камери 2 амплітуда прискорень корпусу складає (5–7) g, кулі відриваються від робочої поверхні та при подальшому їх зіткненні з днищем вказаної камери й між собою руйнують частки матеріалу. Об'єм кульового завантаження установки МВВ-2 дорівнює 2 м³.

У табл. 3.5 наведені технічні характеристики параметричного ряду однокамерних вібраційних млинів СВМ.

Рис. 3.20. Конструктивна схема вертикальною

вібраційного млина МВВ-2

Таблиця 3.5