4.2. Измельчение

При выборе способа измельчения необходимо обеспечить тонкое измельчение при наименьшем изменении содержащихся в измельчаемом материале веществ, подлежащих анализу. Одним из факторов, влияющих на изменение анализируемых веществ в измельчаемом материале, является побочное выделение теплоты в процессе образования новых поверхностей, которое может приводить к недопустимому повышению температуры отдельных частиц материала. В отдельных случаях в процессе измельчения исследуемого материала нежелательно или даже недопустимо отделение жидкой фазы.

Способность материала к измельчению, или измельчаемость, может быть определена как реакция материала на механические воздействия при измельчении. Измельчаемость материала в значительной мере определяется его твердостью и вязкостью.

В зависимости от условий приложения усилий к материалу, подлежащему измельчению, различают следующие способы измельчения: раздавливание, удар, истирание и раскалывание (рис. 4.1).

Раздавливание Удар Истирание Раскалывание

Рис. 4.1. Схемы приложения усилий к частицам материала при его измельчении

Измельчение путем раздавливания и удара применимо в основном к твердым материалам; путем раздавливания и истирания – к вязким, а путем раскалывания – к хрупким.

В большинстве случаев процессы измельчения осуществляются в аппаратах или машинах, в которых сочетаются одновременно два или более способа, например истирание и удар, раздавливание и истирание и т. д.

В практике для измельчения объектов исследования используют ряд специальных аппаратов, приспособлений и машин, работающих на сочетании различных способов приложения усилий. По принципам действия эти устройства могут быть разбиты на следующие группы: ступки, терочные машины, дисковые мельницы, фрезерные измельчители, комбинированные мельницы, измельчители в жидкой среде.

4.2.1. Ступки

В ступках материал измельчается путем удара и истирания. Ступки бывают ручные и механические. Материалом для изготовления рабочих органов ступок (пестика и корпуса) могут служить металл, фарфор, агат.

В механических ступках, которые бывают одно- и многопестиковые, перемещение пестика и вращение корпуса осуществляются с помощью различного рода механических систем.

4.2.2. Терочные машины

В терочных машинах материал измельчается путем истирания между пестиком и поверхностью чаши. Материал, подлежащий измельчению, помещается в чашу машины. В процессе работы прижатый к чаше пестик совершает колебательные движения в одной плоскости, а чаша вращается, в результате чего в зону измельчения (истирания) постоянно перемещаются новые порции материала.

По принципу истирания материала работает также роликовая мельница, имеющая горизонтальный цилиндрический корпус, внутри которого соосно корпусу расположен вал. Корпус аппарата закреплен неподвижно. К валу перпендикулярно оси жестко прикреплены два рычага, к концам которых, в свою очередь, прикреплены два шарнирных рычага с вращающимися роликами. Внутрь корпуса загружается измельчаемый материал. При вращении вала ролики шарнирных рычагов прижимаются к корпусу аппарата, при этом они совершают планетарное вращение (вокруг оси вала и оси ролика), накатываясь на материал, раздавливают и истирают его.