Измельчение

Тема 4

На цементных, гипсовых, известковых заводах сырьё поступает на склад непосредственно с карьера. Для твёрдых видов сырья хранению может предшествовать дробление. Желательно, чтобы оно проводилось на карьере, и на завод поступал уже дроблёный материал. Важнейшим технологическим этапом подготовки минерального сырья, позволяющим перевести его в химически активное состояние и подготовить к химическому взаимодействию при дальнейшей тепловой обработке, является измельчение. Конечная цель этой операции – получение тонкодисперсного однородного по составу материала или гомогенной смеси разнородных материалов.

Эффективность измельчения характеризуют степенью i, которая представляет собой отношение диаметра самых крупных кусков, поступивших на измельчение D, к диаметру самых крупных кусков, прошедших измельчение d: i = D/d. В зависимости от типа измельчителя и свойств измельчаемого материала степень измельчения может меняться от 2…5 до 50…100 и более. Выбор схемы измельчения определяется свойствами материала. В большинстве случаев измельчение проводится в два этапа: грубое (дробление) и тонкое (помол). Каждый из этих этапов может реализовываться в несколько стадий.

Измельчение – это разрушение твёрдого тела под действием внешней механической нагрузки. Оно может производиться несколькими методами: раздавливанием, раскалыванием, ударом, изломом и истиранием (рис.).

Рис.. Способы измельчения: а – раздавливание; б – раскалывание; в – удар; г – излом; д - истирание

В зависимости от физико-механических свойств материалов выбирают следующие способы измельчения (табл.).

Таблица

Выбор способа измельчения материалов

Материал	Способ измельчения
Прочный и хрупкий	Раздавливание, удар, излом
Прочный и вязкий	Раздавливание, истирание
Хрупкий, средней прочности	Удар, раскалывание, истирание
Вязкий, средней прочности	стирание, удар, раскалывание

Можно выделить три стадии измельчения материала. На первой стадии под воздействием внешних сил в материале возникают трещины, происходит измельчение до сравнительно крупных по размерам кусков материала. На первом этапе сопротивление определяется в основном пористостью материала. На втором этапе происходит тонкое измельчение (разрушение кристаллов), что определяется микроструктурой и минералогическим составом вещества. Увеличивается удельная поверхность измельчаемого материала, что сопровождается появлением электрических зарядов, самопроизвольному агрегированию частиц с уменьшением удельной поверхности, увеличению комковатости. В результате на третьей стадии большая часть энергии затрачивается не на измельчение исходного материала, а на разрушение вновь образовавшихся агломератов.

Тонкое измельчение материалов не может рассматриваться только как чисто механический процесс. В результате тонкого измельчения разрываются химические связи в поверхностных слоях кристаллов, и в них появляются свободные атомные группы и радикалы. Тонкое измельчение приводит к обнажению химических соединений, обладающих повышенной активностью при взаимодействии с окружающей средой, создаёт благоприятные условия для протекания физико-химических процессов на границе раздела фаз. Чем более дисперсны сырьевые материалы, тем ранее и с большей скоростью они взаимодействуют друг с другом.

Тонкое измельчение материалов - весьма энергоёмкий процесс. Энергозатраты на помол примерно в 15…20 раз выше, чем на дробление. Это и определило целесообразность разделение процесса измельчения на две стадии – дробление и помол.

Дата добавления: 2014-11-29