Смешение твердых материалов

Наиболее простым аппаратом, применяемым для смешения сы­пучих материалов, является цилиндрический сосуд, ось которого не совпадает с осью Цилиндра, — так называемая «пьяная бочка»

Рис. 68. Смеситель перио­дического действия «пьяйая бочка>

(рис. 68). Частицы загруженного в аппарат твердого сыпучего_ материала при вращении бочки совершают сложный путь,'их тра­ектории пересекаются,-что и обеспечивает смешение. Процесс . смешения проводится периодически, загрузка и выгрузка матери­ала осуществляются через люк.

Смесители с вращающимися лопастями (рис. 69, а) также при­меняются для периодического смешения сыпучих и пастообразных материалов. Смеситель представляет собой корпус 1 с днищем в форме двух полуцилиндров, в котором навстречу друг другу вра-

«7

щаются два горизонтальных вала 2 с лопастями, перемешивающем
ми материал. Наиболее распространенной является Z-образна^
форма лопастей (рис. 69, б). Такие смесители часто снабжаются
рубашками для подогрева.                  ' .                        .

В шнековых лопастных смесителях рабочими органами служат валы-шнеки с Т-образными лопастями (рис. 70). Валы 2 вращаютт-ся в корпусе /с цилиндрическим днищем с разными частотами.

0

О-

а

Рнс. 69. Смеситель с вращающимися лопастями: а. — смеситель, б — лопасть мешалки; / — корпус. 2— валы с лопастями

Рис. 70. Шнековыи лопастный смеситель: / — корпус, 2 — валы, с лопастями, 3 — разгрузочное отверстие

осуществляя перемешивание и транспортировку сыпучих материа­лов. Ленточные смесители отличаются только формой лопастей, изготовленных из плоских лент, изогнутых по винтовой линии и за­крепленных на валу смесителя. Частота вращения вала в лопаст­ном и ленточном смесителе невелика—10—15 об/мин. Поэтому . процесс смешения в аппаратах с вращающимися лопастными рабо­чими органами довольно продолжителен.

Более интенсивная циркуляция сыпучего материала, необходи­мая для интенсивного смешения, достигается в центробежных смесителях. Смеситель центрсгбежного действия с вращающимся конусом (рис. 71) состоит из корпуса 3, в котором на валу 6 вра­щается полый конус 7 с двумя окнами 5. При вращении конуса 7 частицы материала под действием центробежной силы поднима­ются по внутренней поверхности конуса, сбрасываются в простран­ство между конусом и корпусом.и через окна 5 вновь попадают внутрь конуса 7. Загрузка и выгрузка материала производятся через люки в крышке и днище корпуса. Для разрыхления матери­ала служит мешалка 2, частота вращения которой регулируется тормозом 4.

88

Смесовые барабаны применяются для смешения сыпучих мате­риалов, главным образом в заключительных технологических опе­рациях. В анилинокрасочной промышленности подобные аппараты применяются для обеспечения однородности качества выпускаемых красителей. Такая операция носит название «установка на тип».

Смесовой 'барабан (рис. 72) состоит из цилиндрического кор­пуса 3, вращающегося на роликах /. Внутри барабана имеютсч спиральные лопасти 4 и полки 5, обеспечивающие интенсивное перемешивание материала при его вращении. Загрузка и выгрузка материала осуществляются шнеком 2."

Рис. 71. Центробежный смеситель:                  Рис. 72. Смесовой барабан:

/ — мешалка, 2— рамная мешалка, 3--       1—ролики, 2 — шнек для загрузки и

корпус, 4— тормоз, 5 — окна в конусе,    выгрузки, 3 — корпус, 4— спиральные
О — вал, 7 — внутренний конус       лопасти, 5 ;— полки

Кроме рассмотренных типов смесителей применяются также вибросмесители, в которых циркуляция сыпучих материалов созда­ется с помощью высокочастотных вибраций.

Вопросы для повторения. 1. С какой целью применяется перемешивание го­могенных и гетерогенных систем? 2. Какие способы перемешивания жидких сред применяются в химической промышленности? '3. Какие типы мешалок применя­ются на производстве и каковы их характеристики? 4. В чем состоят преиму­щества и недостатки пневматического перемешивания? 5. В каких аппаратах про­изводится смешение твердых сыпучих материалов?

ГЛАВА 8. ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ, СОРТИРОВКА, ДОЗИРОВАНИЕ И ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ   *

Общие сведения

Химико-технологические процессы, сопровождающиеся диффу­зией вещества, протекают тем быстрее, чем больше межфазная по­верхность взаимодействия. Увеличение поверхности контакта фаз облегчает процесс перехода молекул одного вещества в другое, что необходимо для последующего химического взаимодействия. Особенно важно увеличивать поверхность соприкосновения в том случае, когда в процессе участвует твердая фаза. В структуре твер-'

8»

дых веществ положение отдельных молекул строго фиксировано в отличие от газообразных и-жидких веществ, молекулы которых обладают высокой подвижностью. Поэтому для того, чтобы в хи­мическое или физическое взаимодействие вступало сразу большое количество молекул твердого вещества, необходимо увеличивать поверхность. Увеличение поверхности твердых веществ достигается путем механического измельчения материала.

В зависимости от размеров кусков материала до измельчения и размеров частиц измельченного материала прЪцессы классифи­цируют следующим образом:

Средние размеры кусков, мм:

до измель-      после измель-

чения                чения

Крупное дробление" .......      1500—300   300—100

Среднее дробление................................... ..... 300—100        50—10

Мелкое дробление . .-.........................       50—10        10—2

Тонкое измельчение ........             10—2        2—0,75

Сверхтонкое измельчение .....      2—0,075    75-Ю³—Ы0*

Отношение среднего характерного • размера, кусков до измельчения к среднему характерному размеру кусков после из­мельчения называют сте­ пенью измельчения.

Рис. 73. Способы измельчения.материалов: а — раздавливание, б — раскалывание, в — истира­ние, г —удар

В существующих ти­пах измельчающих машин не удается сразу достичь высоких степеней измель­чения. Имеющиеся уст­ройства обеспечивают ограниченные степени измельчения. Поэто­му при необходимости достичь высокой тонины помола материал пропускают последовательно через несколько агрегатов.

Измельчение материала осуществляют путем разрушения ' его" первоначальной структуры различными видами деформации (рис. 73): раздавливанием, раскалыванием, истиранием, ударом. В за­висимости от механических свойств и начальных размеров кусков обрабатываемого материала применяют один из перечисленных способов разрушения или. их сочетание.

Крупное, среднее и мелкое дробление твердых и хрупких мате-. риалов целесообразно осуществлять раздавливанием,. ударом и _ раскалыванием. Твердые и вязкие тела в основном разрушаются раздавливанием и истиранием. Тонкое и сверхтонкое измельчение проводят главным образом как мокрое—в воде или других жид­костях, что исключает пылеобразование и агломерирование уже полученных сверхтонких частиц.

Дробление и особенно измельчение — весьма энергоемкие опе­рации. Поэтому, во-первых, не следует измельчать . материал до меньших, чем необходимо, размеров частиц и, во-вторых, нужно

90

отбирать частицы материала мельче тех, которые должны быть получены на данной стадии до начала измельчения. . Машины для измельчения работают в открытом и замкнутом циклах. В первом случае через измельчающее устройство материал проходит один раз. Таким образом осуществляется крупное и сред­нее дробление. В 'замкнутом цикле материал после обработки в измельчающем устройстве поступает на классифицирующий аппа­рат, который отбирает крупные частицы и возвращает их на доиз-мельчение в то же устройство. Замкнутый цикл, Применяемый при тонком измельчении, позволяет значительно снизить расход энер­гии и повысить производительность измельчающих машин..

Работа, затрачиваемая на дробление, расходуется на деформа­цию объема разрушаемых кусков и на образование новых поверх­ностей. Для крупного дробления с малой степенью измельчения справедлив закон Кика — Кирпичева; работа дробления пропор-. циональна объему раздробляемого куска. Если принять, что А — за­трачиваемая работа, К—коэффициент пропорциональности, D — диаметр куска разрушаемого материала, то для крупного измельче­ния необходимо совершить работу

A = KtD ³ .                                      (8.1)

Для измельчения справедлив закон Риттингера: работа измель­
чения пропорциональна величине вновь образованной поверхно­
сти, т. е.                                                     ,

А=/С₂ЕЙ.                                      (8.2)

По назначению измельчающие машины условно делят на дро­билки крупного, среднего и мелкого дробления и мельницы тон­кого и сверхтонкого измельчения.

Крупное дробление

Размеры оборудования для крупного, дробления зависят от максимальных размеров кусков, поступающих на дробление, раз­меров кусков материала после дробления, его физико-механиче­ских свойств и производительности дробилок. Для крупного дроб­ления применяют щековые и конусные дробилки.

Щековые дробилки. Основными рабочими органами щековой дробилки (рис. 74) служат неподвижная щека /, составляющая часть станины, и подвижная щека 2. Щеки защищены от истира­ния стальными рифлеными литыми плитами 10 из износоустойчи­вой марганцевой стали. Подвижная щека 2, подвешенная в верх­ней части на оси 3, может совершать кблебательное движение. Качание подвижной щеки 2 осуществляется с помощью вала 5, ■ шатуна с эксцентриком 9 и распорными плитами 8, передающими усилие на подвижную щеку 2. Нижний зазор между щеками, а сле­довательно, и размеры выходящего из дробилки материала регули­руются колодками 7.. .

' Материал поступает на дробление в верхнюю часть простран­ства между щеками, измельчается раскалыванием и раздавлива­нием за счет качательного движения подвижной щеки, постепенно проваливается и выходит через нижнюю щель. Измельчение про­исходит при рабочем ходе, когда расстояние между щеками уменьшается. При холостом ходе подвижная щека отодвигается пружиной с тягой 6.

Энергия потребляется дробилкой неравномерно и практически лишь за рабочий ход, когда загруженный материал подвергается

дроблению. При холостом ходе энергия затрачивается только на трение в механизме и расход ее незначителен. Для обеспечения равномерности хода машины на валу 5 установлен маховик 4 с большой массой, аккумулирую­щий механическую энергию при холостом ходе и расходующий ее при больших мгновенных нагруз­ках рабочего хода.

10            9 '     8    7     6 Рис. 74. Щековая-дробилка: J — неподвижная щека, 2 — подвижная щека, 3 — ось подвеса подвижной щекч, 4— маховик, 5 —вал, 6 — пружина отягой, 7 — регулировочные колодки, 8 — распор­ные плиты, 9 — шатун с эксцентриком, 10~* плиты из марганцевой стали

Кроме Дробилок с ' верхним подвесом подвижной щеки при­меняют машины с нижней точкой подвеса. Ширина . разгрузочного отверстия у этих дробилок посто­янна, что гарантирует определен­ную крупность выходящего про­дукта. Производительность дро­билок с нижней точкой подвеса ниже производительности машин с верхним, подвесом подвижной щеки. Существуют конструкции дро­билок со сложным движением подвижной-щеки, в которых^ проис­ходит в основном истирание материала.

Щековые дробилки широко применяются при подготовке сырья в различных отраслях промышленности. Наиболее мощные агрега­ты позволяют дробить куски размером до 1,5 м в поперечнике. В этом случае каждый аппарат представляет собой сложный комп­лекс, потребляющий значительное количество энергии.

В конусных дробилках (рис. 75) материал измельчается раз­
давливанием и истиранием- при сближении поверхностей непод­
вижного усеченного конуса 3 и эксцентрично вращающегося внут­
реннего конуса 2. Конус 2 с помощью вала / шарнирно подвешен
в подпятнике и с помощью стакана 4 совершает эксцентрично-вра­
щательное движение. Привод стакана осуществляется через шес­
терню 5.                                                                                 -

Материал, загружаемый в пространство между конусами 3 и 2; дробится между ними и поступает в нижнюю часть машины. Про­цесс дробления в конусных дробилках отличается от подобного процесса в щековых дробилках тем, что дробление материала про-

92

исходит непрерывно путем воздействия дробящих поверхностей криволинейной формы.

Конусные дробилки работают непрерывно и поэтому обладают большей производительностью, чем щековые. По конструкции ко­нусные дробилки сложнее и требуют значительной высоты поме­щения.

Рис. 75. Конусная дробилка:                           Рис. 76. Валковая дробилка:

/ — вал с шаровой пятой, 2 — внутренний вра-    / — пружина, 2 —валок с подвижным»

щающийся конус, 3—неподвижный конус. 4— _чподшипниками, 3— бупке.р для загруз-
эксцентриковый стакан, 5 — шестерня        , ки, 4 — валок с неподвижными под-

шипниками

⇐ Предыдущая11121314151617181920Следующая ⇒

Поделиться: