ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.02.2024
Просмотров: 34
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
7. МАШИНЫ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
Измельчение твердых материалов – это широко применяемая операция в химической технологии. Ее назначение состоит в увеличении поверхности материалов, величина которой обусловливает скорость гетерогенных диффузионных, химических и физико-химических процессов. Процессы измельчения условно делят на дробление (крупное, среднее, мелкое) и измельчение (тонкое и сверхтонкое).
Различают следующие основные способы измельчения материала:
• раздавливание;
• раскалывание;
• истирание;
• удар.
Применение того или иного способа измельчения зависит от физико-механических свойств материала и исходного размера его кусков. Так, дробление крупных твердых и хрупких материалов целесообразнее проводить раздавливанием или раскалыванием.
Дробление крупных кусков менее прочных материалов целесообразнее проводить раскалыванием, а вязких и глинистых материалов – ударом. Измельчение мелких кусков осуществляется истиранием в сочетании с раздавливанием и ударом.
Измельчение материала обычно выполняют последовательно в машинах различных типов. Создание универсальных аппаратов, в которых можно было бы производить измельчение материала от размера больших глыб до пылевидного состояния, затруднено тем, что в зависимости от размеров кусков наиболее эффективными оказываются лишь определенные измельчающие усилия.
Конструкций машин для измельчения достаточно много. Щековые дробилки, например, отличаются компактностью и относительной простотой конструкции. Они надежны в работе. К недостаткам относят периодичность актов дробления: за один оборот вала только половина времени расходуется на дробление, а вторая половина – на «холостой ход». Наличие больших качающихся масс вызывают сильный шум и вибрацию. Такие дробилки устанавливают на фундаментах, не связанных с фундаментами здания.
Валковые дробилки компактны и надежны. Вследствие однократного сжатия материал не переизмельчается и содержит мало мелких частиц. Эти дробилки эффективны для измельчения материалов умеренной твердости.
В дезинтеграторе одновременно с дроблением осуществляется перемешивание компонентов дробимого материала. Однако в нем из соображений прочности нельзя создать очень высокие скорости вращения, поэтому он не может дать тонкого измельчения.
Материал после среднего дробления сравнительно редко представляет собой готовый продукт, пригодный для последующих технологических операций. Чаще требуется его дальнейшее измельчение до размера зерен (0,1 – 0,05 мм и меньше). Наибольшее распространение для такого измельчения получили шаровые (барабанные) мельницы. В них измельчение может проводиться как сухим, так и мокрым способом. Недостатками таких машин являются уменьшение рабочего объема и увеличение веса машины за счет применения мелющих (дробящих) тел.
59
ЩЕКОВАЯ ДРОБИЛКА
Принцип работы
Щековая дробилка (рис. 51) – это машина для дробления крупнокускового материала.
Она состоит из неподвижной щеки 1, представляющей собой переднюю стенку станины, и подвижной щеки 2, которая шарнирно подвешена на оси 3. Свое движение щека 2 получает от коленчатого или эксцентрикового вала 4, которое сообщает возвратно-поступательное движение шатуну 11, шарнирно соединенному с распорными плитами 10. Распорные плиты шарнирно соединены с подвижной щекой и упорной деталью, которая закреплена на задней стенке станины распорными клиньями 6 и 7. Именно эти распорные клинья позволяют с помощью установочных болтов изменить ширину выпускной щели, а следовательно, и степень измельчения материала. Для выравнивания нагрузки на приводной двигатель вал 4 снабжается двумя маховиками 5, аккумулирующими энергию при холостом ходе и отдающими ее при рабочем ходе.
Материал в дробилку подается сверху и раздавливается между щеками при движении шатуна вверх. При каждом движении шатуна вниз дробимый материал опускается все ниже, а порции измельченного материала высыпаются из машины через разгрузочное устройство.
Рис. 51. Схема щековой дробилки:
1 – неподвижная щека; 2 – подвижная щека; 3 – ось; 4 – вал; 5 – маховик;
6, 7 – распорные клинья; 8 – пружина; 9 – тяга; 10 – плита; 11 – шатун
60
ВАЛКОВАЯ ДРОБИЛКА
Принцип работы
Валковая дробилка (рис. 52) – это машина для среднего дробления материала. Она состоит из двух параллельно расположенных цилиндрических валков 1 и 2, вращающихся навстречу друг другу. Валки установлены в станине машины 3.
Материал в машину подается сверху. Он захватывается вращающимися валками и дробится путем раздавливания. Для предохранения валков от аварии в случае попадания более твердых материалов ось одного валка 1 устанавливается в подвижном подшипнике и удерживается в заданном положении силой предохранительных пружин 4, которые при увеличении давления позволяют валку отходить влево. Степень измельчения регулируется изменением расстояния между валками.
Рис. 52. Схема валковой дробилки:
1, 2 – валки; 3 – станина; 4 – пружина
61
1 2 3 4 5
ДЕЗИНТЕГРАТОР
Принцип работы
Дезинтегратор (рис.53) – это ударная машина, дробление в которой происходит за счет удара «на лету». Он состоит из двух дисков 1 и 2, которые закреплены на двух самостоятельных валах 3 и 4 с общей геометрической осью. С помощью шкивов 5 и 8 диски приводятся в быстрое вращательное движение. Причем диски вращаются в противоположные стороны. На каждом диске по концентрическим окружностям в 2 – 3 ряда расположены ударные круглые бичи (пальцы) 6. Они установлены так, что ряды одного диска помещаются между рядами другого диска. Количество таких пальцев увеличивается от центра к периферии, а расстояние между ними уменьшается в том же направлении.
Дробимый материал подается в загрузочную воронку 7, попадает в рабочую камеру и разбивается ударами быстро вращающихся бичей. За счет этих ударов материал отбрасывается по касательной к окружности на следующий ряд бичей, вращающихся в противоположную сторону. Таким образом, материал движется к периферии аппарата, все время подвергаясь последовательным все более быстрым ударам. Измельченный материал, выбрасываясь в кожух машины, высыпается в виде готового продукта без значительных примесей переизмельченного материала.
Рис. 53. Схема дезинтегратора:
1, 2 – диски; 3, 4 – валы; 5, 8 – шкивы; 6 – бичи; 7 – загрузочная воронка
Принцип работы
Дезинтегратор (рис.53) – это ударная машина, дробление в которой происходит за счет удара «на лету». Он состоит из двух дисков 1 и 2, которые закреплены на двух самостоятельных валах 3 и 4 с общей геометрической осью. С помощью шкивов 5 и 8 диски приводятся в быстрое вращательное движение. Причем диски вращаются в противоположные стороны. На каждом диске по концентрическим окружностям в 2 – 3 ряда расположены ударные круглые бичи (пальцы) 6. Они установлены так, что ряды одного диска помещаются между рядами другого диска. Количество таких пальцев увеличивается от центра к периферии, а расстояние между ними уменьшается в том же направлении.
Дробимый материал подается в загрузочную воронку 7, попадает в рабочую камеру и разбивается ударами быстро вращающихся бичей. За счет этих ударов материал отбрасывается по касательной к окружности на следующий ряд бичей, вращающихся в противоположную сторону. Таким образом, материал движется к периферии аппарата, все время подвергаясь последовательным все более быстрым ударам. Измельченный материал, выбрасываясь в кожух машины, высыпается в виде готового продукта без значительных примесей переизмельченного материала.
Рис. 53. Схема дезинтегратора:
1, 2 – диски; 3, 4 – валы; 5, 8 – шкивы; 6 – бичи; 7 – загрузочная воронка
62
ШАРОВАЯ МЕЛЬНИЦА
Принцип работы
Шаровая мельница предназначена для тонкого измельчения материала.
Односекционная шаровая мельница представляет собой полый вращающийся барабан, в который помещены дробящие тела – металлические шары или кремневые гальки и измельчаемый материал.
При вращении барабана шары и материал за счет трения и центробежной силы поднимаются до определенной высоты, а затем падают или скатываются вниз. Измельчение материала при этом происходит и за счет удара падающих шаров, и за счет истирания, как между шарами, так и между шарами и внутренней поверхности барабана. Такая комбинация измельчающих усилий оказывается очень эффективной, так как удар, производящий начальное дробление материала, подготавливает его к последующему тонкому помолу истиранием.
Шаровые мельницы выполняют и многосекционными (рис. 54), или трубчатыми.
Барабан 1 такой мельницы разгорожен внутри стальными решетками 2 с отверстиями определенного диаметра. В каждую секцию загружают шары 3 различных размеров: в первую помещают наиболее крупные, во вторую – шары меньшего размера, в третью – еще более мелкие и т. Д. Материал, проходя из секции в секцию, непрерывно измельчается до требуемой степени помола.
Рис. 54. Схема многосекционной шаровой мельницы:
1 – барабан; 2 – решетки; 3 – шары
63
8. АППАРАТЫ ДЛЯ РАССЕВА И КЛАССИФИКАЦИИ
Разделение твердых зернистых материалов на классы по крупности зерен называется классификацией. Известны два основных способа классификации:
• ситовая (рассев, грохочение) – это механическое разделение на ситах;
• гидравлическая – разделение смеси на классы зерен, обладающих одинаковой скоростью осаждения в воде или воздухе.
Ситовая классификация осуществляется в специальных аппаратах, называемых грохотами.
Барабанный грохот дает возможность осуществить средний рассев материала. Однако невысокая четкость рассева вследствие отсутствия сотрясений, использование в каждый момент времени лишь небольшой части поверхности сита, быстрый износ сит и пылеобразование постепенно вытесняют данный аппарат, замещая его плоскими качающимися грохотами.
Плоские качающиеся грохоты имеют ряд преимуществ перед барабанными. Они легче, расходуют меньше энергии, дают значительно большую четкость рассева, что обусловлено интенсивным ворошением и расслаиванием материала на горизонтальной или слегка наклонной поверхности.
Гидравлическая классификация в восходящем потока жидкости (обычно воды) основана на изменении скорости потока. При этом фракция, состоящая из более мелких частиц, окажется в сливе, т.е. будет отделена. При последующем увеличении скорости восходящего потока могут быть отделены все более и более крупные частицы. Для гидравлической классификации применяют классификатор типа «отстойник – конус», рассмотренный ранее. Отличие заключается в более глубоком вводе суспензии через центральную трубу (стакан), создающем восходящий поток жидкости по всей высоте аппарата, что и обеспечивает четкую классификацию. Скорость прохождения суспензии создается такой, чтобы мелкая фаза выносилась через верх аппарата в сливной желоб.
Крупная фракция, выпадая на стенки, сползает вниз и выводится через трубу «гусиная шейка».
Гидравлическая классификация в восходящем потоке газа аналогична предыдущей.
Для разделения тонкого материала на фракции широко применяются воздушные сепараторы, где сортировка твердых частиц по крупности основывается на разной скорости осаждения крупных и мелких частиц. Такая классификация осуществляется в воздушных сепараторах.
Существенным недостатком воздушнопроходного сепаратора является дополнительная установка специальных пылеуловителей (например, электрофильтров и электроциклонов) для мелкой фракции, которая уносится с потоком воздуха.
64
БАРАБАННЫЙ ГРОХОТ
Принцип работы
Барабанный грохот (рис. 55) представляет собой вращающийся ситчатый барабан 1, который разбит на секции с различными размерами сит 2. По пути движения материала через барабан мелкие куски проваливаются через отверстия сита, а крупные выходят из нижнего конца барабана. Продвижение материала обеспечивается установкой барабана под некоторым углом к горизонту, обычно 2 – 9
о
Четкость рассева в барабанном грохоте увеличивается при увеличении числа оборотов за счет более энергичных движений материала. Данный аппарат может производить рассев состава более чем на две фракции.
Рис. 55. Схема барабанного грохота:
1 – барабан; 2 – сито; 3 – разгрузочное устройство
65
ПОДВЕСНОЙ ЭКСЦЕНТРИКОВЫЙ ГРОХОТ
Принцип работы
Подвесной грохот (рис. 56) состоит из короба 2, несущего сита 3. Под загрузочной верхней частью расположен приводной эксцентриковый вал 1, который и сообщает грохоту качания. Нижняя разгрузочная часть подвешена на тягах 4, позволяющих легко изменять угол наклона.
Через загрузочное устройство материал попадает на сито, имеющее определенный угол наклона. Кроме того, просеивающая поверхность совершает принудительное качание, число которых может быть увеличено. Это способствует продвижению материала к разгрузочному бункеру. По мере продвижения происходит рассев материала.
Рис. 56. Схема подвесного эксцентрикового грохота:
1 – вал; 2 – желоб; 3 – сито; 4 – тяга
66
ВОЗДУШНЫЙ ПРОХОДНОЙ СЕПАРАТОР
Принцип работы
Воздушнопроходной сепаратор (рис. 57) состоит из двух конусов: внешнего 1 и внутреннего 2. При входе пылегазовой смеси по патрубку 3 в пространство между конусами наиболее крупные частицы под действием центробежной силы выпадают из газового потока и удаляются через патрубок 4. Далее пылегазовая смесь поступает через тангенциально установленные створки 6 во внутренний конус. Здесь, как в циклоне, происходит дальнейшее выпадение крупных частиц, которые сползают по стенкам и отводятся через патрубок 5.
Мелкая фракция выносится через центральную трубу 7 и улавливается в специальных пылеуловителях (например, электроциклонах или электрофильтрах), применяемых для тонкой очистки газа от пыли.
Регулирование размеров частиц получаемых фракций производится изменением скорости пылегазового потока и поворотом створок 6.
Рис. 57. Схема воздушнопроходного сепаратора:
1 – внешний конус; 2 – внутренний конус; 3 – входной патрубок; 4, 5 – выходные патрубки; 6 – створка; 7 – центральная труба