Механічні процеси та апарати

Матеріал у вигляді кусків розміром 25-75 мм завантажується через завантажувальну лійку (7) усередину барабана млина і подрібнюється до розміру часток менше діаметра отворів у бронеплитах (2). Висипаючись через отвори в бронеплитах (10), частки матеріалу залишають камеру подрібнювання і попадають на поверхню сита (9). Частки, що пройшли сито (9), зсипаються в розвантажувальну лійку, і звідти на транспортний пристрій. Матеріал, який не пройшов сито (9), вертається через щілини між бронеплитами (10) у робочий простір барабана на додрібнювання. Цей круговий безперервний процес протікає доти, поки розмір здрібнених часток матеріалу не буде менше розміру отворів сита (звичайно менш 0,5 мм).

Недоліки кульового млина з периферійним розвантаженням: сполучення в одному агрегаті операцій здрібнювання й розсіву. Розсів відбувається на невеликій частині поверхні сита, що знижує продуктивність. Крім того, у цих млинах не можна робити тонкий помел через забивання отворів сит частками матеріалу.

3.1.2 Стержневий млин

Конструктивно стержневі млини близькі до кульових млинів із центральним розвантаженням. Основна відмінність стержневих млинів у порівнянні з кульовими млинами полягає в меншій довжині барабана; меншій швидкості обертання барабана; використанні для подрібнювання помельних тіл у формі сталевих стержнів діаметром 40-100 мм; більшою на 20-25% вагою завантаження помельними тілами. Подрібнювання матеріалу в стержневих млинах здійснюється за рахунок роздавлювання, удару й стирання.

Перевагою стержневих млинів у порівнянні з кульовими млинами є одержання продукту подрібнювання більш рівномірної крупності. Це пояснюється тим, що в процесі подрібнювання помельні тіла - стержні стикаються з матеріалом у багатьох точках, і, в першу чергу, дроблять найбільш великі куски, які захищають від перездрібнювання дрібні частинки. Стержневі млини рекомендується використовувати для подрібнювання твердих матеріалів до зерен розміром 3 - 1 мм з метою наступного більш тонкого подрібнювання матеріалу в кульовому млині, що істотно підвищує ефективність роботи останніх.

3.1.3 Трубний млин

Трубні млини призначені для тонкого помелу матеріалів і конструктивно являють собою циліндричний барабан (1), зсередини футерований бронеплитами (рис. 2.3).

Рисунок 2.3 - Трубний двокамерний млин

1 - корпус барабана; 2, 11 - торцеві днища; 3, 14 - порожнисті цапфи; 4, 23 - підшипники; 5 - завантажувальна лійка; 6 - завантажувальний пристрій; 7, 9, 16 - лопаті; 8, 15 - втулка; 10 - міжкамерна перегородка; 12, 24- дірчаста перегородка; 13 - порожнистий конус; 17, 19, 21 - патрубок; 18 - контрольне сито; 20 - вал; 22 - лійка

По довжині барабан розділяється за допомогою дірчастих перегородок (12), в яких встановлено міжкамерні перегородки (10), на камери. Міжкамерні перегородки (10) перешкоджають переміщенню помельних тіл з однієї камери до іншої, але дозволяють матеріалу, що подрібнюється, проходити крізь щілини в перегородці. Кількість камер може бути 2, 3 і 4. У камери млина завантажують помельні тіла різної форми. Звичайно у першу камеру з боку надходження матеріалу завантажують більш крупні помельні тіла (кулі), у другу - цильпебси. Корпус барабана (1) з обох кінців закритий сталевими торцевими днищами (2, 11). Ці днища відлиті заодно із пустотілими цапфами (3, 14), за допомогою яких корпус барабана опирається на підшипники (4,23).

Подрібнювальний матеріал надходить у барабан через лійку (5) і завантажувальний пристрій (6), на внутрішній поверхні якого є лопаті (7). Завантажувальний пристрій з'єднаний із цапфою (3), у яку вставлена втулка (8) з лопатями (9). Лопаті (7, 9) при обертанні барабана забезпечують безперебійне надходження матеріалу. До днища (11) прикріплена дірчаста перегородка (24) з порожнистим конусом (13), до якого приварені лопаті (16). У цапфу (14) вставлена втулка (15) з лопатями (16), і до неї кріпиться патрубок (17) з вікнами. По периферії патрубка (17) установлене контрольне сито (18). Патрубок (19) з'єднується з аспіраційною системою. Частинки матеріалу, зламки помельних тіл, що не пройшли контрольне сито (18), попадають в патрубок (21) і видаляють з млина. Трубний млин має центральний привод з обертанням барабана за допомогою проміжного вала (20), з'єднаного муфтами із цапфою млина та валом редуктора, що обертається за допомогою електродвигуна.

Переміщення матеріалу вздовж барабана млина здійснюється за рахунок напору (тиску) матеріалу, який безупинно подається до млина і витісняє матеріал, що вже перебуває у млині, до його розвантажувального кінця. Для створення необхідного напору рівень матеріалу біля завантажувального кінця повинен бути вище, ніж біля розвантажувального кінця. Це досягається за рахунок того, що діаметр завантажувальної порожнистої цапфи роблять трохи більшим, ніж діаметр розвантажувальної цапфи. Специфіка переміщення матеріалу, що подрібнюється, вимагає більш високого рівня заповнення першої камери помельними тілами і матеріалом, ніж наступних камер.

У першій камері, де більш крупний матеріал, а помельні тіла - великі кулі, подрібнювання здійснюється, в основному, за рахунок удару. При цьому кулі повинні падати з можливо більшої висоти (водоспадний режим). Для інтенсифікації помелу матеріалу і збільшення висоти падіння куль поверхня бронеплит першої камери виконується хвилястою або ребристою. У наступних камерах, де розмір матеріалу, що поступає, значно менше, ніж у першій камері, матеріал подрібнюється стиранням, тому бронеплити мають гладку поверхню. Це не дозволяє підніматися помельним тілам вище рівня, необхідного для роботи агрегату за каскадним режимом. Для подрібнювання матеріалу стиранням у другій і наступний камерах використовуються або дрібні кулі (діаметром 25-50 мм), або цильпебси. При обертанні барабана помельні тіла і матеріал, що подрібнюється, завдяки тертю піднімаються на деяку висоту, а потім сповзають, скачуючись або падаючи додолу. Подрібнювання відбувається за рахунок удару падаючого подрібнюючого середовища, роздавлювання і тертя вмісту млина між шарами, які перекочуються.

Недоліки: високі енерговитрати і високий рівень шуму. Подрібнювання матеріалу в цих агрегатах відбувається не в оптимальних умовах. Якщо в першу камеру надходить крупний матеріал, то подрібнювання методом удару здійснюють крупними кулями і його ефективність буде вище, якщо кулі будуть падати з великої висоти. Однак рівень завантаження першої камери більше, ніж другої. У другій же камері матеріал повинен подрібнюватися, в основному, стиранням і рівень завантаження цієї камери повинен бути більше, ніж першої, а практично він менше. Тонке подрібнювання матеріалів у трубному млині супроводжується процесом сегрегації часток.

2.1.4 Конічний млин

Конічний млин призначений для грубого і тонкого подрібнювання матеріалів різної твердості і може працювати за мокрим і сухим способом подрібнювання. Розмір шматків матеріалу, які надходять до млина, не повинен перевищувати 50 мм, а подрібнюється він до часток розміром менш 0,088мм.

Конструктивно конічний млин складається з циліндричного барабана (1), до якого прикріплені по обидва боки торцеві кришки - усічені конуси (2,3): з боку завантаження крутий конус (2) з кутом при вершині 1200 і з боку вивантаження - пологий конус (3) з кутом при вершині 600 (рис. 2.4). Циліндричний барабан виготовляється довжиною від 1/4 до 1/3 діаметра і порожнистими цапфами млин опирається на підшипники. У млині використовуються помельні тіла кулястої форми діаметром від 20 мм до 120 мм.

У млині цього типу досягається автоматичний розподіл помельних тіл (6) по крупності без застосування перегородок. При обертанні млина крупні кулі, що мають більшу масу, залишаються в циліндричному барабані (1) і під дією відцентрової сили витісняють більше дрібні кулі в конічну частину млина убік розвантажувального патрубка (5).

1 - циліндричний барабан; 2, 3 - конічні торцеві кришки; 4 - завантажувальний патрубок; 5 - розвантажувальний патрубок; 6 - помельні тіла

Тому великі частинки матеріалу в млині подрібнюються спочатку методом удару, а в міру переміщення до розвантажувального отвору ударна дія зменшується, а стираюча - зростає. Таким чином, у млині матеріал подрібнюється помельними тілами, що відповідають крупності кусків або частинок матеріалу. Завдяки цьому в конусних млинах витрата енергії на подрібнювання менше, ніж у трубних, де всі помельні тіла піднімаються на однакову висоту.

2.2 Вібраційний млин

Вібраційні млини безперервної і періодичної дії застосовують для особливо тонкого подрібнювання матеріалу до розмірів частинок, що менше 10-20 мкм (0,01-0,02мм). По конструкції вібраційні млини класифікуються на інерційні й ексцентрикові.

В інерційних млинах (рис. 2.5) корпус вібратора (1), що опирається на пружини (3) і встановлений на косинцях, під дією сил інерції неврівноважених обертових мас - дебаланса (вал 2) є ексцентричним стосовно осі обертання. Дебаланс (2) з'єднаний з валом електродвигуна (4). Млин і електродвигун установлені на рамі, що опирається на амортизатори.

Рисунок 2.5 - Інерційний вібраційний млин: 1 - корпус; 2 - дебалансний вал; 3 - пружини; 4 - електродвигун

При роботі млина відбувається коливальний рух корпуса млина з кульовим завантаженням і матеріалом. Траєкторія руху точок корпуса має форму еліпса, що наближається до окружності.

Переваги: млини можуть подрібнювати м'які і тверді матеріали, у подрібнюванні беруть участь всі помельні тіла. Мають високий коефіцієнт заповнення. Дають гарне змішування. Недоліки: недосконалість конструкції, низька продуктивність до 3 т/год, можливість ефективного здрібнювання лише при певній крупності вихідного матеріалу.

В ексцентрикових вібромлинах (рис. 2.6) корпус (1) своїми підшипниками (2) надітий на ексцентрикову частину вала (3), при обертанні якого кожна точка робить коливальні кругові рухи з радіусом, що дорівнює ексцентриситету вала. Для зрівноважування системи на шийках ексцентрикового вала монтуються противаги (4).

До основних факторів, що впливають на роботу вібромлинів, відносяться: частота й амплітуда коливань, форма, розміри і матеріал помельних тіл, ступінь заповнення млина помельними тілами і матеріалом, величина часток вихідного продукту, спосіб подрібнювання, спосіб роботи.

Рисунок 2.6 - Ексцентриковий вібраційний млин: 1 - корпус; 2 - підшипник; 3 - вал; 4 - противага; 5 - електродвигун; 6 - пружини

Коефіцієнт заповнення помельними тілами вібраційних млинів найбільший у порівнянні з іншими млинами (0,75-0,85). Найбільш ефективним вважається помел при подрібнюванні матеріалу з вихідним розміром часток 1-2 мм: при сухому помелі - до розміру 85-5 мкм і при мокрому помелі - до розміру 5-0,1 мкм. Сухий спосіб подрібнювання матеріалів у вібраційних млинах до величини 5-10 мкм вважається більш ефективним. Однак більш тонкого подрібнювання легше досягти при мокрому способі.

2.3 Струминні млини

Струминні млини призначені для надтонкого подрібнювання крихких матеріалів з розмірами зерен менш 5 мм до зерен 10 - 40 мкм. У млинах струминного типу кінетична енергія передається частинкам матеріалу, що подрібнюється, потоком стисненого повітря, перегрітої пари, а подрібнювання здійснюється або при зіткненні зустрічних потоків частинок матеріалу, або при їхньому ударі об відбійну плиту.

По виду енергоносія струминні млини розділяють на повітроструминні і пароструминні.

Струминний млин з вертикальною кільцевою камерою (рис. 2.7) використовується для подрібнювання матеріалів до фракції менш 1 мкм.

Рисунок 2.7 - Струминний млин с вертикальною кільцевою камерою:

1 - живильник; 2 - труба; 3 - дифузор; 4 - система сопел; 5 - камера млина; 6 - трубопровід

Матеріал подається живильником (1) по трубі (2), надходить у дифузор (3) і стисненим повітрям вноситься в камеру млина (5). Енергоносій подається через систему сопел (4) у нижню частину камери під певним кутом, щоб викликати циркуляцію повітря в кільцевій камері. Подрібнювання матеріалу відбувається в результаті зіткнення часток у точках перетинання струменів і у вихрах турбулентного потоку. У верхній ділянці камери матеріал розділяється по крупності під дією відцентрових сил, що виникають при русі струменя по криволінійній ділянці

Важкі, більш крупні частинки, відкидаються до зовнішньої сторони камери, втрачають швидкість і падають по правому стволу, де знову попадають у зону подрібнювання. Дрібні частинки крізь жалюзі виносяться потоком газу по трубопроводу (6) в осаджувальні пристрої.

У струминному млині із плоскою помельною камерою (рис. 2.8) енергоносій надходить по трубопроводу (1) у колектор (2) і далі через сопла (3) у помельно-роздільну камеру (4).

Введення енергоносія в помельну камеру здійснюється під деяким кутом для забезпечення багаторазового перетинання струменів. Матеріал, що подрібнюється, подається в помельну камеру по трубі (6), підхоплюється струменями і подрібнюється при перетинанні струменів у вихрах.

У міру здрібнювання доцентрові сили починають перевищувати відцентрові, частинки в потоці газів будуть переміщуватися в центральну частину камери й потраплять у кільцевий зазор між трубками (5) і (7), де утвориться сильний низхідний потік газів.

Рисунок 2.8 - Струминний млин з плоскою помельною камерою:

1 - трубопровід; 2 -колектор; 3 - сопло; 4 - помольно-роздільна камера; 5,7 - трубки; 6 - труба; 8 - приймач

Близько 80% частинок викидається цим потоком у приймач (8), а інші виносяться в циклони. Таким чином, при помелі одержують матеріал двох фракцій.

Для тонкого подрібнювання матеріалу до фракції менш 60 мкм використовується ежекторний струминний млин протитечійного типу. В цих млинах матеріал з бункерів через ежектори надходить у розгінні трубки, де підхоплюється енергоносієм (повітря або перегріта пара), що подається по трубі під тиском, і виноситься в помельну камеру. Подрібнювання відбувається в результаті зіткнення частинок у зустрічних потоках. Подрібнений матеріал і відпрацьований енергоносій направляються в класифікатор.

Недоліки струминних млинів: значні енерговитрати і втрати тонких фракцій матеріалу з відхідними газами.

Размещено на Allbest.ru