ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ

При использовании в качестве сырья твердых материалов необходимо предварительно их измельчить. Дробление и разлом осуществляют в специальных машинах.

В результате измельчения значительно увеличивается поверхность обрабатываемого материала. Применение твердых материалов, раздробленных на мелкие куски (путем дробления) или измельченных в порошок (путем размола), ускоряет растворение, обжиг, химическое взаимодействие и другие процессы, протекающие тем быстрее, чем больше поверхность участвующего в них твердого вещества.

Для измельчения материалов применяют машины различных типов, начиная от крупных дробилок, дробящих глыбы материала объемом до 2м³, и кончая мельницами, измельчающими продукты на частицы размером до 0,1мк.

Обычно дробилками называют машины для крупного, среднего и мелкого дробления, а мельницами – машины для тонкого и сверхтонкого измельчения.

Каждая машина, в зависимости от устройства, может обеспечивать степень измельчения от 3-6 для дробилок до 100 и более для мельниц.

Выбор дробилок и мельниц производят в зависимости от вида измельчения, а также от физико-механических свойств измельчаемого материала (твердость, хрупкость, абразивность и другие).

Для крупного измельчения широко применяются конусные дробилки. Они обладают большой производительностью, требуют меньшего расхода энергии, чем щековые дробилки, дают более равномерный продукт с меньшим содержанием мелочи и отличаются спокойной работой. Однако вследствие сложной конструкции, большого веса и большой стоимости их целесообразно применять для крупного дробления только при большой производительности.

При небольших производительности и степени измельчения применяют валковые дробилки, отличающиеся простотой, компактностью и надежностью работы. Для хрупких материалов наиболее пригодны высокопроизводительные зубчатые валковые дробилки, простые по конструкции и требующие небольшого расхода энергии.

Молотковые дробилки мало пригодны для измельчения очень твердых и абразивных материалов (быстрый износ) или влажных материалов, содержащих более 15% влаги (забивание решетки).

Тонкое измельчение материалов (примерно до 100мк) производится преимущественно в шаровых мельницах.

Вибрационные мельницы эффективно используются для получения высокодисперсных измельченных продуктов (≤60мк) при условии их предварительного измельчения примерно до 2 мм в дробилках или мельницах других типов. Вибрационные мельницы непригодны для измельчения липких порошков и вязких паст.

Прежде чем какое то вещество будет передано на обработку или для проведения химической реакции, его необходимо соответствующим образом подготовить, т.е. таким образом изменить его форму и свойства, чтобы обеспечивался оптимальный производственный процесс на всех технологических стадиях, а химическая реакция успешно завершилась с максимальным выходом продукта.

Одним из важнейших влияющих параметров во всех процессах является площадь поверхности используемых материалов. Поэтому частицам соответствующего вещества следует придать размер, оптимальный для данной реакции. Для этого существуют много способов.

Разъединение (измельчение)на более мелкие частицы с целью увеличения его поверхности.

Для твердого материала это происходит в специальных измельчающих машинах – дробилках.

Увеличить поверхность жидкости можно с помощью орошения или распыления.

Агломерация (спекание)применяется для повышения газопроницаемости груд сыпучих материалов. Существуют следующие способы агломерации: гранулирование, прямое прессование и окомкование. Для жидкостей, выбранный способ соединения служит для слияния осажденных из тумана мельчайших капель в жидкость.

Соединение – увеличение контактной площади приводит к более интенсивному обмену веществ и следовательно к ускорению самой реакции.

В случае жидкости распределение двух компонентов друг в друге достигается путем смешивания в специальной емкости, снабженной мешалкой. Также происходит и растворение твердого вещества в жидкости.

Пастообразные продукты диспергируются на основе перемешивания с разминанием, а порошкообразные твердые сыпучие вещества распределяются с достижением максимального взаимного проникновения.

При измельчении уменьшается размер частиц вещества и одновременно увеличивается удельная поверхность на единицу объема.

К измельчению твердых материалов прибегают в следующем:

- повышение скорости реакции между двумя веществами. Химические реакции протекают тем быстрее и интенсивнее, чем больше поверхность вступающих в реакцию друг с другом веществ, (крупные куски угля горят довольно медленно, т.е. идет реакция окисления, в то время как мелкая угольная пыль сгорает практически мгновенно).

- выделение одного компонента из смеси твердых веществ (Руда обычно представлена в виде мелкозернистой смеси горных пород, состоящей из самой руды и малоценной породы). Измельчив эту смесь до размера меньше частиц руды, последнюю можно затем отделить магнитным способом.

- оформление (кондиционирование) промежуточного или конечного продукта для облегчения обращения с ним или лучшего выполнения стоящей перед ним задачей. Твердыми материалами иногда удобнее манипулировать и, соответственно, приспособить к успешному выполнению определенной задачи только в случае придания им определенного размера с учетом крупности зерен (Термопласты предлагаются в качестве сырьевого материала в виде гранул размером с горох, такая форма наилучшим образом подходит для расплавления и формирования).

Физические аспекты