Шаровая мельница - Ball mill

Разрез шаровых мельниц
Тип концевой фрезы см. Фреза § Фреза со сферическим концом.


А шаровая мельница это тип шлифовальный станок используется для измельчения или смешивания материалов для использования в процессах обработки минералов, красок, пиротехники, керамики и селективное лазерное спекание. Он работает по принципу удара и истирания: уменьшение размера происходит за счет удара, когда шары падают из верхней части снаряда.

Шаровая мельница состоит из полой цилиндрической оболочки, вращающейся вокруг своей оси. Ось корпуса может быть как горизонтальной, так и под небольшим углом к ​​горизонтали. Частично заполнен шарами. Мелющими телами являются шары, которые могут быть стальными (хромированная сталь ), нержавеющая сталь, керамика или резина. Внутренняя поверхность цилиндрической оболочки обычно облицована износостойким материалом, таким как марганцовистая сталь или резиновая подкладка. Мельницы с футеровкой из резины имеют меньший износ. Длина фрезы примерно равна ее диаметру.

Общая идея шаровой мельницы - древняя, но она не была до тех пор, пока Индустриальная революция и изобретение сила пара что может быть построен эффективный шаровой фрезерный станок. Сообщается, что он использовался для кремень точильный для керамики в 1870 г.[1]

Работающий

Работа шаровой мельницы

В случае шаровой мельницы непрерывного действия измельчаемый материал подается слева через конус 60 °, а продукт выгружается через конус 30 ° вправо. Когда оболочка вращается, шары поднимаются вверх на поднимающейся стороне оболочки, а затем каскадом падают вниз (или падают на корму) почти из верхней части оболочки. При этом твердые частицы между шариками и землей уменьшаются в размере за счет удара.

Приложения

Шаровые мельницы используются для измельчения таких материалов, как уголь, пигменты и полевой шпат для гончарного дела. Измельчение может быть мокрым или сухим, но первое - на небольшой скорости. Смешивание взрывчатых веществ является примером применения резиновых мячей.[2] Для систем с несколькими компонентами шаровая мельница доказала свою эффективность в увеличении твердое состояние химическая реакционная способность.[3] Кроме того, шаровая мельница доказала свою эффективность для производства аморфных материалов.[4]

Описание

Настольная шаровая мельница
Шаровая мельница лабораторного масштаба
Шаровая мельница с высокой энергией

Шаровая мельница, разновидность шлифовальный станок, представляет собой цилиндрическое устройство, используемое для измельчения (или смешивания) таких материалов, как руды, химикаты, керамическое сырье и краски. Шаровые мельницы вращаются вокруг горизонтальной оси, частично заполнены измельчаемым материалом и мелющей средой. В качестве носителей используются различные материалы, в том числе керамика мячи, кремень галька и нержавеющая сталь мячи. Эффект внутреннего каскадирования превращает материал в мелкий порошок. Промышленные шаровые мельницы могут работать непрерывно, питаясь с одного конца и выгружая с другого. Шаровые мельницы большого и среднего размера механически вращаются вокруг своей оси, но маленькие обычно состоят из цилиндрического контейнера с крышкой, который установлен на двух приводных валах (шкивы и ремни используются для передачи вращательного движения). А рок тумблер действует по тому же принципу. Шаровые мельницы также используются в пиротехника и изготовление черный порошок, но не может использоваться при приготовлении некоторых пиротехнических смесей, таких как флэш-порошок из-за их чувствительности к ударам. Высококачественные шаровые мельницы потенциально дороги и могут измельчать частицы смеси до 5 нм, значительно увеличивая площадь поверхности и скорость реакции.

Измельчение работает по принципу критической скорости. Под критической скоростью можно понимать ту скорость, после которой стальные шары, отвечающие за измельчение частиц, начинают вращаться в направлении цилиндрического устройства, таким образом не вызывая дальнейшего измельчения.

Шаровые мельницы широко используются в механическое легирование процесс[5] в которых они используются для шлифования и для холодной сварки, получения сплавов из порошков.[6]


Шаровая мельница является ключевым оборудованием для измельчения измельченных материалов, и она широко используется в производственных линиях для порошков, таких как цемент, силикаты, огнеупорные материалы, удобрения, стеклокерамика и т. Д., А также для обогащение руды черных и цветных металлов. Шаровая мельница может измельчать руду и другие материалы, влажные или сухие. В зависимости от способа разгрузки материала шаровые мельницы бывают двух типов: решетчатого типа и типа перелива. Для использования в шаровой мельнице подходят многие типы мелющих тел, каждый из которых имеет свои особые свойства и преимущества. Ключевые свойства мелющих тел - это размер, плотность, твердость и состав.

  • Размер: чем меньше частицы носителя, тем меньше размер частиц конечного продукта. Частицы мелющих тел должны быть существенно больше, чем самые большие куски измельчаемого материала.
  • Плотность: среда должна быть плотнее измельчаемого материала. Это становится проблемой, если мелющие тела плавают поверх измельчаемого материала.
  • Твердость: Мелющие тела должны быть достаточно прочными, чтобы измельчать материал, но, по возможности, не настолько жесткими, чтобы они также изнашивали барабан.
  • Состав: Различные виды шлифования предъявляют особые требования. Некоторые из этих требований основаны на том, что часть мелющих тел находится в готовом продукте, в то время как другие основаны на том, как эти мелющие тела будут реагировать с измельчаемым материалом.
  • Если цвет готового продукта важен, необходимо учитывать цвет и материал мелющих тел.
  • Если важно низкое загрязнение, мелющие тела могут быть выбраны для облегчения отделения от готового продукта (например, стальная пыль, полученная из среды из нержавеющей стали, может быть отделена магнитным способом от цветных металлов). Альтернативой сепарации является использование среды из того же материала, что и измельчаемый продукт.
  • Легковоспламеняющиеся продукты имеют тенденцию становиться взрывчатое вещество в виде порошка. Стальная среда может вызвать искру и стать источником возгорания для этих продуктов. Либо мокрое шлифование, либо искробезопасные среды, такие как керамика или же вести должен быть выбран.
  • Некоторые среды, например железо, могут вступать в реакцию с коррозионными материалами. По этой причине, нержавеющая сталь, керамика и кремень Мелющие тела могут использоваться, если во время измельчения присутствуют коррозионные вещества.

Камера измельчения также может быть заполнена инертным защитный газ который не вступает в реакцию с измельчаемым материалом, чтобы предотвратить окисление или взрывные реакции, которые могут произойти с окружающим воздухом внутри мельницы.

Преимущества шаровой мельницы

Шаровая мельница имеет ряд преимуществ перед другими системами: низкая стоимость установки и мелющей среды; вместимость и тонкость можно регулировать, регулируя диаметр шара; подходит как для периодической, так и для непрерывной работы; подходит для открытого и замкнутого цикла измельчения; он применим для материалов любой степени твердости.

Разновидности

Помимо обычных шаровых мельниц, существует второй тип шаровых мельниц, называемый планетарная шаровая мельница. Планетарные шаровые мельницы меньше обычных шаровых мельниц и в основном используются в лабораториях для измельчения материала образцов до очень малых размеров. Планетарная шаровая мельница состоит, по крайней мере, из одного размольного стакана, эксцентрично установленного на так называемом солнечном круге. Направление движения солнечного круга противоположно направлению движения размольных стаканов (соотношение: 1: −2 или 1: −1). Мелющие шары в размольных стаканах подвергаются наложенным вращательным движениям, так называемым силам Кориолиса. . Разница в скоростях между шарами и размольными стаканами создает взаимодействие между силами трения и удара, которое высвобождает высокую динамическую энергию. Взаимодействие между этими силами обеспечивает высокую и очень эффективную степень измельчения планетарной шаровой мельницы.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Lynch, A .; Роуленд С. (2005). История шлифования. SME. ISBN  0-87335-238-6.
  2. ^ Армия США (1989), Кафедра Военно-технического руководства: боевые взрывчатые вещества (ТМ 9-1300-214), п. 10-8.
  3. ^ Такач, Ласло (январь 2002 г.). «Самоподдерживающиеся реакции, вызванные шаровой мельницей». Прогресс в материаловедении. 47 (4): 355–414. Дои:10.1016 / S0079-6425 (01) 00002-0.
  4. ^ Такач, Ласло (январь 2002 г.). «Самоподдерживающиеся реакции, вызванные шаровой мельницей». Прогресс в материаловедении. 47 (4): 355–414. Дои:10.1016 / S0079-6425 (01) 00002-0.
  5. ^ Флорез-Замора, М. И .; и другие. (2008). «Сравнительное исследование сплавов Al-Ni-Mo, полученных механическим легированием в различных шаровых мельницах» (PDF). Rev. Adv. Mater. Наука. 18: 301.
  6. ^ Технология механического легирования, Институт обработки материалов