Способы помола сырьевых материалов

Тонкое измельчение сырьевых материалов называется помолом. Комплекс оборудования, участвующего в этой операции, объединяется в помольный цех завода. Этим оборудованием являются в первую очередь мельницы и механизмы, обеспечивающие нормальную и бесперебойную работу мельниц:
расходные бункера для создания некоторого запаса материала перед мельницей на случай нарушения подачи материалов в помольный цех;
питатели, обеспечивающие равномерное питание мельницы исходными материалами; аспирационная установка с пылеочистительными аппаратами, способствующая повышению производительности мельницы;
сепараторы (классификаторы), устанавливаемые при мельницах, работающих в закрытом цикле, и служащие для отделения недоизмельчениых зерен, подвергаемых затем вторичному размолу;
транспортирующие механизмы, подающие материал в расходные бункера, измельченный продукт от мельниц в сепараторы или на склад;
приборы автоматического регулирования процессом помола;
вентиляционные устройства санитарно-техническссо назначения, аналогичные применяемым в дробильных установках.
Основным же технологическим агрегатом помольного цеха является мельница.
Цементная промышленность применяет шаровые и валковые мельницы, а также аппараты, в которых происходит самопроизвольное измельчение в результате удара и истирания кусков материала друг о друга, например мельница «Аэрофол», струйная мельница.
Наиболее распространенные аппараты — шаровые мельницы.
Измельчение материалов в шаровой мельнице происходит в результате ударного и истирающего действия мелющих тел — шаров.
Шаровая мельница представляет собой строго горизонтальный стальной барабан, футерованный внутри плитами из твердой стали. Внутри барабана находятся мелющие тела — шары 5 (или цилиндрики для особо тонкого измельчения).
Барабан вращается в подшипниках. При вращении барабана шары под действием центробежной силы поднимаются вверх. Достигнув определенной точки, в которой вес шаров оказывается больше центробежной силы, они отрываются и падают, раздрабливая при ударе куски загруженного в мельницу материала. Вращение барабана вызывает также перекатывание мелющих тел относительно друг друга и тонкое истирание материала, попадающего между шарами.
Для более эффективного использования истирающей способности мелющих тел шары заменяют стальными цилиндриками — цильпебсами, имеющими отношение длины к диаметру около 1,5.
Истирающая площадь цильпебсов в несколько раз больше, так как шары теоретически соприкасаются в одной точке, а цилиндры — по образующей линии.
Загружают материал в мельницу через полую цапфу, а разгружают с противоположной стороны также через полую цапфу или специальную решетку. Таким образом, шаровая мельница является непрерывно действующей машиной. Скорость загрузки материала в нее равна скорости разгрузки готового продукта.
В процессе перемещения вдоль барабана материал измельчается, и чем длиннее будет этот путь, тем тоньше окажется измельченным материал (при одной и той же скорости его движения). Для повышения тонкости помола увеличивают длину барабана шаровых мельниц, применяя так называемые трубные мельницы. Длина трубных мельниц в 3—6 раз превышает диаметр, тогда как у обычных шаровых мельниц отношение длины к диаметру не более 2. Трубные мельницы разделяют дырчатыми перегородками на камеры (две, три или четыре), обеспечивающие также разделение процесса помола на более грубое измельчение в камерах, расположенных ближе к стороне загрузки, и более тонкое — в последующих камерах.
В первую камеру материал поступает в виде относительно крупных кусков. Для их разрушения требуется большая сила удара. Поэтому в первую камеру загружают шары большого диаметра — от 45 до 100—120 мм, имеющие вес до 5—6 кг. Во вторую камеру поступает материал уже в виде крупки. Для измельчения таких зерен не требуется большой силы удара, но число ударов должно быть велико, так как мелких зерен из крупных кусков образовалось очень много. Для этого во вторую камеру загружают шары меньшего диаметра — 20—40 мм. В следующие камеры поступает материал в виде довольно тонко измельченного продукта и здесь его нужно измельчать истиранием. Поэтому следующие камеры загружают только стальными цилиндриками (цельпебсом) диаметром от 10 до 16 мм.
Продвижение материалов вдоль барабана мельницы происходит в результате непрерывного подпора со стороны загрузки, производимого новыми порциями поступающего в мельницу материала. Таким образом, чем больше будет подано в мельницу свежего материала, тем больше будет получено измельченного продукта. Однако время нахождения материала в мельнице при этом будет меньше и, следовательно, помол окажется грубее.
Помол сырьевых материалов осуществляют в сухом состоянии или в присутствии воды. В последнем случае улучшаются условия измельчения материалов, так как вода размягчает материал, понижая его прочность.
При равных условиях степень измельчения материала, и соответственно производительность мельницы, зависит от его твердости.
Величина поправочного коэффициента (q) применяется равной 1 при тонкости помола, характеризуемого остатком на сите в количестве 10%. Это является примерно средней степенью измельчения цемента на отечественных заводах. Изменение тонкости помола резко влияет на производительность мельницы, увеличивая ее при более грубом помоле и снижая с повышением тонкости помола. Так, при увеличении тонкости помола до остатка на сите 8—6% коэффициент тонкости помола уменьшается соответственно до 0,9—0,8, т. е. примерно на 9— 20%. На столько же и снижается производительность мельницы. Примерно в аналогичной пропорции возрастает производительность мельницы при увеличении крупности помола.
На производительность и устойчивую работу мельницы оказывает влияние скорость вращения барабана. Только при правильно выбранном числе оборотов мельница обеспечивает высокую производительность. Недостаточная скорость вращения вызовет подъем шаров на относительно небольшую высоту: сила их удара и измельчающая способность окажется незначительной. При чрезмерно высокой скорости вращения барабана величина центробежной силы, с которой мелющие тела прижимаются к внутренней поверхности мельницы, окажется столь значительной, что шары не смогут оторваться от этой поверхности: и будут вращаться вместе с барабаном, по существу не измельчая материала.

Источник

Выбор и характеристика способов дробления и помола сырьевых материалов.

Продолжительность 2 часа

Учебная цель — осуществлять выбор сырьевых материалов и технологию его переработки.

1. Краткие теоретические, справочно-информационные материалы по теме занятия.

При изготовлении строительных материалов и изделий сырье подвергают комплексу механических, химических, физико-химических, тепловых и других воздействий. В результате реализации в определенной последовательности этих технологических воздействий сырье либо изменяет только форму и размеры частиц вещества, получает большую однородность и очищается от загрязнений, либо претерпевает существенные изменения состава, внутреннего строения и качественных характеристик.

Каждая разновидность строительных материалов и изделий нуждается в специфической технологии. Последняя характеризуется своим технологическим регламентом, расходными коэффициентами по сырью и всем видам энергии, достижением экономически эффективных результатов и высоких показателей качества готовой продукции. В общей теории синтеза искусственного строительного камня роль технологии в структурообразовании и затвердевании материалов определена как основная. Это позволяет выделить общие стадии, характерные для производства строительных материалов и изделий.

К типичным переделам, предопределяющим процессы струк-турообразования у материалов и изделий, относятся: основные -подготовительные работы, перемешивание отдозированных сырьевых компонентов, формование и уплотнение изделий, специальная обработка изделий до полного их отвердевания, технический контроль качества готовой продукции; вспомогательные — контроль за соблюдением технологического регламента, транспортирование сырья и готовой смеси, складирование сырья и готовой продукции. Следует отметить, что на структурообразование влияют не только основные, но и вспомогательные переделы.

Технологический процесс получения материалов обычно начинается с подготовки сырья и заканчивается на стадии фиксации формы и структуры или на стадии придания им специальных свойств.

Повышение качества изделий, сокращение продолжительности технологического цикла и уменьшение производственных затрат возможно при использовании кондиционных сырьевых материалов, которые в результате специальной обработки повышают свою реакционную способность. Этот общий для всех технологий передел является подготовительным. На этой стадии технологии важно полнее раскрыть и по возможности увеличить потенциальную энергию сырья с тем, чтобы на последующих этапах (перемешивание, формование и т. п.) свободная внутренняя и поверхностная энергии перешли в другие ее формы, способствуя процессам формирования новообразований и фаз, отличных от исходных сырьевых, а также структуры готового материала (изделия).

Технологическая стадия подготовки сырья обычно начинается на складах предприятия по производству требуемой продукции и заканчивается после поступления компонентов в расходные бункера, бассейны и другие устройства дозаторного отделения смесительного узла. Однако часто эта стадия начинается уже на заводах — поставщиках исходных материалов. Так, например, в карьерах могут производиться дробление щебня до требуемых размеров, фракционирование, удаление пылеватых и глинистых частиц. Целесообразность осуществления подготовительных операций на заводе-поставщике или на заводе-потребителе определяется соответствующими экономическими соображениями и возможностью создания безотходных технологий.

В зависимости от разновидности сырья подготовительные операции заключаются в измельчении, помоле, распушке и других способах перевода сырья в тонкодисперсное состояние; фракционировании, просеве, промывке и других методах удаления вредных примесей и очищения поверхности; увлажнении или обезвоживании (сушке) сырья; нагревании, обжиге и охлаждении сырья перед употреблением в смесях; повышении однородности сырья по массе, прочности и другим качественным показателям, что нередко совмещается с физико-химической обработкой с целью дополнительного повышения активности поверхности частиц или изменения их полярности, поверхностного натяжения и т. п.

Очень важным и ответственным этапом на подготовительной стадии является повышение реакционной способности компонентов, что достигается переводом их по возможности в наиболее термодинамически неустойчивое состояние. Находясь в таком нестабильном состоянии, компоненты приобретают повышенную реакционную способность, реализующуюся в последующих технологических переделах. В основе технологических приемов, повышающих реакционную способность, лежат механохимические процессы, которые проявляются в изменении химического и фазового составов поверхности твердых тел при различных механических воздействиях. В нестабильное термодинамически неустойчивое состояние вещество может переводиться механическим (тонкое измельчение), термическим (обжиг) или химическим (осаждение из растворов веществ, находящихся в активном состоянии) путем.

Измельчение и помол — наиболее распространенные подготовительные операции. Уменьшение размеров частиц грубозернистых сырьевых материалов вызывается необходимостью: обеспечить определенное соответствие между размерами частиц смеси и конструктивными элементами изделий; облегчить технологические операции на стадиях приготовления смеси; повысить плотность и однородность дробленого материала; увеличить удельную поверхность порошкообразного вещества. Быстро увеличивающаяся с измельчением поверхность обладает особым запасом поверхностной энергии, которая в дальнейшем расходуется при смешении нескольких компонентов в общую смесь, при формировании изделий из смеси с протеканием реакций по поверхностям раздела.

Рациональный предел тонкости помола устанавливают опытным путем. Он может быть повышен применением при помоле поверхностно-активных веществ, оказывающих расклинивающее действие в микротрещинах и микродефектах и облегчающих помол или способных создавать на поверхности пленки, экранировать частицы и предотвращать их агрегирование. Кроме того, при высокой дисперсности помола имеется опасность потери активности порошкообразного материала в период его хранения в связи с поглощением посторонних веществ (пыли, влаги, газов и др.) из окружающей среды. Приходится учитывать и то, что с увеличением степени измельчения значительно возрастают механическая работа и расход энергии на измельчение.

Операцию измельчения нередко совмещают с разделением продукта помола по крупности частиц просеиванием, что называют фракционированием сырья.

Нередко исходные сырьевые материалы подвергают обогащению, т. е. повышению однородности по прочности, плотности и т. п. В основе методов обогащения лежат явления гравитации, а также используется разность в некоторых свойствах, например плотности (при флотации), и др.

Весьма важная роль в подготовительный период отводится тепловому воздействию на сырьевой материал, чтобы удалить избыточную влагу, нагреть до необходимой температуры или даже подвергнуть кратковременному обжигу с целью, например, частичной или полной его дегидратации, аморфизации, укрупнения частиц для понижения пластичности (например, глины).

На стадии подготовительных работ производят нередко также физико-химическую или химическую обработку сырьевых материалов. Она повышает активность подготавливаемых компонентов смеси, облегчает и ускоряет основную технологическую операцию, благоприятствует получению более плотного и прочного материала. Такая обработка заключается обычно в добавлении в смесь специальных веществ, выполняющих различные или комплексные функции — уплотняющие, минерализующие, порообразующие, гидрофобизирующие, коагулирующие и др. Она может быть совмещена с измельчением вещества или производится при смешивании.

Задачи, предусмотренные подготовительной стадией, могут решаться одновременно. Так, при помоле сырья происходит одновременно повышение его однородности и реакционной способности, а также придается наиболее удобный вид для дальнейшей переработки. Последней операцией подготовительного периода является дозирование компонентов, от точности которого зависит качество получаемой смеси и готового материала. Точность дозирования современных дозаторов, составляющая ±(1. 2) %, является часто недостаточной. Для повышения точности дозирования добавок, вводимых в смеси в незначительных количествах, их разбавляют водой или другим растворителем и дозируют уже раствор, эмульсию или суспензию, в результате чего достигается требуемая точность дозирования.

Задание.Осуществить выбор технологии обработки сырьевых материалов и выбор способа дробления и помола сырьевых материалов для производства гипса, извести, цемента, керамики..

Задания обучающимся для самостоятельной работы по итогам занятия (домашняя работа)

Оформить работу в соответствии с требованиями.

Источник