Выбор помольного оборудования

Помол является важнейшим технологическим процессом при производстве минеральных вяжущих веществ, строительных материалов на основе глинистого сырья, при производстве ячеистых бетонов и других помольных технологий.

В качестве помольных установок для получения тонкодисперсных порошков в промышленности строительных материалов чаще всего используют барабанные, ударные, вибрационные и струйные мельницы. Исходными данными для технологических расчетов их являются заданная производительность, характеристика исходного материала и требуемая тонкость помола. Последняя задается либо удельной поверхностью s (см²/г), либо процентным остатком на сите 008.

При многотоннажном производстве для получения тонкодисперсного продукта чаще всего используют барабанные мельницы непрерывного действия. В зависимости от отношения длины барабана L к его диаметру D они подразделяются на шаровые (L/D до двух) и трубные (L/D = 3…6). Производительность этих мельниц и удельный расход электроэнергии при помоле зависят от физико-механических свойств размалываемого сырья, размера загружаемых кусков, заданной степени измельчения, способа питания мельницы, удельной массы и соотношения размеров мелющих тел, объема, диаметра и числа оборотов мельницы.

Расчетная производительность мельницы может быть подсчитана по формуле:

, (3.12)

где V – полезный (рабочий) объем барабана мельницы, м³; D – внутренний диаметр барабана, м; m – масса мелющих тел, т; q – удельная производительность мельницы, т/(кВтч) (табл. 3.14); k_п – поправочный коэффициент на тонкость помола (табл. 3.15); k_м – коэффициент использования мощности (k_м = 0,9).

Таблица 3.9 – Удельная производительность мельниц q в т/(кВт*ч) полезной мощности

Материал	Способ помола
мокрый	сухой
Клинкер вращающихся печей	-	0,036... 0,044
Гранулированный доменный шлак	-	0,035... 0,04
Песок кварцевый Трепел, опока	- -	0,024... 0,028 0,05... 0,06
Смесь известняка и глины с сопротивлением размолу:
высоким	0,05... 0,07	0.05... 0,06
средним	0,07... 0,09	0,07... 0,08
низким	0,1...0,15	0,08... 0,1

Таблица 3.10 – Значения поправочного коэффициента k_п на тонкость помола

(остаток на сите 0,08)

Остаток на сите № 008
kп	0.60	0.65	0.71	0.77	0.82	0.86	0.91	1.00	1.09	1.17	1.25	1.34	1.42

Масса мелющих тел

, (3.13)

где – коэффициент заполнения объема мельницы мелющими телами (для цементных мельниц = 0,26...0,32); _н – насыпная плотность мелющих тел, т/м³.

Качество готового продукта, получаемого при помоле, нельзя оценивать только дисперсностью готового материала. Исследования показали, что необходимо учитывать зерновой состав и форму зерен готового материала, а также реакционную способность вновь образованной поверхности. Так, количество химически связываемой воды у цементов, полученных в струйных мельницах, на 1,5...2,5% выше, чем у цементов, измельченных в шаровых и гирационных вибромельницах (рис. 3.18).

B керамической промышленности для измельчения сырьевых компонентов используют дезинтеграторные, дифференциальные и дырчатые вальцы, бегуны, шаровые, вибрационные и струйные мельницы. Последние три типа машин применяют для получения тонких порошков из непластичных материалов, например, шамота; для этих целей иногда используют и бегуны сухого помола. Различные типы вальцов, а также бегуны применяют сначала для грубого, а затем и тонкого измельчения глин.

Рисунок 3.18 – Зависимость количества связываемой воды В для цементов,

измельченных в струйной (1), шаровой (2) и гирационной вибромельницах (3)

Помол глины наряду с повышением однородности состава приводит к разрушению водопрочных оболочек, которые цементируют отдельные зерна глинообразующих минералов. Последнее обстоятельство существенно влияет на улучшение сушильных свойств глиняного сырца. Наличие водонепроницаемой оболочки препятствует созданию гидратной пленки при затворении глины водой и тем самым снижает пластические свойства глиняной массы. При отсутствии водопрочной оболочки на частице глины за счет молекулярных сил образуется гидратная пленка, которая, уменьшая свою толщину во время сушки, способствует возникновению прочных связей между глиняными частицами, повышая трещиностойкость сырца.

Для тонкого измельчения глин применяют гладкие дифференциальные, дырчатые вальцы и бегуны. Степень воздействия этих агрегатов на глиняную массу различна и зависит как от режимов работы агрегата, так и от свойств самой массы. Так, технологическая эффективность обработки массы в гладких дифференциальных вальцах зависит от зазора между валками, соотношения между скоростями вращения валков и влажности обрабатываемой массы. Исследования показали, что уменьшение зазора с 3 до 0,5 мм повышает прочность обожженных образцов с 10 до 35 МПа. Это, по-видимому, объясняется более эффективным обнажением поверхности глинистых минералов, приводящих к созданию гидратных оболочек и, как следствие, к повышению трещиностойкости сырца при сушке, а также повышению плотности сырца за счет удаления воздушных прослоек. Установлено также, что степень измельчения и прочность сырца возрастают с увеличением влажности массы до формовочной (рис. 3.19).

Рисунок 3.19 – Зависимость прочности сырца R_сж от влажности W глиняной массы,

обработанной в дифференциальных вальцах

Глиняные массы, обработанные в дырчатых вальцах, повышают прочность сырца в 1,5 раза, а на бегунах – более чем в 2 раза.

Для получения тонких порошков из непластичных материалов при большой производительности применяют машины непрерывного действия, чаще всего трубные и шаровые мельницы. При небольших объемах производства, особенно при производстве огнеупорной и технической керамики, используют помольные машины периодического действия. Хотя по своей производительности и экономичности эти машины явно уступают непрерывнодействующим, их применение в промышленности обусловлено рядом обстоятельств.

1. Высокие степени измельчения легче могут быть достигнуты именно в периодических машинах за счет соответствующего регулирования длительности помола. Типичный график зависимости удельной поверхности от длительности помола приведены на рис.3.20.

Рисунок 3.20 – Изменение удельной поверхности s материала от длительности t

помола в мельницах периодического действия

2. В случае помола материала для огнеупорной и тонкой керамики в современных трубных мельницах трудно избежать попадания в массу металла вследствие истирания шаров, бандажей, решеток. Возможность загрязнения порошков в процессе помола металлом играет большую роль в выборе условий тонкого измельчения в керамической технологии. Величина намола мелющих тел в этом случае значительно больше, чем при крупном помоле, требования к чистоте исходного материала обычно значительно выше, а эффективность процессов магнитной очистки сильно понижена при очень малых размерах частиц. При мокром помоле износ мелющих тел значительно выше вследствие понижения твердости и коррозии их поверхности.

Если при помоле в шаровых мельницах периодического действия задачу сохранения чистоты материала можно решить путем использования для барабана керамической футеровки и керамических мелющих тел соответствующего состава, то промышленные вибромельницы, выполняемые целиком из металла, в этом случае не могут быть использованы.

Перспективны струйные мельницы, которые в последние время стали все больше использоваться в промышленных масштабах.

Итак, технологические требования к подбору дробильно-помольного оборудования для различных видов производства строительных материалов при обеспечении требуемой производительности по готовому продукту следующие:

1. Аппараты для измельчения исходных материалов должны, как правило, компоноваться совместно с классификационными установками и обеспечивать получение материала требуемой крупности и заданного зернового состава.

2. Схема компоновки этих агрегатов должна быть преимущественно “гибкой”, обеспечивающей возможность варьирования как крупности исходного, так и готового продуктов.

3. Материал в процессе измельчения не должен загрязняться посторонними примесями, снижающими качество готового продукта на последующих стадиях технологической обработки.

4. При выборе типа измельчителя, учитывая крупнотоннажность процессов измельчения в промышленности строительных материалов, необходимо учитывать как стоимость отдельных агрегатов, так и, главное, энергозатраты на процессы измельчения.