Теория помола материалов

Теория помола в шаровых мельницах

Для тонкого измельчения наиболее широко применяют так называемые шаровые мельницы, в которых продукт обрабатывается шарами, находящимися вместе с ним в полом вращающемся барабане.

Принцип действия. В шаровых мельницах измельчение материала происходит под действием ударов падающих стальных или кремниевых шаров и путем истирания его между шарами и внутренней поверхностью корпуса мельницы.

Если шаровую мельницу, наполненную шарами, привести во вращение, то вследствие трения между стенкой мельницы и шарами последние поднимаются в направлении вращения до тех пор, пока угол подъема не превысит угла их естественного откоса, после чего они скатываются вниз.

Рис. 1. Схема перемещения шаров в мельнице.

Размер и вес шаров. Вес шаров должен быть достаточен для того, чтобы они могли измельчать наибольшие куски загружаемого материала. Но поскольку шары падают с разной высоты, весьма трудно выполнить точный расчет производимой ими работы.

Для эффективной работы шаровых мельниц необходимо соблюдать правильное соотношение между величиной шаров и кусков загружаемого в мельницу материала.

Если в измельчаемом материале много больших кусков, которые в мельнице не размалываются, то они будут постепенно накапливаться между шарами и, наконец, приостановят работу мельницы.

В этих случаях необходимо уменьшить размер кусков исходного материала или увеличить размеры шаров, но в последнем случае уменьшается рабочая поверхность мельницы, что ведет к понижению ее производительности.

Степень заполнения барабана шарами также влияет на производительность мельницы и эффективность размола, так как при слишком большом заполнении поднимающиеся шары сталкиваются с падающими. Обычно наибольшее заполнение барабана шарами не должно превышать 30-35% его объема.

Производительность и потребная мощность. Производительность шаровых мельниц зависит от величины диаметра барабана и соотношения между диаметром и длиной барабана.

При малой длине барабана помол получается более грубым и для достижения необходимой тонкости помола приходится возвращать большое количество материала из сепаратора в мельницу, что приводит к ее перегрузке.

Производительность мельницы зависит также от многих других факторов: заполнения барабана шарами, их размера, формы брони, числа оборотов барабана, тонкости размола, влажности и крупности измельчаемого материала, своевременности удаления готового продукта.

Положительными качествами шаровых мельниц являются:

• универсальность, т. е. возможность измельчения самых различных материалов, и высокая производительность;

• неизменность заданной тонкости помола при определенной производительности мельницы в течение длительного периода времени (с периодическим добавлением шаров для компенсации их износа);

• надежность и безопасность работы, простота обслуживания.

Шаровые мельницы могут работать без магнитного сепаратора, так как попадание в мельницу посторонних металлических предметов не опасно; кроме того, в них можно сочетать размол с сушкой горячим воздухом.

Шаровые мельницы имеют следующие недостатки:

• громоздкость и большой вес;

• большой удельный расход электроэнергии на измельчение;

• шум во время работы.

Конструкция шаровых мельниц. В зависимости от конструкции барабана различают шаровые мельницы:

• цилиндрические;

• трубчатые;

• конические.

По методу выгрузки готового материала различают:

• мельницы со свободным выходом измельченного материала через пустотелую цапфу;

• мельницы с выгрузкой по всей длине барабана через цилиндрическое сито;

• мельницы с внешней системой сепарации, в которых готовый продукт отделяется от недомолотого материала в сепараторах, вне мельничного барабана.