Конструкции дробилок и мельниц.

Для крупного дробления применяют щековые и конусные дробилки, в которых материал с размером кусков не более 1500 мм измельчается под действием на него в основном раздавливающих и раскалывающих усилий до кусков размером — (300 — 100) мм.

Щековые дробилки.

В щековой дробилке (рис. 1) материал измельчается путем раздавливания в сочетании с раскалыванием и изгибом между неподвижной 1 и подвижной 2 щеками. Подвижная щека 2 приближается (при рабочем ходе) или отходит (при холостом ходе) от неподвижной щеки 1 при вращении эксцентрикового вала 3. Во время рабочего хода происходит дробление, а во время холостого — выгрузка дробленого материала вниз под действием собственного веса. Щеке 2 движение передается шатуном 4, подвижно соединенным с эксцентриковым валом 3, и двумя шарнирно закрепленными распорными плитами — передней 5 и задней 6. Тяга 7 и. пружина 8 создают в движущейся системе натяжение и способствуют холостому ходу подвижной щеки. Путем взаимного перемещения клиньев 9 регулируется ширина выпускного отверстия и, следовательно, степень измельчения.

Конусные дробилки

Материал в конусных дробилках (рис.3) измельчается раздавливанием его при сближении поверхностей внутреннего подвижного 1 и наружного неподвижного 2 конусов.

По своему назначению конусные дробилки разделяются на дробилки крупного, среднего и мелкого дробления.

В дробилке крупного дробления (рис.3,а) крутой подвижный конус приводится в движение вокруг неподвижной оси 3 валом-эксцентриком 4 при помощи конической шестерни 5. Неподвижный конус (чаша) 2 обращен большим основанием кверху.

В дробилке среднего и мелкого дробления (рис.3,б) пологий подвижный конус 1, закрепленный на вращающемся с помощью эксцентрикового стакана 6 валу 7, расположен внутри неподвижного конуса 2 (обращенного большим основанием вниз). В момент максимального сближения дробящего конуса с чашей такой дробилки создается «параллельная зона» длиной l (рис.3,б). Ширина этой зоны определяет размер кусков дробленого продукта.

После крупного дробления материал часто подвергают дальнейшему измельчению в дробилках среднего и мелкого дробления, в которых измельчение осуществляется приблизительно от 100 мм (размер наиболее крупных кусков исходного материала) до 10 — 12 мм. Для среднего и мелкого дробления используются валковые, ударно-центробежные и описанные выше полого-конусные дробилки.

Валковые дробилки

Исходный материал поступает в валковую дробилку (рис.1), затягивается парой вращающихся навстречу друг другу гладких цилиндрических валков 1, 2 в зазор между ними и дробится в основном путем раздавливания. Валки размещены на подшипниках в корпусе 3, причем валок 1 вращается в неподвижно установленных подшипниках, а валок 2 — в скользящих подшипниках, которые удерживаются в заданном положении (в зависимости от требуемой ширины зазора) с помощью пружины 4. При попадании в дробилку постороннего предмета чрезмерной твердости подвижный валок отходит от неподвижного и предмет выпадает из дробилки (при этом устраняется возможность ее поломки).

Ударно-центробежные дробилки:

Молотковые дробилки.

Молотковая дробилка (рис.2) состоит из корпуса 1, футерованного стальными плитами 2. На вращающемся горизонтальном валу 3-насажены диски 4, между которыми шарнирно подвешены молотки 5. Материал дробится под действием ударов быстровращающихся молотков. Дробление происходит также при ударах кусков материала, отбрасываемых молотками, о плиты 2. Наконец, материал дополнительно измельчается путем удара, раздавливания и некоторого истирания на колосниковой решетке 6, через которую измельченный материал разгружается, падая вниз.

Отражательные дробилки.

Из материала, поступающего на измельчение в отражательную дробилку (рис.4), на решетке 1 отсеивается мелочь, и материал поступает на ротор 2, вращающийся с окружной скоростью 12 — 70 м/сек. Лопатками 3 ротора куски материала отбрасываются на шарнирно подвешенные отражательные щитки 4. Измельчение осуществляется ударами лопаток 3 и при ударах кусков о щитки 4. Кроме того, отраженные от щитков куски на большой скорости сталкиваются с кусками материала, отброшенными ротором, при этом происходит дополнительное самоизмельчение материала. Посредством цепной завесы 5 предотвращается вылет кусков материала из загрузочной воронки дробилки.

Тонкое измельчение материалов проводят в мельницах разных конструкций, работающих путем истирания материала или одновремен­ного воздействия ударных и истирающих усилий. Число типов и кон­струкций мельниц для тонкого измельчения весьма значительно; наиболее распространены шаровые и кольцевые мельницы. Очень тонкий помол проводят в коллоидных мельницах.

Экономичность процесса измельчения зависит не только от кон­струкции самой мельницы, но и от схемы мельничного агрегата. Поэтому рассмотрим основные схемы измельчения в мельницах.

В барабанных мельницах измельчение материала происходит внутри полого вращающегося барабана с помощью мелющих тел (шаров, стержней). Помещенный в мельницу материал разрушается под действием ударных и истирающих нагрузок. Барабанные мельницы классифицируются по форме мелющих тел— шаровые, стержневые и самоизмельчения (без мелющих тел. Преимуществами барабанных мельниц являются простота и надежность конструкции, простота регулировки степени измельчения, однородность готового продукта. К недостаткам относятся большой расход энергии (35...40 кВт ч/т), низкое использование в рабочем процессе объема барабана (35...45%), малые скорости воздействия на материал мелющих тел, значительные габариты и масса, повышенный шум при работе.

Привод мельницы состоит из электродвигателя, редуктора и зубчатой передачи. Для уменьшения пускового момента в схеме привода предусмотрена фрикционная муфта. При работе мельницы исходный материал подается в барабан через люк, измельчается в зависимости от требуемой тонкости помола в течение 5...8 ч, после чего разгружается через тот же люк. Для предотвращения выпадения из мельницы мелющих тел при выгрузке готового продукта в люк вставляется трубка с отверстиями. Такие мельницы имеют низкую производительность. Более высокую производительность помола имеют шаровые конусные мельницы непрерывного действия. В них исходный материал поступает через пустотелую цапфу в барабан, где происходит помол с помощью мелющих тел. Измельченный материал проходит через отверстия в приемник, откуда ссыпается в сепарирующие установки. Недоизмельченный материал поступает в барабан через цапфу и подвергается повторному помолу. Барабан вращается от электродвигателя через шестерню и зубчатый венец.

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

С увеличением скорости вращения мельницы будет возрастать центробеж­ная сила и соответственно увеличиваться угол подъема шаров до тех пор, пока со­ставляющая силы веса шаров не станет больше центробежной силы. С этого мо­мента шары начнут падать вниз, описывая при падении некоторую параболическую кривую. При дальнейшем увеличении ско­рости вращения мельницы центробежная сила может стать настолько большой, что шары будут вращаться вместе с мельни­цей, не измельчая материала. Очевидно, можно определить число оборотов барабана мельницы, при котором шары падали бы с наибольшей высоты и имели бы наибольшую скорость падения. Вес шаров должен быть достаточен для того, чтобы они могли измельчать наибольшие куски загружаемого материала.

Конструкция стержневой мельницы (рис. 1) подобна конструкции шаровой мельницы. Чтобы снизить уровень пульпы (тонкоизмельчённой смеси) и увеличить скорость прохождения измельчаемого материала, диаметр разгрузочной горловины стержневой мельницы делается значительно больше, чем у барабана шаровой мельницы того же диаметра. Загрузочная горловина должна беспрепятственно пропускать большое количество материала, особенно при работе мельницы в открытом цикле при малых степенях измельчения.

Рис. 1. Стержневая мельница:

1 — барабан; 2 — улитковый питатель; 3 — загрузочная втулка; 4 — подшипник; 5 — футеровка барабана; 6 — венцовая шестерня; 7 — разгрузочная горловина

Для нормальной работы стержневой мельницы необходимо, чтобы стержни, изношенные до некоторого предельного диаметра, не гнулись в мельнице, а ломались на короткие прямые куски и выходили из мельницы вместе с пульпой. Чем больше длина стержней и мельницы, тем больше диаметр изношенных стержней, которые ломаются в мельнице.

Для очень тонкого измельчения небольших кол-в материалов с зернами от 1—2 до 0,05 мм применяют вибрационные мельницы.

Вибрационные мельницы

Позволяют вести как сухое, так и мокрое измельчение до высокой степени дисперсности материалов. Схема такой мельницы представ­лена на рис. 559.

Мельница имеет корпус 3 цилиндрической или корытообразной формы, внутри которого на шарикоподшипниках вращается от электродвигателя / (через эластичную муфту 2) горизонтальный неуравновешенный вал 4. Корпус мельницы установлен на фундаменте с помощью массивных клапанных пружин 7 и заполняется измельчающими телами, обычно стальными шарами. Измельчаемый материал загружается в корпус. При вращении неуравновешенного вала корпус мельницы приводится в круговое колебательное движение, стенки корпуса сообщают мелющим телам частые импульсы, вследствие чего материал и шары в мельнице совершают сложное движение. При малой частоте колебаний вибромельницы каждое из измельчающих тел совершает в ней лишь огра­ниченные перемещения около некоторого среднего положения. По мере увеличения частоты колебаний достигается критическая зона, в которой характер движения изменяется: измельчающие тела подбрасываются, сталкиваются и совершают отраженные броски, вращаются, и, кроме того, вся загрузка перемещается вокруг центральной трубы корпуса.

Высокая частота колебаний и разнообразный характер воздействий измельчающих тел на материал создают усталостный режим разрушения обрабатываемого материала. Это является главной особенностью процесса вибрационного измельчения и объясняет, почему вибра­ционная мельница особенно эффективна при получении продуктов высокой степени дисперсности.

Для достижения помола высокой тонкости и получения частиц, величиной меньше 1 мк применяют коллоидные мельницы. В этих мельницах можно измельчить материал до размера наиболее крупных частиц 1—0,4 мк.

Коллоидные мельницы применяют также для диспергирования, эмульгирования и приготовления гомогенных растворов. Измельчение материала в них происходит за счет трения или ударов и производится сухим или мокрым способом.

Коллоидные мельницы для мокрого помола. Состоит из корпуса / с коническим гнездом посредине, в котором с большой скоростью (от 30 до 125 м/сек) вращается укрепленный на вертикальном валу ротор 2. Между ротором и гнездом остается ничтожно малый зазор—доли миллиметра (минимально 0,05 мм).

Поступающая через отверстие 3 жидкость со взвешенными в ней твер­дыми частицами проходит между коническим гнездом и ротором; при этом твердые частицы истираются и выходят вместе с жидкостью через отверстие 4. Зазор между гнездом и ротором регулируют микрометри­ческим винтом 5. Жидкие пленки, образующиеся на подвижной и не­подвижной гладких поверхностях (ротора и гнезда), создают весьма зна­чительные усилия в тонком слое жидкости, находящемся между по­верхностями, вследствие чего происходит диспергирование твердых частиц. Ротор приводится во вра­щение от электродвигателя при помощи шкива 6.