Измельчение сырьевых материалов

Некоторые материалы шихты (доломит, известняк, уголь и др.) могут поступать на заводы в виде более или менее крупных кусков. Чтобы получить из этих кусков зерна размером около 0,5 мм в поперечнике, приходится их измельчать.

Различают две стадии измельчения. При грубом измельчении- дроблении производится: крупное дробление кусков от 1000 до
100 мм, среднее дробление – от 150 до 30 мм и мелкое дробление – от 30 до 5 мм.

При тонком измельчении производится грубый помол до величины зерна 0,1–0,3 мм и тонкий помол до величины зерна менее 0,1 мм (если требуется).

Материалы можно измельчать одним из четырех способов или их комбинацией, а именно: раздавливанием, ударом, истиранием и раскалыванием.

Способ измельчения зависит от твердости материала, требуемой степени измельчения и величины измельчаемых кусков. Для твердых материалов наиболее эффективно раздавливание или удар, для хрупких – раскалывание, для вязких влажных материалов – раздавливание в сочетании с истиранием. При тонком помоле измельчение производят ударом или раздавливанием в комбинации с истиранием.

На стекольных заводах для грубого измельчения доломита, известняка и других материалов чаще всего применяют щековые и молотковые дробилки, а для измельчения боя стекла – валковые дробилки.

Для тонкого измельчения применяют бегуны, дезинтеграторы, шаровые, аэробильные и вибрационные мельницы.

В щековых дробилках производят первичное измельчение материалов с кусками величиной более 100 мм. Дробилки этого типа бывают с простым и сложным качением щеки. Работа дробилок основана на принципе раздавливания материала между двумя рифлеными плитами, одна из которых неподвижна, а другая приводится в качательное движение шатунно-рычажным механизмом. Величина кусков после дробления зависит от ширины выходной щели, которая в отдельных типах дробилок может меняться. В щековых дробилках на стекольных заводах обычно измельчаются материалы до величины кусков 35–50 мм.

Валковые дробилки бывают с гладкими, рифлеными и зубчатыми валками. Дробилки этого типа весьма просты и эффективны в работе. Их чаще применяют для измельчения стекольного боя, а иногда и для грубого измельчения других материалов с кусками величиной
до 50 мм.

Для тонкого измельчения доломита, известняка и других материалов применяют бегуны, которые бывают с вращающейся и неподвижной чашами. Работа их основана на раздавливании и истирании кусков материала в результате качения и частичного скольжения катков. При истирании материала в результате относительного скольжения точек поверхности катков образуется много пыли.

Молотковые дробилки применяют для измельчения как твердых (полевой шпат, плавиковый шпат и др.), так и мягких материалов (мел, известняк и пр.), в частности для измельчения кусков слежавшихся сульфата и соды. Молотковые дробилки работают по принципу ударного действия и отличаются высокой производительностью.

Для грубого помола пластичных материалов и для разбивания кусков сульфата и соды применяют дезинтеграторы. Дезинтегратор состоит из двух корзин, вращающихся в разные стороны дисков, на окружности которых укреплены концентрическими рядами пальцы. Количество рядов пальцев (1, 2 и 3) зависит от необходимой степени измельчения материала. В дезинтеграторах возможно измельчение материалов с большей влажностью, чем в бегунах и молотковых мельницах.

Шаровые мельницы сравнительно мало распространены на стекольных заводах вследствие большого расхода энергии и малой производительности. Но они имеют и свои достоинства, а именно: дают хороший и ровный помол, а также любую степень измельчения материалов. Эти мельницы незаменимы там, где требуется очень тонкий помол в последующее тщательное распределение добавки, как, например, в производстве пеностекла. Для тонкого измельчения материалов применяют также вибромельницы. Так, для измельчения песка в производстве боросиликатного стекла применена вибромельница типа М-200 с гуммированным корпусом (загрузка 220 кг мелющих тел – стекольных шаров и 65 кг песка).

Весьма высокие технико-экономические показатели имеют шахтные, аэробильные и центробежные мельницы, сравнительно недавно используемые в стекольной отрасли.

Принцип работы центробежной мельницы заключается в следующем: куски материала размером до 20 мм подаются в так называемую разгонную трубу, где подхватываются потоком газов и, ударяясь о плиту, измельчаются. Измельченный материал разделяется в сепараторе на тонкую и грубую фракции, причем последняя возвращается на повторное измельчение. Готовый продукт из сепаратора поступает в циклон, где и улавливается. Необходимая скорость газовоздушной смеси (до 65 м/с) создается двумя вытяжными вентиляторами. Производительность пневмомельницы 35–27 т/ч при величине зерна менее 0,1 мм. Расход мощности 27–28 л. с. на 1 т продукта.

Общим недостатком всех помольных устройств является попадание в материалы металла от истирающихся металлических деталей. Этот фактор не имеет значения только для некоторых производств, например для заводов по производству окрашенной стеклотары. В производстве оптического, листового, светотехнического и других видов стекол попадание железа из мелющих агрегатов является серьезной помехой в борьбе за качество изделий. В связи с этим обстоятельством металлические детали, которым свойственно истирание, должны выполняться из особых сортов износоустойчивых сталей (марганцовистых и др.), там, где это возможно, – кварцевыми, гранитными, диабазовыми и др. Так, футеровка шаровых мельниц может быть кварцевой или диабазовой с кремневыми или другими шарами. Бегуны могут иметь чаши и катки из диабаза, гранита или каких-либо других горных пород.

Ниже приведены примеры возможных схем измельчения твердых карбонатных пород.

Так, типичная схема обработки доломита (известняка) включает первичное дробление исходных кусков на щековой дробилке до размеров зерен 40-70 мм. Далее дробленый материал поступает на сушку в сушильный барабан до влажности <0,5%. Во избежание термической диссоциации температура газов, подаваемых в барабан, не должна превышать 400-450°С. Окончательное измельчение достигается в молотковой дробилке, характеризующейся высокой производительностью, либо в шаровой мельнице непрерывного действия.

Существенно больший эффект достигается при реализации следующей схемы обработки кускового карбонатного сырья, включающей аэробильную мельницу (рис. 7.4).

 

 

ё

 

Рис. 7.4. Линия подготовки доломита (известняка): 1 - топка; 2 - ленточный питатель; 3 - бункер дробленого материала; 4 - пневмокамерный насос; 5 - аэробильная мельница; 6 - мигалки; 7 - циклон; 8 - циклон групповой; 9 - грейферный кран; 10 - приемный бункер; 11 - питатель качающийся; 12 - щековая дробилка; 13 - приямок; 14 - вентилятор ВВД; 15 – питатель; 16 – грохот; 17 – приямок

Подаваемый в мельницу материал измельчается ударами бил ротора, вращающегося с высокой скоростью (до 1450 мин), а также за счет трения между билами и бронированной футеровкой. Подсушивание измельченного продукта осуществляется за счет подачи в мельницу топочных газов с температурой 300-400°С. Увлекаемые потоком газов частицы измельченного материала направляются в сепаратор, откуда частицы требуемой фракции отсасываются в циклоны, а крупная фракция возвращается на домол. Производительность подобных установок, однако, не слишком велика - 5–16 т/ч.