2.2.14. Планетарные мельницы
Планетарные мельницы относят к высокоэнергетическим мельницам и обычно применяют для тонкого и сверхтонкого помола.
В планетарных мельницах барабаны с мелющими шарами вращаются вокруг собственной оси и общего центра (как планеты). Помолы в мельницах могут быть сухими или мокрыми. В периодических мельницах можно проводить и сухой, и мокрый помолы. У промышленных планетарных мельниц свои конструкции для мокрого или сухого помола. Лабораторные планетарные мельницы обычно периодического действия, а промышленные – непрерывного. В лабораторных периодических планетарных мельницах оси мелющих барабанов обычно располагают вертикально, в промышленных непрерывных – горизонтально. Центробежные силы на шары до 40 g (g – ускорение свободного падения). В лабораторных мельницах исходный порошок имеет размер частиц <0,5 мм, в промышленных – до 7 мм.
В качестве примера будут рассмотрены принципы работы промышленной планетарной мельницы непрерывного действия для мокрого помола.
2.2.15. Промышленная планетарная мельница мокрого помола
Промышленная мельница мокрого помола. Планетарное вращение со скоростью 366 об/мин, вращение мелющих барабанов – 725 об/мин. Производительность 5т/ч.
Загрузка исходного материала в виде шликера с размером частиц <0,5 мм сбоку.
Разгрузка с противоположного бока из рабочего барабана в виде шликера, содержащего измельченный порошок.
Рабочая камера
Мелющие цилиндры (4 штуки) расположены параллельно и вращающаются вокруг собственных осей и одной общей оси. Из–за возникновения больших центробежных сил шаров мало, а футеровка тонкая.
Основные способы измельчения – истирание, удар.
Перемещение измельчаемого материала: исходный порошок в жидкости (Ж + П) по осевому отверстию в центральном вале, вокруг которого вращаются 4 мелющих барабана (верхний рисунок, стрелка слева); трубы, соединяющие барабаны с осевым отверстием; мелющий барабан, вращающийся вокруг своей оси (измельчение шарами); измельченный порошок в жидкой среде (Ж + ИП) поступает в трубы, соединяющие барабаны с осевым отверстием в центральном вале; далее Ж + ИП поступает по трубе в устройство для отделения порошка от жидкости, например, сепаратор.
+ высокая производительность,
+ эффективное измельчение (для оксидов железа – 3% от энергетических затрат обычной шаровой мельницы),
+ сверхтонкое измельчение,
+ компактность,
+ малое загрязнение при сухом помоле,
+ не требуют фундаментов.
– высокая цена,
– сложное устройство мельницы и. особенно, узлов загрузки и разгрузки,
– слабая регулировка процесса измельчения,
– сложность ремонта,
– подшипники редуктора постоянно перегружены, поэтому барабаны приходится облегчать за счет футеровки, что приводит к частой и трудоемкой ее замене,
– при сухом измельчении требуется мощная система аспирации и система охлаждения масла,
– частая замена шаров и футеровки,
– малый размер исходного порошка.
2.2.16. Тенденции совершенствования мельниц
1. Автоматизация, микропроцессоры, компьютеры. Компьютеры обеспечивают оптимизацию работы машины, получение, обработку и хранение статистических данных о выпускаемой продукции, работе узлов агрегата и т.д., самодиагностику работы узлов машины.
2. Совершенствование систем смазки.
3. Переход от подшипников скольжения (мощных, простых, но с повышенным трением к подшипникам качения (сложным, но с пониженным трением. Применение подшипников на воздушной подушке (мельницы «МЦ»).
4. Уменьшение шума и пыли. Эффективные прокладки, защитные кожуха. Эффективным способом является применение пены (вода + ПАВ в кожухе). Пена эффективно поглощает шум и улавливает пыль, но надо решать проблему ее последующей утилизации.
5. Устранение или уменьшение вибрационных нагрузок на детали машины и фундамент.
6. Совершенствование материалов и конструкций футеровок, рабочих органов и мелющих тел.
Высказана идея по совершенствованию работы шаровых трубомельниц. Внутреннюю поверхность барабана первой камеры футеруют чередующимися прокатными брусьями высокого и низкого профилей. Профили захватывают мелющие тела и заставляют их летать, т.е. реализуется водопадный режим, в то время как мельница работает в каскадном режиме. Циклическое чередование ударного и истирающего режимов повышает эффективность помола.
Пытаются использовать для измельчения электровзрыв – электродуга в воде между электродами. Возникают ударные волны большой силы. Энергия подводится столь быстро, что система (измельчаемый материал) не успевает ее рассеивать и вынуждена тратить на разрушение материала. Эффективность измельчения оказывается примерно в 29 раз выше, чем в трубомельнице.