Мелкодисперсное измельчение

Рассматриваются отличительные особенности и преимущества мелкодисперсного измельчителя компонентов поробетона.

Ответственным технологическим этапом производства поробетона является его однородность и равновесность по гранулометрическому параметру, который существенно влияет на качество готового продукта. Многие исследования твердения многокомпонентных вяжущих, в состав которых входят тонкомолотые минеральные добавки, доказали возможность и целесообразность частичной замены части клинкерного вяжущего наполнителями с целью регулиро-вания свойств и долговечности изделия. Многие наполнители, в том числе искусственного происхождения, обладают достаточной химической активностью и часто повышают активность самого вяжущего. Кварцевый песок, как наиболее распространенный природный материал, считающийся инертной добавкой, при тонком измельчении приобретает химическую активность и вяжущие свойства.

 

 

Нами изготавливается мелкодисперсный измельчитель с необходимыми свойствами и при этом ему не нужны мелющие тела. В измельчителе в одну стадию можно размолоть материал до фракции 5 мкм. Такой тонкий помол можно получить и в традиционных мелющих устройствах, но в несколько ста-дий, мелкодисперсный измельчитель же размалывает материалы по твердости до 7 единиц по Моосу. Сегодня в горнообогатительной, топливной, химической, строительной и других отраслях промышленности устанавливают громоздкие агрегаты, чаще многоступенчатые, потребляющие много энергии. Не менее важная проблема - мелющие тела: шары, билы, валки, жернова: расходуются они быстро, нагрузки в мельницах таковы, что даже мягкий размалываемый материал истирает их, необходимо учесть также расход броневой облицовки внутренней поверхности мельниц.
Существующие струйные мельницы, работающие без мелющих тел, где материал с двух сторон мощными струями воздуха или воды подается в камеру, там соударяется и размалывается - расхода мелющих тел никакого, кроме со-пел, но энергии надо затратить много. Идея струйного измельчения хороша, но очень дорого обходится пневмотранспорт. Имеется возможность пневмотранспорт заменить центробежной силой: взять два диска с полостями внутри и подвести материалопровод, поставить диски друг против друга и заставить их вращаться с большой скоростью в противоположных направлениях. Материал поступает в диски, разгоняется под действием центробежных сил, прижимается к периферии дисков - и через отверстия вылетает мелкодисперсная масса. На изготавливаемом ротационно-струйном измельчителе установленная мощность - до 30 кВт при производительности до 1 т/ч.

Отличительные особенности и преимущества измельчителя

Нетрадиционный способ измельчения
Заключается в механическом разгоне материала и его самоизмельчении без воздействия размольных органов, что обеспечивает минимальные затраты энергии, малый износ рабочих деталей измельчителя и практическое исключение засорения готового продукта металлом. Измельчитель малогабаритен.

Простота и удобство в работе
Размол в мелкодисперсном измельчителе осуществляется в интенсивном непрерывном режиме без применения сжатого воздуха, дорогостоящих и быстроизнашивающихся мелющих тел (валков, молотков, шаров и бронефутеровки), изготавливаемых обычно из специальных, высоколегированных и дорогостоящих сталей. Это приводит к уменьшению габаритов и массы измельчителя, упрощает конструкцию, повышает удобство в обслуживании и уменьшает шум. В конструкции мелкодисперсного измельчителя предусмотрена возможность регулирования как производительности, так и тонкости помола.

Надежность
Мелкодисперсный измельчитель обладает высокими показателями надёж-ности: безотказностью, долговечностью и ремонтопригодностью. Не требуется никаких специальных приспособлений для ремонта и профилактических работ. Буквально минуты требуются для того, чтобы подготовить к осмотру разгонные диски и внутренние поверхности корпуса. Основные узлы и детали мелкодис-персного измельчителя рассчитаны на повышенные сроки службы.

Экономичность
В измельчителе обеспечивается низкий среди известных измельчающих устройств (шаровые, валковые, молотковые и др. мельницы) удельный расход электроэнергии на размол даже при получении очень тонкого помола. Мелкодисперсный измельчитель требует минимальных площадей на объектах его использования, низких расходов на изготовление и эксплуатацию по сравнению с другими типами измельчителей.
Это достигается тем, что приготовленный материал подвергается диспер-гированию до измельчения частиц не менее 5 мкм. Данная технология при ме-ханическом измельчении многокомпонентных материалов позволяет получать механическим путем гомогенную массу практически на молекулярном уровне, при этом образуются свободные радикалы (некомпенсированные связи), соединяющие компоненты между собой, тем самым создаются условия получения однородного материала и соответствующей дисперсности частиц смеси. Такой материал имеет гомогенно-равновесный состав на молекулярном уровне.

Принцип работы
Смесь компонентов (или моносостав) размером от 0,5 до 2 мм через бункерный питатель поступает в измельчитель, состоящий из двух дисков, вращающихся навстречу друг другу. Смесь измельчается с высокой скоростью в вихревом потоке. Далее пневмотранспортом материал поступает в динамический сепаратор, где происходит разделение материала на две фракции. Первая фракция заданного размера (сепаратор снабжен частотным преобразователем) поступает в циклон сбора готового продукта, а вторая фракция с размером частиц больше заданных, возвращается на доизмельчение. Отработанный воздух из циклона поступает в замкнутом цикле вновь в центробежный вентилятор, что исключает пыление в помещении. Внутренние поверхности материалопроводов, бункеров, циклонов покрываются полиуретановыми лаками, обладаю-щими химической стойкостью, эластичностью, прочностью, изностойкостью и ремонтопригодностью.
Мелкодисперсный измельчитель предназначен для размола хрупких материалов (клинкер, цемент, кварцевый песок, глинозем, пигменты, золы, доменные шлаки, слюда, мрамор, сера и другие материалы) с влажностью до 6%, не склонных к адгезии. Анализ и практика промышленного производства показывают, что применение тонкодисперсных материалов с остроугольной формой зерна, большим количеством сколов, трещин и других дефектов, интенсивно измельченных ударными воздействиями, обеспечивают условия, когда тонкодисперсный порошок легче вступает в твердофазные реакции с другими материалами благодаря высокоразвитой контактной поверхности, содержащей ненасыщенные химические связи и активные радикалы.

Особенности измельчения материалов ударом
Явление механоактивации твердых веществ известно давно. В результате измельчения происходит активирование тонкодисперсных материалов, которое выражается в ряде случаев повышенной способностью к реакциям в ходе по-следующих технологических операций. Активированное состояние измельчен-ного материала характеризуется его энергосодержанием, состоящим из поверхностной энергии и энергии искажения кристаллической решетки.
Основным критерием активирования является увеличение степени искаже-ния кристаллической структуры измельченных материалов. Как показывают соответствующие исследования, во многих случаях нет взаимосвязи между тониной помола и степенью искажений кристаллической структуры. Учитывая специфику процесса высокоскоростного удара, происходит некоторое изменение физикомеханических свойств материалов, измельченных на ударных мельницах по сравнению с мельницами, работающими по другому принципу (например, с вибрационными и шаровыми).
При измельчении многократными ударами с минимальными промежутками между ними, продукт имеет более высокую активность, чем материал с такой же удельной поверхностью, как измельченный, например, в шаровой мельнице. При измельчении цементного клинкера существует различие в прочности бетонов, изготовленных из цементов, измельченных на разных установках. Установлено, что бетоны, полученные на базе цементов, измельченных скоростным ударом, имеют повышенную механическую прочность по отношению к другим способам. Механическое активирование цемента в мелкодисперсном измельчителе ведет наряду с увеличением удельной поверхности (от 300 до 475 м2/кг) к резкому приросту однодневной прочности (около 100%) и 40-процентному увеличению прочности по истечении 28 дней.
Особенностью помола цементов ударом является осколочная форма частиц, что объясняется механизмом высокоскоростного ударного измельчения. Гранулометрический состав этих цементов характеризуется повышенной монодисперсностью: содержание фракций 5-10 мкм составляет до 98%, крупная и переизмельченная фракции практически отсутствуют.
С увеличением тонины помола различие в активности цементов различных помолов, как правило, возрастает по-разному.
Измельчители ударного действия позволяют легче других мельниц и в более широких пределах регулировать тонину конечного продукта и его гранулометрический состав путем варьирования режимных параметров процесса измельчения.
Установлено, что кварцевый песок обладает способностью аккумулировать больше энергии, чем продукты, измельченные в других агрегатах. При одинаковой удельной поверхности энергосодержание измельченного песка, полученного в ротационно-струйном измельчителе, в несколько раз выше, чем после обработки в других измельчителях и мельницах.
Изготовление многокомпонентных сухих смесей обеспечивает продолжи-тельное нарастание прочности вяжущего на основе цемента и кварцевого песка, как основных составляющих, что позволяет частичное замещение вяжущих на инертные материалы и добавки при сохранении стабильного качества сухих смесей.

По материалам справочника
"Строительные материалы. Где их можно приобрести" N 24 за 2005 г.