Вибрационные мельницы

Аттриторы

К сказанному про аттриторы в курсе "Процессы порошковой металлургии", можно добавить, что помимо системы циркуляции воды в рубашке корпуса в эти аппараты устанавливают систему циркуляции пульпы, которая облегчает получение равномерного распределения частиц по размерам и может использоваться для разгрузки аппарата и даже для отбора проб (слайд "Аттриторы").

Аттриторы конструктивно просты, хотя и сложнее ШВМ. Емкость барабана может достигать 2,3 м³, мощность электродвигателя – 150 л.с. Аппараты американской фирмы "Union Process" оснащены двухскоростными приводами с большим стартовым крутящим моментом. Высокая скорость вращения мешалки используется для измельчения материала, низкая – для облегчения его загрузки и выгрузки. Барабан может наклоняться для облегчения его осмотра и замены мешалки (слайд "Аттриторы Union Process").

Аттриторы этой фирмы, предназначенные для размола карбида вольфрама, имеют ряд интересных особенностей, связанных с условиями работы. Для снижения нагрузки на нижние лопасти мешалки во время запуска аппарата донная часть барабана сделана конической. Специальное устройство поднимает со дна шары и размалываемый материал. Лопасти мешалки имеют облицовку из WC для уменьшения их износа и загрязнения продукта.

Существует горизонтальный аттритор, который, по сути, сочетает в себе "классический" вертикальный аттритор и шаровую мельницу (слайд "Горизонтальный аттритор").

Вибрационные принято разделять на однокорпусные и многокорпусные (двухкорпусные). Однокорпусные могут быть однокамерными и многокамерными, а многокорпусные (двухкорпусные) – только многокамерными (слайд "Схемы вибрационных мельниц").

Преимущества однокорпусных – относительная простота конструкции, достаточно высокие рабочие параметры (максимальной мощность до 5 МВт, максимальный радиус траектории до 1 см). Недостатки – значительные динамические нагрузки на фундамент, зависимость траектории движения камер(ы) от массы загрузки, высокая окружная скорость дебалансов.

Преимущества многокорпусных – большой радиус траектории (до 10 см), значительно меньшие нагрузки на фундамент. Очевидный недостаток – сложность конструкции.

Большинство промышленных мельниц выполнено по однокорпусной схеме с одной или несколькими рабочими камерами. Аппараты для тонкого и сверхтонкого измельчения делают однокамерными с дебалансным возбудителем внутри камеры (слайд "Однокамерные вибрационные мельницы") или вне нее. В показанных мельницах из-за центральной "трубы" работа размольных тел затруднена, повышены расход энергии и износ кожуха, защищающего дебалансный вал. При внешнем вибраторе этих недостатков нет.

Мельницы для грубого размола и даже мелкого дробления делают многокамерными (слайд "Двухкамерная вибрационная мельница"). При этом камеры могут быть изолированными или сообщающимися.

В связи с тем, что длительность измельчения в вибрационных мельницах значительно меньше длительности измельчения в ШВМ, суммарное время, затрачиваемое на загрузку и выгрузку, может оказаться сопоставимым со временем собственно измельчения. Поэтому эффективность вибромельниц можно существенно повысить, если перевести их на непрерывный режим работы и даже создать комплексы, состоящие из нескольких аппаратов.

При конструировании и размещении в помещениях вибрационных мельниц следует учитывать специфические требования техники безопасности. Они заключаются в том, что должны быть исключены режимы работы, приводящие к резонансным колебаниям, должны быть обеспечены периодический контроль состояния наиболее нагруженных элементов мельницы и защита персонала от вибрации и шума.

Мощность привода вибромельницы рассчитывается по следующей формуле (слайд "К расчету мощности привода вибромельницы"):

где: h – коэффициент полезного действия (для ВМ ~ 0,6); w – частота колебаний вибратора, 1/мин; М_в – момент вибратора, Н×м; m₁ – масса загрузки, кг; m₂ – масса колеблющихся узлов (без загрузки), кг; Q и k – экспериментальные коэффициенты.

Зависимость Q и k от частоты колебаний вибратора приведена в таблице:

Частота колебаний вибратора, 1/мин
Q	0,5	0,4	0,3
k	0,8	1,0	1,2

m₁ / m₂ = m. Для фарфоровых шаров и нефутерованных стенок камер m = 1,15; для стальных шаров – 1,8; для твердосплавных шаров – 2,5.