Помол сырьевых материалов
Тонкое измельчение сырьевых материалов называется помолом. Комплекс оборудования, участвующего в этой операции, объединяется в помольный цех завода. Этим оборудованием являются в первую очередь мельницы и механизмы, обеспечивающие нормальную и бесперебойную работу мельниц:
расходные бункера для создания некоторого запаса материала перед мельницей на случай нарушения подачи материалов в помольный цех;
питатели, обеспечивающие равномерное питание мельницы исходными материалами;
аспирационная установка с пылеочистительными аппаратами, способствующая повышению производительности мельницы;
сепараторы (классификаторы), устанавливаемые при мельницах, работающих в закрытом цикле, и служащие для отделения недоизмельчениых зерен, подвергаемых затем вторичному размолу;
транспортирующие механизмы, подающие материал в расходные бункера, измельченный продукт от мельниц в сепараторы или на склад;
приборы автоматического регулирования процессом помола;
вентиляционные устройства санитарно-техническссо назначения, аналогичные применяемым в дробильных установках.
Основным же технологическим агрегатом помольного цеха является мельница.
Цементная промышленность применяет шаровые и валковые мельницы, а также аппараты, в которых происходит самопроизвольное измельчение в результате удара и истирания кусков материала друг о друга, например мельница «Аэрофол», струйная мельница.
Наиболее распространенные аппараты — шаровые мельницы.
Измельчение материалов в шаровой мельнице происходит в результате ударного и истирающего действия мелющих тел — шаров.
Шаровая мельница представляет собой строго горизонтальный стальной барабан, футерованный внутри плитами из твердой стали. Внутри барабана находятся мелющие тела — шары 5 (или цилиндрики для особо тонкого измельчения).
Барабан вращается в подшипниках. При вращении барабана шары под действием центробежной силы поднимаются вверх. Достигнув определенной точки, в которой вес шаров оказывается больше центробежной силы, они отрываются и падают, раздрабливая при ударе куски загруженного в мельницу материала. Вращение барабана вызывает также перекатывание мелющих тел относительно друг друга и тонкое истирание материала, попадающего между шарами.
Для более эффективного использования истирающей способности мелющих тел шары заменяют стальными цилиндриками — цильпебсами, имеющими отношение длины к диаметру около 1,5.
Истирающая площадь цильпебсов в несколько раз больше, так как шары теоретически соприкасаются в одной точке, а цилиндры — по образующей линии.
Загружают материал в мельницу через полую цапфу, а разгружают с противоположной стороны также через полую цапфу или специальную решетку. Таким образом, шаровая мельница является непрерывно действующей машиной. Скорость загрузки материала в нее равна скорости разгрузки готового продукта.
В процессе перемещения вдоль барабана материал измельчается, и чем длиннее будет этот путь, тем тоньше окажется измельченным материал (при одной и той же скорости его движения). Для повышения тонкости помола увеличивают длину барабана шаровых мельниц, применяя так называемые трубные мельницы. Длина трубных мельниц в 3—6 раз превышает диаметр, тогда как у обычных шаровых мельниц отношение длины к диаметру не более 2. Трубные мельницы разделяют дырчатыми перегородками на камеры (две, три или четыре), обеспечивающие также разделение процесса помола на более грубое измельчение в камерах, расположенных ближе к стороне загрузки, и более тонкое — в последующих камерах.
В первую камеру материал поступает в виде относительно крупных кусков. Для их разрушения требуется большая сила удара. Поэтому в первую камеру загружают шары большого диаметра — от 45 до 100—120 мм, имеющие вес до 5—6 кг. Во вторую камеру поступает материал уже в виде крупки. Для измельчения таких зерен не требуется большой силы удара, но число ударов должно быть велико, так как мелких зерен из крупных кусков образовалось очень много. Для этого во вторую камеру загружают шары меньшего диаметра — 20—40 мм. В следующие камеры поступает материал в виде довольно тонко измельченного продукта и здесь его нужно измельчать истиранием. Поэтому следующие камеры загружают только стальными цилиндриками (цельпебсом) диаметром от 10 до 16 мм.
Продвижение материалов вдоль барабана мельницы происходит в результате непрерывного подпора со стороны загрузки, производимого новыми порциями поступающего в мельницу материала. Таким образом, чем больше будет подано в мельницу свежего материала, тем больше будет получено измельченного продукта. Однако время нахождения материала в мельнице при этом будет меньше и, следовательно, помол окажется грубее.
Помол сырьевых материалов осуществляют в сухом состоянии или в присутствии воды. В последнем случае улучшаются условия измельчения материалов, так как вода размягчает материал, понижая его прочность.
При равных условиях степень измельчения материала, и соответственно производительность мельницы, зависит от его твердости.
Величина поправочного коэффициента (q) применяется равной 1 при тонкости помола, характеризуемого остатком на сите в количестве 10%. Это является примерно средней степенью измельчения цемента на отечественных заводах. Изменение тонкости помола резко влияет на производительность мельницы, увеличивая ее при более грубом помоле и снижая с повышением тонкости помола. Так, при увеличении тонкости помола до остатка на сите 8—6% коэффициент тонкости помола уменьшается соответственно до 0,9—0,8, т. е. примерно на 9— 20%. На столько же и снижается производительность мельницы. Примерно в аналогичной пропорции возрастает производительность мельницы при увеличении крупности помола.
На производительность и устойчивую работу мельницы оказывает влияние скорость вращения барабана. Только при правильно выбранном числе оборотов мельница обеспечивает высокую производительность. Недостаточная скорость вращения вызовет подъем шаров на относительно небольшую высоту: сила их удара и измельчающая способность окажется незначительной. При чрезмерно высокой скорости вращения барабана величина центробежной силы, с которой мелющие тела прижимаются к внутренней поверхности мельницы, окажется столь значительной, что шары не смогут оторваться от этой поверхности: и будут вращаться вместе с барабаном, по существу не измельчая материала.