Измельчение

Измельчение - механическое разрушение твердых тел с образованием частиц материала. По размерам образующихся частиц различают грубое (0,1-1 мм), среднее (0,01-0,1 мм) и тонкое (0,001-0,01 мм) измельчение.

Основная характеристика процесса - степень измельчения, определяемая отношением среднего размера зерен исходного материала к среднему размеру частиц измельченного материала.

Измельчение твердых материалов проводится при отборе средней пробы для анализа, перед приготовлением растворов кристаллических веществ и т.п. Твердые вещества измельчают вручную или механически. Выбор способа и средств для измельчения определяется механическими и химическими свойствами твердого вещества и требуемой степенью измельчения.

Измельчение вручную

Для измельчения небольших проб пользуются металлическими, фарфоровыми, агатовыми ступками.

Для измельчения образцов минералов при подготовке их к анализу часто используют истиратель - ступку СМБМ, снабженную тремя сменными чашами и пестиками из природного халцедона, яшмы или агата, твердость которых выше 6,5 по шкале Мооса. В рабочем состоянии ступка герметически закрыта колпаком из органического стекла, что предотвращает распыление истираемого материала.

Механическое измельчение

Для механического дробления и измельчения твердых материалов используются многие типы лабораторных дробилок и мельниц, которые сконструированы на тех же принципах, что и большие промышленные установки.

Для дробления крупных кусков руды используют лабораторные щековые дробилки, а для угля - молотковые, для более мелкого дробления - валковые.

Грибовидная дробилка предназначена для мелкого дробления проб металлургического кокса и других материалов малой прочности. Масса загрузки до 7 кг. Размеры частиц загружаемого материала до 133 мм, а измельченного - 1 мм.

Бисерная мельница предназначена для тонкого измельчения (около 0,01 мм) веществ с твердостью не более 4 по шкале Мооса.

Для механического измельчения небольших (до 50 г) навесок руд и других сухих материалов перед их химическим анализом предназначен вибрационный измельчитель. Максимальная крупность загружаемого материала до 3 мм, измельченного - менее 0,01 мм. Прибор снабжен реле времени и автоматически отключается в заданное время.

Для превращения в тонкий порошок грубо измельченных твердых и сухих веществ удобны шаровые мельницы. Они действуют по принципу удара свободно падающих шаров при вращении барабана. Частота вращения должна быть не более 60-65 об/мин, чтобы центробежная сила не прижимала шары к стенке барабана и они свободно перемещались. Размер частиц измельченного материала - до 0,01-0,02 мм.

Лабораторная шаровая мельница представляет собой цилиндрический сосуд из твердого фарфора с крышкой, снабженной резиновым уплотнением. Мельницу заполняют примерно на 1/3 объема предварительно измельченным веществом, вторую треть объема занимают шары из твердого фарфора. Массу и диаметр шаров подбирают в зависимости от свойств измельчаемого материала и требуемой тонкости помола. В частности, диаметр шаров должен быть тем больше, чем крупнее частицы измельчаемого материала.

Укрепив крышку, мельницу помещают на вращающее устройство. Для тонкого измельчения обычно необходимо несколько часов.

Измельченное вещество отделяют от шаров на сите. Более крупную фракцию снова загружают в мельницу. Во время работы мельницы необходимо часто отбирать пробы, чтобы контролировать степень измельчения.

Для тонкого измельчения проб рудных материалов при лабораторных исследованиях как сухим, так и мокрым способом, служит шаровая лабораторная мельница 40-МЛ. Объем барабана 7 л; частота вращения 65 об/мин, крупность загружаемых зерен 4-6 мм. Шаровая загрузка: диаметр шаров 19-25 мм; масса - 9 кг.

Для измельчения веществ до частиц размером 0,001-0,0001 мм пользуются коллоидными мельницами. В этих мельницах можно измельчать только материал, предварительно помолотый в шаровой мельнице до частиц размером около 0,02 мм.

Коллоидные мельницы работают по принципу удара при больших скоростях или по принципу истирания вещества между коническими поверхностями ротора и статора.

Измельчение в коллоидной мельнице всегда проводят в жидкой среде - в воде для гидрофильных материалов и в органических жидкостях для гидрофобных.

Для предотвращения коагуляции коллоидных частиц и облегчения дробления добавляют вещества, действующие как защитные коллоиды, например поверхностно-активные вещества.