ПРОЦЕСИ І АПАРАТИ ПОДРІБНЕННЯ ТА РОЗГРОХОЧЕННЯ

3.1. Закони подрібнення

Подрібнення - процес руйнування шматків твердого матеріалу до необхідного розміру.

Подрібнювання здійснюється під дією сил, що переборюють сили взаємного притягання (зчеплення) між структурними елементами (атомами, молекулами) матеріалу.

Способи подрібнення

Р о з д а в л ю в а н н я. Тіло під впливом навантаження деформується по всьому об'єму і, коли внутрішнє напруження в ньому перевищить границю міцності на стиск, руйнується. Результат - частинки різного розміру і форми.

Р о з к о л ю в а н н я. Тіло руйнується на частинки в місцях концентрації найбільших навантажень, які передаються клиноподібними робочими елементами подрібнювача. Результат - більш однорідні за розмірами і формою частинки, Перевага способу - можливість регулювати розмір одержуваних частинок.

Р о з л а м у в а н н я. Тіло руйнується під впливом згинальних сил. Результат приблизно такий як і після розколювання.

Р і з а н н я. Тіло ділиться на частинки наперед заданих розмірів і форми. Процес повністю керований.

Р о з п и л ю в а н н я. Результат такий як і після різання. Процес цілком керований, а частинки мають наперед визначені розміри і форму.

Р о з т и р а н н я. Тіло подрібнюється під впливом стискальних, розтягуючих і зрізувальних сил. Утворюється дрібний порошкоподібний продукт.

Р о з б и в а н н я. Тіло розпадається на частинки під дією динамічного навантаження. У випадку сконцентрованого навантаження створюється ефект, схожий на той, який має місце під час розколювання, а в разі розподілу зусиль на весь об'єм тіла ефект руйнування схожий на ефект роздавлювання. Розрізняють руйнування тіла обмеженим і вільним ударами. У випадку обмеженого удару тіло руйнується між двома робочими органами подрібнювача, а при вільному ударі тіло руйнується в результаті зіткнення його з робочим органом подрібнювача або іншими тілами в польоті.

Р о з р и в а н н я. Тіло руйнується під дією розтягуючих сил у результаті виникнення напруження в матеріалі, яке перевищує границю міцності на розрив.

У практиці часто комбінують різні способи дроблення матеріалів. Так, наприклад, розтирання завжди супроводжується роздавлюванням чи розбиванням, розламування — розколюванням або роздавлюванням.

Останніми роками поширені нові методи подрібнення — вибухові і електротермічні (руйнування при скиданні тиску газу, при швидкій зміні температур або світловим променем квантових генераторів і т. д.).

Однією з характеристик дроблення є ступінь подрібнення i. крім того визначення залежності між затратами енергії (роботи) на одиницю одержаної продукції, є однією з найбільш складних (нелегких) задач при виборі раціонального способу подрібнення.

Розрізняють лінійну () і об'ємну ()ступені подрібнення,

де d і V — розмір і об'єм шматків (з індексом «с» до подрібнення і «н» — після нього). Розмір шматків визначається як середньозважена величина за наслідками гранулометричного складу.

Вибір способу подрібнення залежить від фізичних властивостей і розмірів матеріалу. Основне значення має твердість. Дуже тверді матеріали недоцільно розривати, роздавлювати або стирати, бо вони стійкі проти таких дій. Для них найкращим способом подрібнення буде розбивання або розколювання.

Машини, що призначені для подрібнення твердих матеріалів, повинні працювати якомога повільніше (зменшується спрацювання машин дрібними твердими частинками).

Матеріали в кусках великих розмірів найкраще дробити роздавлюванням або розколюванням. Розтирання у цьому випадку недоцільне. Для матеріалів у вигляді кусків середніх розмірів дробіння має ґрунтуватися на розколюванні або розбиванні. Дуже дрібні матеріали найкраще подрібнювати розтиранням або розбиванням, для них зовсім непридатні способи роздавлювання або розламування.

Процес подрібнення вимагає значних витрат енергії, тому визначення величини використаної енергії на подрібнення є основною проблемою в теорії подрібнення.