Оборудование для подготовки материалов для подготовки

3 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ МАТЕРИАЛОВ

Для подготовки сырья и вспомогательных материалов к после- дующей переработке и доведения готовой продукции до требований норм применяется разнообразное оборудование: дробилки, мельницы, грохота, сита, смесители, питатели и т. д. Выбор этого оборудования определяется свойствами перерабатываемых материалов и требова- ниями к обработке.

3.1 Дробилки и мельницы

Дробление и размол- это процессы механического измельчения твердых веществ. В результате увеличивается поверхность обрабаты- ваемого материала. Применение твердых материалов, раздробленных на мелкие куски (путём дробления) или измельченных в порошок (пу- тём размола), позволяет значительно ускорить растворение, обжиг, хи- мическое взаимодействие, т. е. различные процессы, скорость которых повышается с увеличением поверхности участвующих в них твердых веществ.
В зависимости от начального (d_н) и конечного (d_к) размера наи- больших кусков условно различают следующие виды измельчения:

Измельчение Крупное (дробление)	dн, мм 1540-150	dк, мм 250-40
Среднее (дробление)	250-40	40-6
Мелкое (дробление)	25-3	6-1
Тонкое (размол)	10-1	1-7510^-3
Сверхтонкое (размол)	12-0,1	7510^-3- 110^-4

Машины для измельчения (дробления и размола) делят на дро- билки и мельницы.
Мельницами называют машины для тонкого и сверхтонкого из- мельчения, дробилками – машины для крупного, среднего и мелкого дробления. Такое деление является условным.
Классификация машин для измельчения по конструктивным осо- бенностям приведена на рисунке 3.1.

Ударно-центробежные дробилки и мельницы

Барабанные мельницы

Тонкое измельчение

Виды измельчения Типы машин

Сверхтонкое изме- льчение

Ролико-кольцевые мельницы

Вибрационные мельницы и дробилки

Струйно-вибрационные мельницы

Коллоидные мельницы
Рисунок 3.1 – Классификация машин для измельчения материала
В неорганической технологии используются следующие основ- ные способы измельчения материала:

1. 
   раздавливание;
   
2. 
   раскалывание;
   
3. 
   истирание;
   
4. 
   удар.
   

В некоторых случаях применяют измельчитель истирающе- раздавливающего и ударно-истирающего действия.
В измельчителях раздавливающего действия тело под действием нагрузки деформируется по всему объему, и когда внутренее напряже- ние в нем превысит предел прочности сжатию, оно разрушается. К та- ким измельчителям относят гладковалковые дробилки и роликоколь- цевые мельницы.
Измельчение материала раскалыванием и размалыванием осуще- ствляют действием на тело сосредоточенных нагрузок, вызывающих местные разрушающие напряжения. Раскалывание и размалывание, по сравнению с раздавливанием, требует меньших усилий для разрушения материала и меньших энергетических затрат на единицу измельчаемо- го вещества. Достоинством этого способа является также снижение выхода мелких фракций, в результате чего образуется более однород- ный по размерам продукт. К измельчителям раскалывающего и раздав- ливающего действия относят щековые и конусные дробилки.
В измельчителях ударного действия разрушение материала проис- ходит вследствие динамических нагрузок. Они возникают при падении измельчающих тел на материал, при столкновении измельчающего тела с материалом в полете летящего материала с неподвижной поверхностью и при столкновении в полете самих измельчаемых частиц друг с другом. К измельчителям ударного действия относят молотковые дробилки, шаро- вые, стержневые и струйные мельницы.
При дроблении куски твердого материала подвергаются сначала объемной деформации, а затем разрушаются по ослабленным макро- и микротрещинам и сечениям с образованием новых поверхностей. Кус- ки продукта дробления ослаблены трещинами значительно меньше ис- ходных. Поэтому с увеличением степени измельчения возрастает удельный расход энергии на измельчение. На практике, руководству- ясь принципом “не дробить ничего лишнего”, из материала предвари- тельно удаляют частицы с размером, до которого материал будет дове- ден на данной стадии. Работа (А), затрачиваемая на измельчение, рас- ходуется на объемную деформацию разрушаемых кусков (частиц) и на образование новых поверхностей.
А = аV + F , (3.1)
где а – работа деформирования единицы объема твердого тела, Дж/м³;
V – изменение объема твердого тела, м³;
- работа образования единицы новой поверхности, Дж/м²;
F – площадь вновь образованной поверхности, м².
При дроблении крупных кусков с малой степенью измельчения можно пренебречь работой образования новой поверхности.
Тогда:
А = аV .
При высокой степени измельчения сравнительно мелких зерен можно пренебречь работой деформирования, т.к. она будет очень мала по сравнению с работой образования новой поверхности:

А = F .

Работу образования новой поверхности можно было бы умень- шить, если бы удалось снизить значение . Такой эффект наблюдается при мокром помоле.
Под влиянием внешних усилий еще до видимого разрушения в зоне деформации возникают зародышевые микротрещины. При устра- нении внешних усилий они под влиянием молекулярных сил сцепле- ния способны к смыканию.
При мокром помоле жидкость, проникая в микротрещины и ад- сорбируясь на поверхности, образует сольватные слои, которые оказы- вают расклинивающее действие. Причем, чем меньше зазор между твердыми поверхностями, тем сильнее расклинивающее действие. Из- вестно, что разрушение твердых тел в жидкостях идет тем легче, чем больше энергия (теплота) смачивания (адсорбции). Соответственно этому гидрофильные тела (кремнезем, карбонаты, силикаты и т.д.) лег- че разрушаются в воде, чем в неполярных жидкостях.
При дроблении в качестве «понизителей твердости» могут быть использованы некоторые ПАВ. Например, добавление в размалывае- мое вещество 0,01-0,002 % этаноламинов, алкилсульфатов или сульфа- нола позволяет снизить расход электроэнергии или увеличить произ- водительность мельниц на 20-30 %.