13.2. Дробильно-размольное оборудование

13.2.1. Способы механического дробления

Рис. 50. Основные методы механического дробления

Для приготовления формовочных смесей широко применяют бентонит (сухую молотую глину), маршаллит (молотый кварцевый песок), молотый уголь и другие пылевидные материалы. Эти материа­лы, как правило, должны поступать в литейный цех в готовом виде, хотя до сих пор еще некоторые цехи приготавливают их сами. Помимо этого требуется измельчать крупные куски отработанной смеси. Поэтому в системе приготовления формовочных матери­алов в литейных цехах используют различного рода дробилки.

Под дроблением понимают процесс разделения твердых тел на части, сопровождающийся упругими и пластическими деформациями дробимого тела и образованием новых его поверхностей.

Процесс дробления осуществляется следующими способами: раздавливанием (рис. 50, а); раскалыванием (рис. 50, б); изломом (рис. 50, в); истиранием (рис. 50, г) и ударом (рис. 50, д).

Для прочных материалов (сухая глина, каменный уголь) наиболее рационально использовать раздавливание и удар, а для влажных и вязких материалов рекомендуется раздавливание в сочетании с истиранием.

Материал, поступающий в дробильную установку, называют исходным, а окончательно обработанный дроблением – готовым продуктом. Соотношение поперечных размеров исходного материала и поперечных размеров готового продукта называется степенью измельчения:

,

(97)

где D – диаметр куска исходного материала;

d – диаметр готового продукта.

В зависимости от степени измельчения материала дробильное оборудование разделяют на дробилки и мельницы,

Дробилки измельчают материал до размера кусков d = 1525 мм при i = 312 (грубое измельчение). Мельницы измельчают материал до размера зерен d < 0, 1 мм при i = 200 и выше (тонкое измельчение).

В зависимости от характера воздействия на дробимый материал и конструктивных признаков различают следующие типы дробилок: щековые, молотковые, валковые и типы мельниц: шаровые, молотко­вые, вибрационные и др.

13.2.2. Физические основы процесса дробления.

Процесс дробления чрез­вычайно сложен. Существует ряд гипотез процесса размельчения, из которых наиболее достоверной считается так называемый обобщен­ный закон разрушения твердых тел. Сущность этого закона заключается в следующем.

При механическом разделении твердого куска на части внешние силы преодолевают силы внутреннего сцепления между частицами, образуя новые поверхности. Поверхностные слои частиц обладают некоторым избытком свободной энергии (поверхностной энергией). Это объясняется тем, что частицы кристаллической решетки матери­ала, расположенные на его поверхности, в отличие от частиц, расположенных внутри тела, взаимодействуют односторонне – со стороны тела. В связи с этим, для перевода внутренних частиц на поверхность (дробление) требуется затратить определенную работу. Частное от деления этой работы к площади вновь образованной поверхности называют удельной поверхностной энергией.

Для разделения тела на части и удаление их друг от друга на расстояние, при котором прекращается взаимодействие между ними, потребуется дополнительная энергия, которую называют внутренней энергией.

Таким образом, обобщенный закон разрушения твердых тел выражается формулой

,

(98)

где A – полная работа, идущая на разрушение твердого тела, Дж;

_пов – удельная поверхностная энергия, Дж/м²;

F – вновь обра­зующаяся при разрушении поверхность, м²;

 – предел прочности материала, Па;

V₁ – часть объема тела, подвергшаяся деформа­ции, м³.

Первое слагаемое в формуле представляет собой работу по созданию новой поверхности F, второе слагаемое – работу упругих и пластических деформаций в объеме тела V₁. В связи с особенностями работы оборудования, при расчете дробилок можно пренебрегать первым слагаемым, при расчете мельниц – вторым.