Млини для надтонкого подрібнення
Вібраційні млини.Вібраційний млин, принципова схема якого наведена на рис. XVIII-16, являє собою циліндричний або коритоподібний корпус 1, приблизно на 80% свого об'єму завантажений кулями (іноді стрижнями)2.Корпус наводиться в коливальний рух валом3,з дебалансом (в млинах інерційного типу) або ексцентриковим валом у гіраційних млинах.
Мал. XVIII-16. Схема вібраційного млина інерційного типу:
1 - корпус; 2-мелючі тіла,3- дебалансний вал;4- пружна опора.
При обертанні неврівноваженої маси валу (вібратора)3зі швидкістю від 1000 до 3000хв-1корпус 1 із завантаженими в нього кулями і подрібнюваним матеріалом здійснює коливальний рух по еліптичної траєкторії в площині перпендикулярної осі вібратора. Тілі тіла при цьому обертаються навколо власних осей, а весь вміст корпусу приводиться в планетарний рух у бік, зворотну напрямку обертання вібратора. Матеріал інтенсивно подрібнюється під дією частих зіткнень тіл, що мелють, і стиранням. Корпус встановлюється на пружні опори (ресори або циліндричні пружини)4і дерев'яні підкладки, що запобігають передачі вібрацій основи млина.
Вібраційні млини використовують для сухого та мокрого подрібнення періодичним та безперервним способами. Застосування вібраційних млинів найбільше ефективно для надтонкого подрібнення матеріалів невеликої твердості з розмірами зерен від 1-2ммдо менше 60мк. Вібраційні млина можна використовувати і для тонкого подрібнення, але при цьому їх ефективність не перевищує ефективності звичайних кульових млинів.
Порівняно з кульовими барабанними млинамивібраційні млини мають велику енергонапруженість і продуктивність (в розрахунку на одиницю об'єму барабана). Висока енергонапруженість при малій зовнішній поверхні корпусу вібраційного млина призводить до сильного підвищення температури в ньому. Тому вібраційні млини не застосовуються для подрібнення матеріалів з низькими температурами розм'якшення та плавлення.
Подрібнення у вібраційних млинах має низку істотних переваг. Внаслідок інтенсивного ударно-стираючого впливу на матеріал дуже швидко досягається висока дисперсність продукту подрібнення. Частинки матеріалу в млині вібрують у зваженому стані, не злипаються і не спресовуються. Цим забезпечується велика однорідність розмірів частинок подрібненого матеріалу.
Відносно низька продуктивність (корпус приблизно на 80% заповнений тілами, що мелють), швидкий знос тіл, що мелють, важкі умови роботи (вібрація) підшипників невигідно відрізняють вібраційні млини від млинів інших типів для надтонкого подрібнення.
Струменеві млини.У струменевих млинах енергія, необхідна для подрібнення матеріалу, повідомляється струменем енергоносія (повітря, перегрітої пари, інертного газу), що подається з сопел зі звуковими та надзвуковими швидкостями.
Для надтонкого подрібнення застосовуються струменеві млини з плоскою та трубчастою помольною камерою.
У млині з плоскою помольною камерою (рис. ХVIII-17) енергоносій з розподільчого колектора 1 через сопла2окремими струменями надходить у помольно-розділову камеру3.
Осі сопел розташовані під деяким кутом відносно відповідних радіусів камери, внаслідок чого струмені газу перетинаються, утворюючи навколо вертикальної осі камери обертовийз окружною швидкістю 100-150 м/сек багатокутник. Матеріал на подрібнення подається інжектором 4, захоплюється струменями газу, отримує прискорення і подрібнюється під дією багаторазових зіткнень і частково стиранням частинок у точках перетину струменів. У міру зменшення розміру і маси частинки відчувають все менший вплив відцентрової сили інерції в потоці, що обертається і, подрібнившись до певного розміру, потрапляють разом з газовим потоком в кільцеву щілину між трубами5і6.У полі відцентрових сил, що виникають у низхідному вихровому потоці в трубі б, близько 80% частинок осідають на внутрішній поверхні труби і видаляються в приймач7.Найбільш дрібні частинки, що становлять
20%, відносяться по трубі5і уловлюються в додаткових циклонах і матер'яних фільтрах (на малюнку ХVIII-17 не показано).
Млин з вертикальною помольною трубчастою камерою (рис. ХVIII-18) являє собою замкнутий трубчастий контур 1, в нижню частину якого через систему сопел2надходить енергоносій. Матеріал на подрібнення подається за допомогою інжектора3.Сопла встановлюють попарно таким чином, щоб кожна пара струменів перетиналася у вертикальній площині на деякій відстані від протилежної стінки труби.
Мал. ХVІІІ-17. Схема струминного млина з плоскою помольною камерою:
1 - колектор енергоносія; 2-сопла, 3 - помольна камера.4 -інжектор; 5 - вихлопна труба; 6 -осаджувальна труба; 7-приймач.
Мал. ХVІІІ-18. Схема струминного млина з трубчастою помольною камерою:
1 - трубний контур. 2-сопла;3-інжектор.4, 5 -коліна труби. 6 - жалюзійний пилерозділювач; 7 - вихлопна труба
Для створення додаткової циркуляції газусопла розташовують під деяким кутом до вертикальної площини. Як і в плоскій помольній камері, матеріал подрібнюється при багаторазових зіткненнях частинок в точках перетину струменів і вихровому в загальному потоці. Поділ подрібненого матеріалу по крупності частинок відбувається в полі відцентрових сил при поворотах потоку в колінах4та5труби. Великі частинки відкидаються до зовнішньої стінки труби і правою вертикальною трубою знову потрапляють у зону подрібнення. Дрібні частинки, що рухаються біля внутрішньої стінки труби, виходять разом з енергоносієм через жалюзі6інерційного пилоподілювача в трубу7і далі у зовнішню систему уловлювання (циклони та фільтр матер'яний). У пилерозділювачі великі частинки, що мають відносно більшу кінетичну енергію, відбиваються лопатками жалюзей, а дрібніші частинки проходять між лопатками разом з газовим потоком. У порівнянні з млинами з плоскою камерою в трубчастих млинах досягається велика однорідність подрібненого продукту.
Переваги струменевих млинів: висока енергонапруженість і ефективність подрібнення, відсутність деталей, що обертаються, і тіл, що помелюють, можливість поєднання помелу і класифікації з сушінням, окисленням, відновленням та іншими технологічними процесами. Недоліки: велика витрата енергоносія і, отже, висока енергоємність процесів, необхідність рівномірного живлення матеріалом та підтримання постійного аеродинамічного режиму роботи млина.
Струменеві млини, як дуже енергоємні апарати, застосовують в основному для надтонкого подрібнення дорогих продуктів (наприклад, двоокису титану, карбіду кремнію, капрону та ін). І тут витрати на подрібнення не позначаються помітно вартості товару.