В зависимости от размера кусков исходноrо материала и конечноrо продукта измельчение условно делят на несколько классов. Под степенью i дробления и измельчения понимают отношение размеров наибольших кусков исходных твердых отходов и конечных продуктов дробления, измельчения.
Дробление и измельчение Moryт быть сухим и мокрым. Для дробления и измельчения твердых отходов на минеральной основе применяют машины, в которых используются способы измельчения, ocнованные на раздавливании, раскалывании, разламывании, истирании и ударе.
Измельчение твердых отходов на орrанической основе осуществляют в машинах, принцип работы которых основан на распиливании, резании и ударе. Дробление и измельчение осуществляют с помощью машин, называемых дробилками и мельницами. Классификация основoro оборудования для измельчения твердых продуктов следующая:
измельчители раскалывающеrо и разламывающеrо действия щековые,
конусные, зубовалковые и дрyrие дробилки;
измельчители раздавливающеrо действия rладковалковые дробилки,
роликокольцевые, вертикальные, rоризонтальные и дрyrие мельницы;
измельчители истирающераздавливающеrо действия
гнерковые измельчители, беrуны, катковотарельчатые, шарокольцевые, бисерные и дрyrие мельницы;
измельчители ударноrо действия молотковые измельчители, бильные, шахтные мельницы, дезинтеrpаторы и дисмебраторы, центробежные, барабанные, rазоструйные мельницы;
ударноистирающие и коллоидные измельчители вибрационные, планетарные, виброкавитационные и прочие мельницы;
реактроны;
прочие измельчители (пуансоны, пилы и т.д.).
Для дробления применяют щековые, конусные, валковые дробилки, работающие по принципу раздавливания, и ударные дробилки (молотковые, роторные, дезинтеrpаторы) (рис. 3.1).
Щековые дробилки периодически раздавливают материал между Meталлической неподвижной и качающейся поверхностью (щеками). Неподвижная щека устанавливается вертикально, подвижная под yrлом К ней. Такой тип дробилок применяется для крупноrо, реже среднеrо дробления. их производительность достиrает 1000 т/ч при размере пасти (зarpузочноrо отверстия) 1500х2100 мм.
Конусные дробилки используют на стадиях крупноrо, среднеrо и мелKoro дробления. Дробящие поверхности их выполнены в виде двух yceченных конусов, меньший из которых расширяющейся верхней частью входит в сужающуюся верхнюю часть большоrо конуса и эксцентрично движется (но не вращается) в последнем. Максимальный размер зarpузочных отверстий конусной дробилки 2000 мм.
Конусные дробилки по высоте (7...1О м) значительно превышают щековые (3...5 м) и требуют более высокoro здания. их конструкция сложнее. Однако они более производительны (до 4500 т/ч руды), менее энерrоемки, хорошо приспособлены к дроблению плитняка, который через прямоyrольное сечение рабочеrо пространства щековой дробилки может проскочить без разрушения.
Валковые дробилки применяют для среднеrо и мелкоrо дробления. В них материал раздавливают между двумя вращающимися навстречу дpyr дpyry rладкими, рифлеными или зубчатыми цилиндрическими валками с зазором между ними от 1 до 100 мм. Скорость вращения валков варьирует от 0,5 М/С в тихоходных конструкциях до 4...6 м/с, в быстроходных при диаметре валков до 1500 мм и производительности до 250 т/ч. Валки предпочтительнее при дроблении хрупких пород, так как дают минимальное переизмельчение материала. их используют для дробления arломерата, кокса, марrанцевых руд.
Основными параметрами, характеризующими работу валковых дpoбилок, являются yrол захвата а, частота вращения валков, их производительность и потребляемая ими мощность.
Размер поступающих на измельчение частиц должен быть в 20...25 раз меньше диаметра rладких валков и в 10.. .12 раз меньше диаметра рифленых валков; для дробилок с зубчатыми валками отношение D/d H == 2.. .5.
Ударные дробилки молоткового типа разрушают отходы ударами молотков, находящихся на валу вращающеrося со скоростью 800...1000 мин барабана. Молотки закреплены шарнирно и при ударе по куску отклоняются. Молотковые дробилки применяют для крупноrо дробления хрупких и пластичных материалов (известняк, мерrель, rипсовый камень, сухая rлина, yrоль, arломерат и др.).
Шахтная мельница (рис. 3.2) представляет собой молотковую дробилку, материал из которой эвакуируется восходящим потоком воздуха. Kopпус мельницы монтируется на отдельном фундаменте и соединен с двиrателем упрyrой муфтой. Ротор вращения в опорноупорных подшипниках. На роторе шарнирно закреплены билодержатели и билы. Изнутри к корпусу крепятся съемные бронеплиты. Со стороны зarpузки В корпусе предусмотрены закрывающиеся люки для ревизии бил и билодержателей. К достоинству конструкции следует отнести возможность доизмельчения недостаточно измельченных частиц, которые пневматически возвращаются в корпус мельницы. Основная сложность при эксплуатации дробилок и шахтных мельниц связана с необходимостью периодической замены изнашиваемых элементов.
В ряде случаев практикуют жесткое закрепление молотков, что обеспечивает вложение кинетической энерrии Bcero ротора в дробление MaTeриала. Дробилки такoro типа называют роторными. Примером универсальной дробилки для промышленных отходов и бытовоrо мусора является роторная дробилка типа РО (рис. 3.3). Дробилка предназначена для измельчения отходов древесины, пластмасс, обрезков листовоrо алюминия и дрyrих металлов, затвердевших лаков и красок, упаковочной тары, резины, обрезков кабелей и т.д.
Для получения мелкой крошки, например в процессе переработки отходов пластмасс, часто используют роторноножевые измельчители (рис. 3.4). В них измельчение происходит в узком зазоре между неподвижными ножами, закрепленными внутри статора, и ножами, установленными на вращающемся роторе. Этот метод приrоден для получения крошки диаметром частиц до 2 мм, при этом размер крошки реrулируется сменными решетками с различными диаметрами отверстий. В большинстве дробилок такoro типа подвижные ножи смонтированы на rоризонтальном роторе, и число их может меняться.
Молотковые дробилки с rоризонтальной осью предназначены для измельчения широкоrо спектра отходов, включая пластмассы, жестяные банки и т.п. Отходы измельчаются в зазорах между молотками и решетками. Производительность дробилки 1 о. . .15 т/ч.
Помимо дробления с помощью механических средств нашли применение специальные способы, основанные на различных физических явлениях, в частности разрушение материалов с помощью электроrидравличеcKoro эффекта, сжатой средой, декриптацией и др.
Электрогидравлический эффект основан на использовании высоковольтноrо разряда в жидкости. Значительная тепловая мощность, Bыдeляемая при разряде, приводит к нагреву вещества до десятков тысяч rpaдyсов, ero испарению и ионизации. Продукты разряда ведут себя подобно raзообразным продуктам взрыва. Это приводит к появлению сверхвысоких rидравлических ударных волн, кавитации, ультразвуковоrо излучения, peзонансных эффектов, разрушающих материал. В качестве источника электрическоrо разряда служат reHepaTopbl импульсов тока с емкостными Haкопителями энерrии. В настоящее время электроrидравлический эффект применяют в Meталлообработке (формование трубчатых и полых изделий, деталей из Maлопластичных материалов), горном деле (бурение, дробление и измельчение), сельском хозяйстве, пищевой промышленности, в процессах химической технолоrии, в алмазодобывающей и дрyrих отраслях промышленности.
Разрушение сжатой средой (взрывом) состоит в создании избыточноro давления в кусках дробимоrо материала, последующей их выдержке под ним и ero резком сбросе. Взрывной способ используют для разрушения Taких материалов, как yrоль, асбест, руда, дерево.
При высоком давлении rазообразная среда (пар, воздух) проникает в поры и трещины куска, уже на этой стадии разупрочняя материал за счет адсорбционных процессов в порах, трещинах, плоскостях срастания минералов и образования микротрещин в более слабых участках. При последующем резком сбросе давления rаз, расширяясь, разрушает материал.
В используемых для дробления сжатой средой установках исходный материал зarpужают в камеру, связанную трубопроводом, имеющим клапан, со второй камерой, которую вакуумируют. В первой камере поднимают давление, затем сбрасывают ero и одновременно открывают быстродействующий клапан. Разрушаемый материал вследствие разницы давлений в первой и второй камерах разrоняется по трубопроводу и на выходетиз него в вакуумКамерy ударяется в отбойную плиту, увеличивая степень дробления, достиrающую за один цикл 1,5.. .3,0. Более высокая дисперсность в процесс е измельчения может быть дocтиrнута при использовании измельчителей (мельниц) дрyrих конструкций, которые основаны на ударном, ударнорежущем или ударноимпульсном действии.
Для измельчения применяют мельницы (барабанные, вибрационные, струйные) и беrуны. Более распространены барабанные конструкции. В барабанных мельницах измельчение происходит при rоризонтальном вращении барабана, внутрь котoporo зarpужают материал и мелющие тела обычно стальные шары, короткие цилиндры или стержни. Внутреннюю поверхность барабана футеруют стальными или чyrунными износоустойчивыми плитами. При вращении барабана мелющие тела поднимаются на некоторую высоту и падают, разбивая куски материалов. Для хорошей работы мельницы необходимо правильно выбрать частоту вращения. При слишком большой (критической) скорости вращения дробящие тела центробежной силой прижимаются к стенкам барабана и вращаются вместе с ним, не измельчая полезные ископаемые. При недостаточном числе оборотов мелющие тела перекатывается в нижней части барабана при незначительном эффекте измельчения. Оптимальная скорость составляет 75...80% критической.
Известны классификации барабанных мельниц по нескольким признакам. В зависимости от вида измельчающей нагрузки их подразделяют на стержневые, шаровые, 2алечные и самоизмельчения. Стержневые мельницы используют на стадии rpубоrо, а шаровые тонкого измельчения. В rалечных мельницах дробящим телом является кремниевая rалька. Она применяется тоrда, коrда недопустимо даже Heбольшое зarpязнение измельчаемоrо материала железом от истираемых шаров или стержней. В мельницах самоизмельчения специальные мелющие зarpузки отсутствуют, а материал разрушается при падении и перекатывании ero кусков. Крупность материала, образующеrося при самоизмельчении, весьма неоднородна, и мельница должна работать в замкнутом цикле.
По форме барабана мельницы делятся на конические и цuлиндрические. Цилиндрические шаровые мельницы длиной, в 3...6 раз превышающей диаметр, называют трубными. Последние могут быть одно, двух И мноrокамерными. Увеличение числа камер повышает равномерность и степень измельчения материала. Первая, со стороны зarpузки, камера заполняется наиболее крупными шарами, следующие все более мелкими. В зависимости от среды, в которой проводят измельчение, различают барабанные мельницы сухого и мокрого помола. При мокром помоле измельчение проводят в жидкой среде (обычно водной), что предупреждает arpеrацию тонких частиц, пыление материала и обеспечивает более равномерный rpанулометрический состав готового продукта. Смесь твердых частиц с водой называют пульпой, rycToтy которой характеризуют отношением масс жидкоrо и твердоrо (ж:т) обычно равным 0,40...0,75 или Maccoвым процентом твердоrо. Воду в мельницу подают через полую цапфу на одном из торцов барабана, а на противоположном конце через цапфу сливают пульпу. При сухом измельчении материал из мельницы разrpужают по ее периферии через решетку. Желаемая степень измельчения в обоих случаях достиrается реrулированием производительности мельницы и массой мелющей зarpузки.
По схеме измельчения материала мельницы разделяют на работающие в открытом и замкнутом циклах. В последнем случае производится классификация измельчаемоrо материала по крупности, и недоизмельченная ero часть возвращается в мельницу. Замкнутый цикл обеспечивает большие степень и равномерность помола материала, но снижает производительность оборудования.
Современные барабанные мельницы отличаются крупными rабаритами и высокой единичной мощностью. Диаметр и длина барабанов стержневых мельниц достиrают 4хll м, шаровых трубных 4,5х16 м, шаровые мельницы при сухом измельчении и воздушной классификации материала имеют диаметр до 8,5 м. Производительность стержневоrо arperaTa в открытом цикле до 9 тыс.т В сутки. Скорость вращения мельницы большоrо диаметра не превышает 12 мин. Мелющая зarpузка равна 40...50% объема аппарата и представляет собой стержни и шары диаметром соответственно 75...100 и 30...120 мм.
К достоинствам барабанных конструкций относятся высокие степень и леrкость реrулирования помола, однородность rотовой продукции, простота и надежность. их недостатки большие расходы энерrии и rабариты, металлоемкость, значительный уРОвень шума во время работы. Вибрационные и струйные мельницы предназначены для сверхтонкоro помола материалов (до нескольких микрон и менее). Принцип действия вибромельницы заключается в том, что материал и мелющие тела зarpужают в барабан, которому сообщают колебательныетдвижения с ускорением, значительно превосходящим ускорение силы тяжести. Это ускорение передается мелющим телам, что значительно интенсифицирует разрушение материала. Частота колебаний составляет 25...50 минl, их амплитуда равна 2...4 мм.
Принцип действия струйных мельниц, состоит в самоизмельчении частиц материала, двиrающеrося с большой скоростью (до нескольких coтен метров в секунду) в воздушном потоке по пересекающимся или встречным направлениям. их используют в тех случаях, коrда недопустимо зarpязнение конечноrо продукта металлическими примесями. Наиболее распространены противоточные струйные мельницы. В них сжатый воздух или переrpетый пар поступает по трубопроводу в эжектор, захватывает материал, разrоняет ero в трубе и с большой скоростью вдувает в камеру навстречу дpyroMY потоку. Измельченный материал передается в сепаратор, из котoporo мелкая фракция уносится в осадительные устройства и используется, а крупная возвращается на домол. Производительность струйной противоточной мельницы достиrает 300 кr/ч.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему