Дробление материалов в технологии неметаллических и силикатных материалов

Целью дробления является уменьшение размеров кусков сырья до такой степени, при которой последующий их помол осуществляется с наименьшей затратой электроэнергии.

На дробление поступает сырье в виде кусков:

• карбонатное сырье – 100-1000 мм;

• глинистое – 50-500 мм;

• гипсового – до 500 мм;

Принципиальные схемы дробилок

	Материал измельчается раздавливанием, раскалыванием и частичным истиранием в пространстве между щеками при их периодическом сближении (одна неподвижная, вторая подвижная). Щековые дробилки просты и надежны. По характеру подвижной щеки, щековые дробилки характеризуют на дробилки с простым и сложным движением щеки. Производительность дробилок со СДЩ 20-25% выше.
	Валковые дробилки раздавливают и истирают непластичные материалы вращающимися навстречу друг другу с разной скоростью валками. Валки бывают гладкими, рифлеными, зубчатыми. Зубчатые валковые дробилки пригодны для работы с довольно мягкими и влажными материалами. Для измельчения глин средней пластичности применяются перфорированные (дырчатые) полые вальцы: глина раздавливается, истирается и продавливается через отверстия во внутреннюю полость вальцов. Сырец приготовленный из глинистых масс, обработанных в дырчатых вальцах, имеет прочность примерно в 1,5 раза выше.
	Конусные дробилки измельчают материал раздавливанием за счет излома между двумя усеченными конусами, из которых внешний неподвижен, а внутренний вращается эксцентрично по отношению к внешнему конусу. Они сложны по конструкции, требуют больших капитальных затрат при установке, но обладают высокой производительностью.
	В молотковых дробилках материал измельчается за счет удара, а также истиранием. Измельчение осуществляется посредством ударов быстро вращающихся вместе с ротором молотков по кускам материала, ударов кусков друг о друга. Молотковые дробилки обеспечивают наибольшую степень измельчения (i= 10-20), отличаются небольшой массой и габаритами, простотой конструкции и обслуживания.

Существующие конструкции дробилок не всегда могут обеспечить высокой степени измельчения твердого кускового материала при однократном прохождении его через дробилку, поэтому применяют двух и трехступенчатые схемы дробления.

• Для первичного дробления: - щёковые дробилки (производительность до 500 т/ч);

- конусные дробилки (производительность до 1000 т/ч).

• Вторичное дробление: - молотковые дробилки (производительность до 500 т/ч).

Для дробления пластичных и вязких материалов (глин и каолинов) используют молотковые, самоочищающиеся валковые и щёковые дробилки.

Для предварительного измельчения хрупких, пластичных, плотных или промёрзлых глинистых пород без каменистых включений используют глинорезки, где измельчение производится вращающимся диском – ножами. Глинорезки (стругачи).

Большие трудности возникают при измельчении пластичных, налипающих пород с содержанием влаги до 25 – 30%. Для таких материалов разработаны специальные дробилки-сушилки, которые представляют собой молотковую дробилку, приспособленную для приема горячих газов (отходящих печниц или из специальной топки).

Материал поступает на конвейер (3), ножевой барабан (1) измельчает самые крупные куски материала и распределяет его по всей ширине конвейера. Ссыпаясь с пластичного конвейера материал непрерывным потоком, падает на молотковый барабан дробилки-сушилки, проходя через смесительную камеру, в которую поступают горячие дымовые газы. Интенсивный теплообмен между газами и материалом приводит к подсушке поверхности кусков материала, при этом снижается опасность слипания частиц. Материал измельчается молотками и отбрасывается на отражательную плиту (7), сталкиваются друг с другом. Измельчённые частицы выносятся потоком газов из дробилки-сушилки.

ножевой барабан; гладкий валок; пластинчатый конвейер; подача горячих газов; сепарационная камера; разгребающий барабан; отражательная плитка; завихряющая камера; ротор с молотками; смесительная камера.

Операция дробления используется не только при подготовке сырьевых материалов, но и на последующих стадиях технологического процесса. В частности, в цементной промышленности применяются дробление цементного клинкера в молотковых или валковых дробилках перед подачей мельницу. Мелкое дробление клинкера до размера зерен 2-3 мм обеспечивает повышение производительности мельниц на 25-30%.

ТОНКОЕ ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ В ТЕХНОЛОГИИ НиСМ

Целью тонкого измельчения – получить порошкообразный материал определенной дисперсности, обеспечивающей химическую активность продукта или сырья на последующих стадиях обработки или применения.

Механическая энергия, передаваемая твердому телу при тонком измельчении, расходуется на:

1. Изменение дисперсности систем (рост удельной поверхности S , выражаемой в см²/г или м²/г

2. Изменение упорядоченности структуры (рост дефектности)

3. Дотацию эндотермических процессов (реакции, происходящие непосредственно при измельчении, т.е механохимические процессы).

Выбор характера воздействия на твердое тело, т.е. количество передаваемой энергии, скорость и интенсивность ее передачи, позволяют регулировать соотношение между этими статьями расхода энергии. Соответственно меняются и свойства получаемого продукта. В свою очередь, характер воздействия на измельчаемое тело определятся типом измельчителя.

Измельчители

1. Шаровая мельница

1. Загрузочная воронка

2. Корпус

3. Межкамерная перегородка

4. Разгрузочная цапора

5. Загрузочная цапора

Она является наиболее распространенным агрегатом для тонкого и сверхтонкого помола. Основная работа измельчения в ней осуществляется ударами падающих мелющих тел (шары, цильпебс).

При вращении мельницы мелющие тела под действием центробежной силы прижимаются к внутренней стенке корпуса и поднимаются на определённую высоту, достигая которой они отрываются от корпуса и падают под действием силы тяжести, разбивая при этом куски материала. При малой частоте вращения – каскадный режим работы мелющих тел, т.е. они перемалывается и материал измельчается под действием раздавливающих и истирающих воздействий.

При большой частоте – водопадный, т.е. мелющие тела поднимаются на определённую высоту, затем отрываются от корпуса, а затем падают, описывая параболическую кривую. В точке падения шара материал измельчается под действием ударных усилий.

Шаровая мельница:

- периодические (малые объемы производства, например: производство огнеупоров, технической керамики);

- непрерывные (при больших объёмах производства).

Материал измельчается в процессе перемещения вдоль оси мельничного барабана – чем длиннее этот путь, тем выше степень измельчения. Поэтому мельницы должны иметь достаточную длину (10-16 м), чтобы обеспечить необходимое время пребывания в мельницы.

Размеры мелющих тел.

d_max ^ш= 6,03 (d_max)^1|3

где d_max– максимальный размер куска измельчаемого материала;

- Шары диаметром (60-110 мм, масса 4-6 кг каждый)

-Цильпебс; длина 25-40 мм, диаметр 16-25 мм

-Стержневая нагрузка, диаметр 100-130 мм, длиной на 100-150 мм короче камеры.

КПД шаровых мельниц - до 5 % (большая часть механической энергии переходит в тепловую, которая расходуется на нагрев материала, шаров, воздуха и стенок корпуса).