Дробление

Дробление плотного сырья производят в несколько стадий. В среднем в результате крупного дробления получают продукт зернистостью от 100. до 150 мм и больше, после среднего дробления зернистость материала колеблется в пределах от 100 до 10-12 мм в поперечнике, а после мелкого - от 100 до 3-10 мм.

Тип дробилок и схему дробления выбирают в соответствии с требуемой степенью измельчения, и свойствами измельчаемых материалов. Для крупного и отчасти среднего дробления твердых материалов используют щековые дробилки. Валковые дробилки используют для среднего и мелкого дробления мела, известняка, мергелей, глин, угля, клинкера и тому подобных материалов. Поверхность валков может быть гладкой, рифленой, зубчатой и винтовой. Дробилки с гладкими валками могут дать сравнительно мелкое измельчение - до 2-5 мм.

Если валковую дробилку используют одновременно и как камневыделительную машину, то один из ее валков снабжен винтовой нарезкой. Дезинтеграторные валковые дробилки характерны тем, что диаметр валков и скорость вращения их различны. Степень измельчения в валковых дробилках при средней величине угла захвата в 25º достигает для твердых материалов 3-4 и мягких - 10-15. Окружная скорость в быстроходных зубчатых валках для мягких материалов доходит до 5 м/с, а в тихоходных дробилках, используемых для дробления твердых материалов, составляет не более 2 м/с.

Степень измельчения характеризуется отношением поперечника наибольших кусков материала, поступающего в дробилку, к максимальному поперечнику раздробленных кусков.

Молотковые дробилки работают по принципу удара. В них материал разбивается на мелкие куски молотками, шарнирно закрепленными в крестовинах, насаженных на быстро вращающийся вал. Степень измельчения однороторных молотковых дробилок составляет около 12, двухроторных - от 15 до 30. Молотковые дробилки могут быть использованы как для первичного, так и для вторичного дробления горных пород высокой и средней твердости, а также сухих глин. Конусные дробилки используют для крупного (от 1500 до 50-200 мм), среднего (от 75-300 до 15-50 мм) и мелкого (от 35-70 до 3-15 мм) дробления. Степень крупного дробления составляет 5-6, среднего - 6-8 и мелкого - 8-15 при среднем угле захвата, равном около 22º. В отдельных случаях последний может быть увеличен до 27-30º.

Помол. В производстве минеральных вяжущих веществ тонкому помолу подвергают как сырьевые материалы, из которых получают вяжущие вещества, так и продукты обжига. Сырьевые материалы измельчают при производстве строительного гипса, портландцемента, смешанных цементов и активных минеральных добавок. Продукты обжига сырьевых материалов и сырьевых смесей размалывают в производстве гипсоангидритового цемента, эстрихгипса,-каустических доломита и магнезита, портландцементного клинкера, глиноземистого цемента несмешанных цементов. Помол может проводиться сухим и мокрым способами. Тонкость помола нормируется в каждом отдельном случае соответствующими техническими условиями.

В производстве строительного гипса гипсовый камень размалывается в шахтных, аэробильных и роликовых мельницах. В производстве цементов тонкому помолу подвергают мергели, мергелистые глины, известняки, глины и корректирующие добавки. Размалывают их преимущественно в шаровых мельницах различных конструкций, предназначенных как для сухого, так и для мокрого помола.

Продукты обжига сырьевых материалов и сырьевых смесей (негашеная известь, портландцементный клинкер и др.) размалывают преимущественно в сухом виде в шаровых мельницах или в вибромельницах. Глинистые материалы в некоторых случаях доводят до требуемой степени измельчения путем разбалтывания в воде в специально предназначенных для этой цели болтушках.

Шахтные, аэробильные и роликовые мельницы, используемые в гипсовом производстве, представляют собой аппараты, в которых наряду с помолом производится и сушка размалываемого материала.

Шахтная мельница состоит из молотковой дробилки, представляющей собой быстро вращающийся (730-960 об/мин) ротор с кольцами, на которых шарнирно укреплено от 44 до 90 молотков. Над мельницей расположена прямоугольная металлическая шахта высотой от 9 до 14 м. На высоте 1 м от помольной камеры расположена течка, через которую в мельницу поступает предварительно раздробленное средним дроблением сырье. Попадая на быстро вращающийся ротор, оно размалывается. Непрерывно поступающие под ротор мельницы нагретые до 200-250º С газы уносят с собой измельченный продукт помола в шахту, где он подсушивается, а затем попадает в осадительную камеру. Крупные частицы, которые не могут быть удержаны во взвешенном состоянии в шахте, выпадают из общего потока и возвращаются в мельницу на повторный помол. Скорость движения газов в шахте составляет 5-6 м/с. Температура их на выходе из мельницы равна примерно 80ºС. Тонкость помола, характеризуемая остатком на контрольном сите (900 отв. на 1 см²), составляет примерно 4-7%. Регулируется она скоростью движения газов в шахте.

Аэробильная мельница работает по тому же принципу, что и шахтная. Размалывающим узлом ее является ротор, состоящий из двух дисков, к которым прикреплены била; ротор вращается со скоростью 150 об/мин. Под ротор непрерывно подаются нагретые до 300-400º С газы, которые уносят тонкоизмельченный продукт через вертикальную трубу в сепаратор, а затем в осадительную камеру. Производительность шахтной мельницы составляет от 7 до 12 т/ч, а аэробильной мельницы - от 4 до 6 т/ч.

Тонкий помол сырьевых материалов и продуктов обжига осуществляется в многокамерных шаровых мельницах, а иногда и в вибромельницах.

Многокамерные шаровые мельницы представляют собой длинный (от 11 до 15 м) цилиндрический (диаметр от 2 до 3,2 м) горизонтально расположенный металлический барабан, разделенный внутри стальными перфорированными перегородками на три, четыре и даже пять камер. Боковые стороны его закрыты торцевыми крышками. Последние снабжены полыми цапфами, через которые осуществляется с одной стороны питание мельницы, а с противоположной - ее разгрузка. В то же время полые цапфы служат опорами барабана, скорость вращения которого составляет 19,5-22 об/мин. Внутри мельница выкладывается броневыми плитами из марганцевистой стали. Плиты прикреплены к корпусу болтами. В первой камере броневые плиты имеют уступы, в остальных камерах гладкие. Внутренние перегородки, отделяющие одну камеру от другой, изготовляют также из марганцевистой стали. В конце мельницы ставят перфорированную перегородку, задерживающую мелющие тела и пропускающую только размолотый материал, который лопатками, помещенными между перегородкой и торцевой крышкой мельницы, подается в полую цапфу и через нее выгружается наружу. Мелющими телами служат стальные шары диаметром от 100 до 20 мм и цильпебс (цилиндрики) диаметром 15-20 мм, длиной 20-35 мм. Размеры мелющих тел меняются в зависимости от свойств размалываемого материала. В первую камеру загружают наиболее крупные шары d = 60-100 мм, во вторую помельче - d = 30-60 мм, в третью еще мельче - d = 20-30 мм, в остальные камеры загружают стальные цилиндрики d = 20-25 мм и d=5- 20 мм. Количество мелющих тел составляет 25-32% от общего объема мельницы. Износ мелющих тел периодически восполняется. Живое сечение каждой перегородки в мельнице должно составлять в среднем 0,2-0,3 м². Шаровая мельница, работающая по замкнутому циклу, непосредственно соединяется с сепаратором, куда поступают продукты размола. В сепараторе крупные частицы отделяются от мелких и возвращаются в мельницу на повторный помол, мелкие поступают в складские силосы. Мельницы, работающие по замкнутому циклу, дают более однородный продукт помола.Нормальная работа мельниц зависит от ряда факторов, среди которых доминирующее значение имеют рациональный подбор мелющих тел по их величине, степень заполнения камер этими телами, правильный подбор броневых плит, которыми футеруется внутренняя поверхность мельниц.

Равномерность питания размалываемым материалом и постоянство его зернистости при сухом помоле обеспечивается охлаждением мельниц и размалываемого материала, аспирацией холодного воздуха и вспрыскиванием в последнюю камеру мельницы холодной воды в количестве 1-2% от массы размалываемого материала, введением интенсификаторов помола, называемых поверхностно-активными веществами (ПАВ).

К интенсификаторам помола относят сульфитно-спиртовую барду (ССБ), мылонафт, петролатум, триэтаноламин, контакт Петрова, уголь и некоторые другие вещества. Будучи введены в размалываемое вещество в количестве 0,02-0,5%, они повышают интенсивность помола, способствуют уменьшению слипаемости размолотых частичек и снижают налипание их на мелющие тела.

Вибромельницы и струйные мельницы из-за малой производительности промышленного значения пока не имеют.

Предварительное измельчение мягких материалов, таких, как глина, мел, производят в болтушках, они представляют собой круглые или многогранные бассейны. В центре бассейна устанавливают в вертикальном положении вращающийся вокруг своей оси вал с укрепленными на нем крестовинами. К крестовинам подвешены грабли (бороны) с зубьями. Во время вращения грабли разбивают и перемешивают с водой, подаваемой в болтушки, материал, при этом он распускается в воде и образует водную суспензию. Каменистые примеси выпадают на дно болтушки, их периодически удаляют из нее. Водную суспензию в дальнейшем перекачивают в шаровые мельницы для совместного мокрого помола с другими более плотными материалами. Размеры болтушек колеблются в довольно широких пределах. Они составляют по диаметру 5- 10 м, по высоте - 2,5-3,5 м и по объему от 45 до 85 м³. Производительность болтушек в среднем составляет от 20 до 40 т шлама в 1 ч.

Гомогенизация и усреднение сырьевых смесей происходит при совместном мокром помоле составляющих их сырьевых материалов в шаровых мельницах, а также в болтушках и шламбассейнах. При раздельном сухом помоле сырьевые материалы после соответствующей дозировки смешивают в шнековых смесителях или в мешалках других конструкций.