2.6. Вибрационные мельницы

В последнее время промышленное применение получают мельницы с большей скоростью приложения разрушающих усилий, чем у барабанных мельниц. К ним относятся вибрационные, центробежные, струйные и другие измельчители. Удельная производительность этих мельниц в несколько раз выше, чем вращающихся шаровых, однако из-за большой энергонапряженности конструкции они применяются только при малых производительностях либо для тонкого измельчения отдельных партий материала. При увеличении их габаритов для переработки потоков материала большой производительности надежность конструкции резко снижается, и мельницы выходят из строя.

Вибрационная мельница представляет собой камеру, заполненную загрузкой, состоящей из обрабатываемого материала, измельчаемого материала и специальных мелющих тел (шары, цилиндры, стержни, валки). Загрузке сообщается движение посредством периодического вибрационного сотрясения камеры и (или) расположенных в ней специальных тел. В результате этого возникает относительное движение частиц загрузки, в зонах их контакта создаются высокие механические напряжения, которые приводят к разрушению измельчаемого материала.

В зависимости от условий обработки, типа и свойства обрабатываемого материала, характеристик мелющих тел и среды, параметров процесса в вибрационных мельницах реализуются различные технологические операции: измельчение, деструкция, уплотнение материалов, поверхностная обработка и т.п.

Вибрационные мельницы различаются на два основных вида: мельница с подвижной (вибрирующей) и неподвижной рабочей камерой. В последней загрузке сообщается движение посредством специальных вибрирующих поверхностей.

В последнее время вибрационные мельницы стали применяться на операции мокрого измельчения угля при приготовлении водоугольного топлива.

2.7. Кинетика измельчения

Проблеме составления оптимального гранулометрического состава для водоугольных суспензий посвящено значительное число работ. При этом наиболее технологически приемлемо и технически доступно получение бимодального гранулометрического распределения частиц угля, т.е. такого распределения, при котором в дисперсной системе содержится только две фракции - крупная и мелкая, а промежуточная отсутствует. Безусловно, получение в чистом виде бимодального распределения угольных частиц сопряжено со значительными технологическими и техническими трудностями. Поэтому, как правило, при производстве ВУТ в промышленных масштабах рассматривают возможность и добиваются получения только близкого к бимодальному гранулометрического распределения.

Влияние параметров гранулометрического распределения частиц твёрдой фазы на реологические характеристики дисперсных систем изучали многие авторы. Можно утверждать, что при фиксированной доле твёрдой фазы оптимальным гранулометрическим составом является близкий к бимодальному, в этом случае достигается более плотная упаковка твердых частиц полидисперсной системы.

Для управления процессом измельчения материала в мельнице и подбора условий наивыгоднейшей её работы необходимо знать, как протекает данный процесс во времени, т. е. знать его кинетику.

Крупность измельченного материала контролируется при помощи контрольного сита, размер отверстий которого соответствует предельной крупности измельчения. Зерна, прошедшие через отверстия сита, образуют готовый продукт. Остаток на контрольном сите представляет собой недоизмельченный крупный класс.

Исходный материал, подлежащий измельчению, может состоять исключительно из зерен крупного класса либо из смеси зерен крупного класса готового продукта.

Исследование протекания процесса измельчения материала во времени проводят следующим образом:

1. при работе лабораторной мельницы, в которой измельчаются отдельные навески материла в течение фиксированных промежутков времени, отбираются через определенные интервалы времени пробы измельченного материала;

2. определяют в пробах гранулометрический состав;

3. по полученной массе (выходу) крупного класса строят кривые, изображающие зависимость массы (выхода) остатков крупного класса на контрольном сите от продолжительности измельчения.

Эти графики показывают закономерное уменьшение содержание крупного класса в измельченном материале.

Вид кривых зависит от свойств измельчаемого материала и условий измельчения. Поэтому исследование кривых - основа изучения кинетики измельчения в мельницах.