1. Общая характеристика процессов измельчения,основные вопросы теории процесса.Методы т оборудование Основные виды измельчения

В технологических процессах подготовительных производств измельчение твердых тел применяют для разнообразных материалов и выполняют на разном оборудовании. Можно выделить две группы материалов, подвергаемых измельчению:

1. измельчение полимерных материалов для их использования в специальных технологических процессах (напыление, нанесение покрытий) или для их повторного использования (дробление отходов);

2. измельчение исходных компонентов композиционных материалов (наполнители, красители, твердые реагенты и др.).

По физическому состоянию измельчаемые материалы охватывают область от хрупких до высокоэластических. Выбирая метод измельчения, руководствуются разрушающим напряжением при сжатии. По этому показателю измельчаемые материалы длятся на три класса: с низкой (до 10 МПа), средней (от 10 до 50 МПа) и высокой (более 50 МПа) механической прочностью.

При начальном размере частиц исходных материалов от нескольких (гранулированные полимеры) до нескольких сотен и более миллиметров (отходы пневмовакуумного формования, трубных производств) в процессах измельчения требуется получение частиц с конечными размерами от нескольких микрометров до нескольких миллиметров.

В зависимости от размеров частиц исходного материала и готового продукта процессы измельчения подразделяются на пять групп:

Измельчение	Исходные размеры частиц (кусков), мм	Конечные размеры частиц (кусков), мм
Крупное	150–1500	25–250
Среднее	25–160	5–20
Мелкое	5–25	1–5
Тонкое	1–5	0,05–1
Коллоидное	0,1–0,2	10–4

В технологии переработки пластмасс встречаются все перечисленные группы. Крупное измельчение, как правило, связано с дроблением крупногабаритных отходов производства изделий методом термоформования, коллоидное – с получением порошкообразных полимеров, а также с подготовкой пигментов и красителей.

Режущие устройства для измельчения полимеров

В подготовительных производствах используют режущие устройства как поступательного (типа гильотины), так и вращательного движения - ножевые дробилки.

Централизованное измельчение отходов эффективно в условиях, где используют материал с ограниченным набором цветов, на предприятиях с централизованными распределительными системами и смешением, а также при дроблении массивных отходов.

Выбор дробилки определяется требуемой производительностью и максимальными размерами и массой отходов, что определяет размеры загрузочного устройства, а в ряде случаев (переработка отходов труб, пленки) и его конструкцию, а также необходимую мощность привода. Как правило, это – крупногабаритные установки, размещаемые в специальных помещениях.

Измельчение отходов непосредственно у машин по переработке полимеров выполняет сам оператор, благодаря чему, уменьшается по сравнению с централизованным измельчением количество обслуживающего персонала. При этом для отходов не нужны дополнительные площади и средства их транспортировки. Они легко могут быть использованы для повторной переработки, при пневматической загрузке подачу отходов легко автоматизировать. Кроме того, отпадает опасность смешения материалов разных цветов, а возможность загрязнения полимера сводится к минимуму. При выборе дробилок такого назначения учитывают в основном размеры измельчаемых кусков и максимальную толщину стенки. Стоимость таких дробилок примерно в 10 раз ниже стоимости дробилок централизованного измельчения.

Форма и размер загрузочного бункера определяются характером и размерами подлежащего измельчению материала. Обычно загрузку производят сверху, в редких случаях - по касательной к окружности вращения ножей. Питание дробилки может осуществляться вручную или автоматически. Из механических устройств применяют шнековые, роликовые питатели и др.

Н а рис. 10 показано устройство ножевой дробилки со шнековым питателем. Измельченный материал загружается в бункер 9, оттуда шнеком 8, расположенным в корпусе 7, подается в приемную камеру 6 ножевой дробилки. Материал измельчается в основном за счет среза ножами: неподвижными 4, закрепленными в корпусе 6, и подвижными 3, установленными на вращающемся роторе 5. Измельченный до требуемого размера материал проходит через сито 2, установленное в нижней части дробилки, и через выводной патрубок 1 выгружается из дробилки в приемную емкость или с помощью шнековых питателей и пневмотранспорта подается на переработку.

Форма и размеры загрузочного бункера определяются характером загружаемого материала.

Конструкции ротора и подвижных ножей в наибольшей степени влияют на качество измельчения, производительность дробилки и потребляемую мощность. Ротор можно изготовлять открытым или закрытым.

Число ножей, их форму и расположение выбирают таким образом, чтобы в каждый момент времени только один подвижный нож участвовал в разрезании материала при его контакте с неподвижным ножом. При измельчении мягких и пластичных материалов ножи устанавливают, чтобы разрушение происходило за счет среза; для хрупких материалов - разрушение от удара.

Значительным недостатком ротационных дробилок является очень высокий уровень шума – до 115 дБ. Основными источниками шума являются вращение частей, соударение частиц измельченного материала с корпусом, ножами и между собой. Уменьшение уровня шума м.б. за счет установки дробилок в отдельных помещениях, звукоизоляция бункера и особенно загрузочного окна, пониженных частот вращения ротора – на 10–15 дБ, тангенциальный ввод материала.

Л ишены указанных выше недостатков ножевые дробилки, разработанные и изготавливаемые на ЗАО «Атлант» г. Минск. Дробилки (рис. 11) имеют вращающийся вал, на котором установлены фрезы 2, а между ними серповидные ножи 5.

Имеются так же неподвижные ножи 3 и отбойники 4. При загрузке литников или некондиционных деталей в дробилку, серповидными ножами производится предварительное дробление, а фрезами на неподвижных ножах, окончательное. Величина дробленой фракции зависит от высоты и ширины зубьев фрез, а так же от размера отверстий на сите 6. Поверхности переточки инструмента обозначены буквой А.

Блок дробления представлен на рис. 12.

В корпусе дробилки закреплены болтами 3, 5 подшипниковые опоры 2, 4 центрального вала. Крепления мотора–редуктора 7 на валу осуществляется с помощью шайбы и болтов 6. Серповидные ножи 8 закреплены между фрезами 9 на центральном валу.

Дробилки отличаются количеством фрез и ножей, мощностью привода, размерами дробильной камеры, габаритными размерами. Особенностями дробилок этого типа являются:

• э ффективное дробление при малой скорости вращения инстру­мента – 28 об/мин;

• низкий уровень шума (менее 70 дБ) и вибраций, обусловленный малой скоростью вращения инструмента и позволяющий эксплуатировать дробилки в непосредственной близости от термопластавтомата или экструде-ра;

• однородность дробленой фракции, небольшое содержание пыле­видных частиц;

• возможность подсоединения к термопластавтомату;

• простота эксплуатации и обслуживания при компактных разме­рах.

Вторичное использование пленочных полимерных материалов позволяет агломератор.

О н обеспечивает утилизацию путем переработки пленочных отходов (в основном из полиэтилена различных типов): бракованных полотнищ, кромок, изношенной сельскохозяйственной пленки , мешков из-под минеральных удобрений, упаковочной пленки, пакетов бытового назначения и т.п. Агрегат обеспечивает выпуск из пленочных отходов катышек-гранул, которые могут служить вторичным сырьем, а также в качестве добавки (10–30%) в первичное гранулированное сырье при выпуске упаковочных пленок и бытовых мешков и пакетов.

Агломератор (рис. 13) представляет собой цилиндрическую камеру 2, которая смонтирована на станине 6. На этой же станине смонтирован фланцевый электродвигатель 1. Крутящий момент от электродвигателя на вал агломератора передается при помощи клиноременной передачи 7. На быстроходном валу агломератора имеется мешалка, оснащенная ножами – сабельными 4 и квадратными 5. Аппарат обеспечивает возможность агломерирования пленочных отходов, загружаемых в отверстие 3, с размерами частиц в широких пределах. За счет трения частиц друг о друга и рабочие органы аппарата происходит саморазогрев материала, который приводит к испарению влаги, находящейся на поверхности измельчаемой пленки. Удаление паров влаги осуществляется вентилятором.