stringtranslate.com

Мельница (измельчение)

Мельница — это устройство, часто структура , машина или кухонный прибор , который измельчает твердые материалы на более мелкие куски путем измельчения, дробления или резки. Такое измельчение является важной единичной операцией во многих процессах . Существует множество различных типов мельниц и множество типов материалов, обрабатываемых в них. Исторически мельницы приводились в действие вручную или животными (например, с помощью рукоятки ), рабочим животным (например, конная мельница ), ветром ( ветряная мельница ) или водой ( водяная мельница ). В современную эпоху они обычно работают от электричества .

Измельчение твердых материалов происходит посредством механических сил, которые разрушают структуру, преодолевая внутренние силы связи. После измельчения изменяется состояние твердого тела: размер зерна, распределение размера зерна и форма зерна.

Измельчение также относится к процессу разрушения, разделения, калибровки или классификации заполнителя (например, горной руды ). Например, дробление или измельчение горных пород для получения однородного размера заполнителя для строительных целей или разделения горных пород, почвы или заполнителя для целей структурной засыпки или рекультивации земель. Процессы измельчения заполнителя также используются для удаления или отделения загрязнений или влаги из заполнителя или почвы и для производства «сухих заполнителей» перед транспортировкой или структурной засыпкой.

В машиностроении шлифование может использоваться для следующих целей:

Законы шлифования

Несмотря на большое количество исследований в области схем разрушения, не известна формула, которая связывает техническую работу по шлифованию с результатами шлифования. Горные инженеры Петер фон Риттингер , Фридрих Кик и Фред Честер Бонд независимо друг от друга разработали уравнения, связывающие необходимую работу по шлифованию с размером полученного зерна, а четвертый инженер, Р. Т. Хукки, предположил, что каждое из этих трех уравнений может описывать узкий диапазон размеров зерна, и предложил объединить их вдоль одной кривой, описывающей то, что стало известно как соотношение Хукки . [1] [2] [3]

В мельницах с перемешиванием соотношение Хукки не применяется, и вместо этого необходимо проводить эксперименты, чтобы определить какое-либо соотношение. [4]

Для оценки результатов измельчения необходимо знать гранулометрический состав исходного материала (1) и измельченного материала (2). Степень измельчения — это отношение размеров из гранулометрического состава. Существует несколько определений этой характеристической величины:

Вместо значения d 80 можно использовать также d 50 или другой диаметр зерна.
Удельную площадь поверхности, относящуюся к объему S v , и удельную площадь поверхности, относящуюся к массе S m, можно определить экспериментальным путем.
В этой формуле для измельчения твердого вещества используется зазор разгрузочной матрицы a шлифовальной машины.

Шлифовальные машины

В обработке материалов измельчитель — это машина для получения тонкого измельчения частиц посредством истирания и сжимающих сил на уровне размера зерна. См. также дробилка для механизмов, производящих более крупные частицы. В целом, процессы измельчения требуют относительно большого количества энергии; по этой причине недавно был предложен экспериментальный метод измерения энергии, используемой локально во время измельчения с помощью различных машин. [5]

Мельница самоизмельчения

Автогенные или автогенные мельницы так называются из-за самоизмельчения руды: вращающийся барабан бросает более крупные куски руды в каскадном движении, что вызывает ударное разрушение крупных кусков и компрессионное измельчение более мелких частиц. По принципу действия она похожа на мельницу SAG, описанную ниже, но в ней не используются стальные шары. Также известна как измельчение ROM или «Run Of Mine».

Эксплуатация шаровой мельницы

Шаровая мельница

Типичным типом тонкого помола является шаровая мельница . Слегка наклонный или горизонтальный вращающийся цилиндр частично заполнен шарами , обычно каменными или металлическими , которые измельчают материал до необходимой тонкости путем трения и удара о вращающиеся шары. Шаровые мельницы обычно работают с приблизительной загрузкой шаров 30%. Шаровые мельницы характеризуются меньшим (сравнительно) диаметром и большей длиной, и часто имеют длину в 1,5–2,5 раза больше диаметра. Подача находится на одном конце цилиндра, а разгрузка — на другом. Шаровые мельницы обычно используются при производстве портландцемента и на более тонких этапах измельчения при переработке полезных ископаемых. Промышленные шаровые мельницы могут достигать 8,5 м (28 футов) в диаметре с двигателем мощностью 22 МВт [6] , потребляя примерно 0,0011% от общей мировой мощности (см. Список стран по потреблению электроэнергии ). Однако небольшие версии шаровых мельниц можно найти в лабораториях, где они используются для измельчения образцов материала для обеспечения качества.

Для прогнозирования мощности шаровых мельниц обычно используется следующая форма уравнения Бонда: [7]

где

Мельница Buhrstone

Другим широко используемым типом тонкого помола является французская мельница Buhrstone , которая похожа на старинные мукомольные мельницы .

Шлифовальные валки высокого давления

Высоконапорный шлифовальный валок, часто называемый HPGR или роликовым прессом, состоит из двух валков с одинаковыми размерами, которые вращаются друг против друга с одинаковой окружной скоростью. Специальная подача сыпучего материала через бункер приводит к образованию слоя материала между двумя валками. Подшипниковые узлы одного валка могут перемещаться линейно и прижимаются к слою материала пружинами или гидравлическими цилиндрами. Давление в слое материала превышает 50 МПа (7000 фунтов на кв. дюйм ). В целом оно достигает 100–300 МПа. Благодаря этому слой материала уплотняется до твердой объемной доли более 80%.

Валковый пресс имеет определенное сходство с валковыми дробилками и валковыми прессами для прессования порошков, но назначение, конструкция и принцип работы различны.

Экстремальное давление заставляет частицы внутри уплотненного слоя материала дробиться на более мелкие частицы, а также вызывает микротрещины на уровне размера зерна. По сравнению с шаровыми мельницами HPGR достигают удельного потребления энергии на 30–50 % ниже, хотя они не так распространены, как шаровые мельницы, поскольку представляют собой более новую технологию.

Похожий тип промежуточной дробилки — это кромочная дробилка, которая состоит из круглого поддона с двумя или более тяжелыми колесами, называемыми мюллерами, вращающимися внутри него; материал, подлежащий дроблению, заталкивается под колеса с помощью прикрепленных плужных лезвий.

Мельница из гальки

Вращающийся барабан вызывает трение и истирание между каменными гальками и частицами руды. Может использоваться там, где необходимо избегать загрязнения продукта железом от стальных шариков. Обычно используется кварц или кремний, поскольку их недорого получить.

Стержневая мельница

Вращающийся барабан вызывает трение и истирание между стальными стержнями и частицами руды. [ требуется цитата ] Но термин «стержневая мельница» также используется как синоним продольной мельницы , которая делает стержни из железа или другого металла. Стержневые мельницы менее распространены, чем шаровые мельницы для измельчения минералов.

Стержни, используемые в мельнице, обычно из высокоуглеродистой стали, могут различаться как по длине, так и по диаметру. Однако, чем меньше стержни, тем больше общая площадь поверхности и, следовательно, тем выше эффективность измельчения. [8]

Принцип работы мельницы полусамоизмельчения

Мельница полусамоизмельчения

SAG — это аббревиатура для полусамоизмельчения. Мельницы SAG — это самоизмельчения, которые также используют шары для помола, как шаровая мельница. Мельница SAG обычно является первичной или первой стадией измельчения. Мельницы SAG используют шаровую загрузку от 8 до 21%. [9] [10] Самая большая мельница SAG имеет диаметр 42 фута (12,8 м) и приводится в действие двигателем мощностью 28 МВт (38 000 л.с.). [11] Была разработана мельница SAG диаметром 44 фута (13,4 м) и мощностью 35 МВт (47 000 л.с.). [12]

Трение между шарами и частицами руды приводит к измельчению более мелких частиц. Мельницы SAG характеризуются большим диаметром и короткой длиной по сравнению с шаровыми мельницами. Внутренняя часть мельницы облицована подъемными пластинами для подъема материала внутри мельницы, где он затем падает с пластин на остальную часть рудной загрузки. Мельницы SAG в основном используются на золотых, медных и платиновых рудниках, а также применяются в свинцовой, цинковой, серебряной, глиноземной и никелевой промышленности.

Башенная мельница

Башенные мельницы, часто называемые вертикальными мельницами, мельницами с перемешиванием или мельницами повторного измельчения, являются более эффективным средством измельчения материала до более мелких размеров частиц и могут использоваться после шаровых мельниц в процессе измельчения. Как и в шаровых мельницах, в мельницы с перемешиванием часто добавляются шлифовальные (стальные) шары или галька, чтобы помочь измельчить руду, однако эти мельницы содержат большой шнек, установленный вертикально, чтобы поднимать и измельчать материал. В башенных мельницах нет каскадного действия, как в стандартных мельницах для измельчения. Мельницы с перемешиванием также распространены для смешивания негашеной извести (CaO) в известковую пульпу. У башенной мельницы есть несколько преимуществ: низкий уровень шума, эффективное использование энергии и низкие эксплуатационные расходы.

Настольная молотковая мельница

Вертикальная ударная мельница (VSI-мельница)

Мельница VSI бросает частицы породы или руды на износостойкую пластину, отбрасывая их от вращающегося центра, который вращается на вертикальном валу. Этот тип мельницы использует тот же принцип, что и дробилка VSI .

Типы мельниц

Ветряная мельница в Куремаа , Йыгевамаа , Эстония .
Водяная мельница в Куусамо , Северная Остроботния , Финляндия

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Линч, А. Дж.; Роуленд, Калифорния (2005). "Глава 2. Наука и ученые". История шлифования. Общество горного дела, металлургии и разведки. ISBN 978-0-87335-238-3. Получено 2022-10-04 .
  2. ^ A. Jankovic; H. Dundar; R. Mehta‡ (март 2010 г.). "Соотношения между энергией измельчения и размером продукта для магнетитовой руды" (PDF) . Журнал Южноафриканского института горного дела и металлургии . 110 .
  3. ^ Хукки, РТ (1961). «Предложение о соломоновом урегулировании между теориями Риттингера, Кика и Бонда». scribd.com .
  4. ^ Томас, А; Филиппов, Л.О. (1999). «Трещины, фракталы и энергия разрушения минеральных частиц». Международный журнал по переработке полезных ископаемых . 57 (4): 285. doi :10.1016/S0301-7516(99)00029-0.
  5. ^ Барон, М.; Шамайо, А.; Марчиоро, Л.; Раффи, Дж. (2005). "Радикальные зонды для измерения воздействия энергии на гранулированные материалы" (PDF) . Advanced Powder Technology . 16 (3): 199. doi :10.1163/1568552053750242.
  6. ^ "ABB". ABB Communications . ABB Communications.
  7. ^ Обогащение полезных ископаемых – Третья теория измельчения – Краткое содержание документа. Onemine.org. Получено 09.10.2010.
  8. ^ Уиллс, BA (2006). Технология переработки полезных ископаемых: Введение в практические аспекты обработки руды и извлечения полезных ископаемых . Том 7-е изд. Амстердам, Бостон, Массачусетс. С. 157. ISBN 0750644508.
  9. ^ Штрохмайер, С. и Валери, В. младший. Оптимизация схемы мельницы полусамоизмельчения в Ernest Henry Mining. ResearchGate.net
  10. ^ Мулар, Эндрю Л.; Хэлб, Дуг Н.; Барратт, Дерек Дж. (2002). Проектирование, практика и управление заводами по переработке минерального сырья: Труды. SME. стр. 2369–. ISBN 978-0-87335-223-9. Получено 26 октября 2012 г.
  11. ^ ван де Вейфейкен, Маартен (октябрь 2010 г.). «Мельницы и GMD» (PDF) . Международная горнодобывающая промышленность : 30.
  12. ^ Безредукторные приводы мельниц. abb.com

Внешние ссылки