Химическая технология неметаллических и силикатных метериалов

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования «Южно-Уральский государственный  университет»

Факультет «Химический»

Кафедра «Химическая технология»

 

 

 

Поток мелкого дробления

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К  КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

по дисциплине «Химическая технология неметаллических и силикатных метериалов»

 

 

ЮУрГУ–Хим–402.10.10.00 ПЗ КП

 

 

 

 

 

 

Нормоконтролер, к.х.н., доц. кафедры           Руководитель, к.х.н., доц. кафедры

________________ А.М.Чуклай           _________________А.М.Чуклай

________________   2011 г.            _________________ 2011 г.

 

 

 

 

 

Автор проекта

студент группы Х-302

_______________О.С. Младенцева

_________________ 2011 г.

 

 

Проект защищен 

с оценкой 

_________________________________

__________________2011 г.

 

 

 

 

 

 

 

Челябинск 2011

АННОТАЦИЯ

 

Младенцева О.С. Поток мелкого дробления. – Челябинск: ЮУрГУ, Х-402, 30 с., 19 илл., 1 лист чертежа ф. А3; библиогр. список – 5 наим.

 

В данной работе рассмотрен процесс мелкого дробления, основные механизмы, составляющие технологический  процесс. Произведен подбор основного  аппарата в соответствии с заданной производительностью. Также представлен  литературный обзор, затрагивающий  измельчение в целом и аппараты для различных этапов дробления  и помола.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................	4
1 ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ......................................................................................................	5
1.1 Классификация процессов  измельчения......................................................	5
1.2 Основные типы машин  для измельчения.....................................................	7
2 ТЕХНОЛОГИЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ..........................................................................	17
2.1 Общие сведения..............................................................................................	17
2.2 Безопасность жизнедеятельности на производствах с технологией измельчения................................................................................................................	18
2.3 Технология измельчения  на примере на примере автоматической  линии для измельчения отощающих  материалов при производстве  плиток..........................................................................................................................	19
3 МЕЛКОЕ ДРОБЛЕНИЕ..........................................................................................	20
3.1 Технологическая схема..................................................................................	20
3.2 Подбор оборудования.....................................................................................	21
ЗАКЛЮЧЕНИЕ..........................................................................................................	28
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.......................................................................	29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

На многих заводах, выпускающих изделия из тонкой керамики, производственный цикл охватывает все операции от обработки  сырья до получения готовых изделий. На одном предприятии измельчается и обогащается минеральное сырье, приготовляется литейный шликер, пластичная масса или пресс-порошок, отливаются, формуются или прессуются изделия, обрабатывается и глазуруется их поверхность. Некоторые заводы, изготовляющие техническую тонкую керамику в небольшом количестве, исходное сырье не обрабатывают, а используют продукцию химической промышленности.

Одной из основных задач, стоящих  перед промышленностью тонкой керамики, является механизация и автоматизация  производства. На крупных заводах  силами проектных организаций, исследовательских  институтов и заводских конструкторов  организованы технологически эффективные  механизированные и частично автоматизированные линии.

В данной работе будет рассмотрен лишь небольшой участок производства тонкой керамики – измельчение, а  именно, мелкое дробление.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ

 

1. Классификация процессов измельчения

Измельчение - разрушение твердых тел до требуемых размеров.

По размеру (крупности) измельченного  продукта различают:

1) дробление:

а) грубое (300-100 мм);

б) среднее (100-25 мм);

в) мелкое (25-1 мм);

2) помол:

а) грубый (1000-500 мкм);

б) средний (500-100 мкм);

в) тонкий (100-40 мкм);

г) сверхтонкий ( < 40 мкм).

Цель дробления - получение  кускового продукта необходимой  крупности и гранулометрического или фракционного состава, подготовка к помолу.

Цель помола - увеличение дисперсности твердого материала, придание ему определенного гранулометрического состава и формы частиц (остроугольные, скатанные, чешуйчатые и т. п.), дезагрегирование.

Измельчение способствует: улучшению однородности смесей, ускорению и повышению глубины протекания гетерогенных химических реакций, повышению интенсивности сочетаемых с ним других технологических процессов, снижению применяемых температур и давлений, улучшению физико-механических свойств и структуры материалов и изделий (твердые сплавы, бетон, керамика, огнеупоры и т. п.), повышению красящей способности пигментов и красителей, активности адсорбентов и катализаторов, переработке полимерных композиций, включающих высокодисперсные наполнители, отходов производства, бракованных и изношенных изделий.

Основные характеристики процесса:

1. изменение дисперсности;
2. степень измельчения - отношение среднего размера кусков (зерен) исходного материала к среднему размеру кусков (зерен, частиц) измельченного продукта;
3. удельные энергетические затраты (кВт×ч на 1 т продукта).

Главные характеристики продукта измельчения - гранулометрический состав и удельная поверхность.

Измельчение может быть сухим (как правило, при грубом и среднем дроблении) и мокрым (часто при мелком дроблении и помоле). Сухое измельчение проводят в воздушной среде или в инертных газах (при переработке окисляющихся, пожароопасных и взрывоопасных, а также токсичных материалов). Мокрое измельчение (исходный материал смешивают с жидкостью) применяют при обогащении руд методом  флотации, при последующей обработке измельченного материала в виде суспензии (например, в производстве ТiO₂), при повышенной влажности материала и наличии в нем комкующих примесей, при необходимости исключить пылеобразование.

Измельчение может осуществляться периодически либо непрерывно. Периодический процесс применяют при небольших масштабах производства, так как он сравнительно малоэкономичен, сопровождается сильными нагреванием (измельчение происходит в замкнутом объеме) и агрегированием обрабатываемого материала и дает возможность получать продукт только широкого гранулометрического состава, содержащий значительные количества мелких и крупных фракций. Непрерывный процесс осуществляют по двум основным схемам. При работе в открытом цикле, используемом чаще всего для грубого и среднего измельчения, материал проходит через измельчитель только один раз, не возвращаясь в него, и также характеризуется широким гранулометрическим составом. Наилучшие показатели по качеству продукта, производительности измельчителя и энергетическим затратам достигаются в случае измельчения в замкнутом цикле с непрерывным отбором тонкой фракции. Тонкое дробление (или помол) производят, как правило, в замкнутом цикле. В нем материал с размерами кусков больше допустимого предела многократно возвращается в машину на доизмельчение, а целевая фракция отбирается в результате последующей классификации с помощью: 1) грохотов при дроблении, 2) гидравлических либо воздушных сепараторов соответственно при сухом и мокром помоле. При содержании в исходном материале не менее 30-40% требуемого тонкого продукта измельчение в открытом или замкнутом цикле проводят с предварительной классификацией сырья. При высокой степени измельчения резко возрастает расход энергии. С целью его снижения процесс осуществляют в несколько стадий (обычно в две, реже в три), направляя материал в установленные последовательно дробилки или мельницы для грубого, среднего и тонкого измельчения.

 

 

2. Основные типы машин для измельчения

В промышленных измельчителях чаще всего применяют следующие виды механических воздействий: свободный удар, раздавливание, истирание, а также их комбинации. Выбор усилия зависит от крупности и прочности материала. Машины для измельчения подразделяют на дробилки и мельницы. Рассмотрим измельчители, наиболее распространенные в химических и смежных отраслях промышленности, а также в химических лабораториях.

Машины для  дробления. Дробление производят в основном с помощью дробилок четырех типов: щековых, конусных, валковых, роторных.

Щековые дробилки служат для  грубого и среднего дробления, например серного колчедана в производстве H₂SO₄ (Рисунок 1). В них материал раздавливается между неподвижной и подвижной плитами - щеками, рабочие поверхности которых имеют зубчатую форму. Расстояние между щеками уменьшается в направлении движения материала. Основные достоинства: высокая производительность, простота конструкции, широкая область применения (в том числе для дробления крупнокусковых материалов большой твердости), компактность, легкость обслуживания. К недостаткам щелковых дробилок относятся: периодичность воздействия на материал (только при сближении щек), неполная уравновешенность движущихся масс, что является причиной шума и сотрясений зданий, где работают дробилки, интенсивный износ рабочих органов. Степень измельчения 3-6.

Рисунок 1 – Щелковая дробилка:

1 - неподвижная щека; 2 – подвижная щека

В конусных, или гирационных, дробилках, предназначенных для среднего и мелкого дробления, материал подвергается раздавливанию (и частично излому) между неподвижным наружным конусом и внутренним, вращающимся в нем эксцентрично (Рисунок 2). Зазор между конусами уменьшается книзу (по ходу материала). Основные достоинства: надежность работы, высокая степень измельчения. Недостатки: сложность конструкции и обслуживания. Эти дробилки применяют, например, в производстве фосфоритов. Степень измельчения 3-6.

 

Рисунок 2 – Конусная дробилка:

1 – неподвижный конус; 2 – качающийся конус; 3 – вал

 

Валковые дробилки, используемые для мелкого дробления, например, в производстве каменноугольного пека (Рисунок 3). Состоят валковые дробилки из одной или двух пар горизонтальных зубчатых валков, которые, вращаясь навстречу друг другу, захватывают и раздавливают куски материала, при разной частоте вращения валков происходит также истирание материала. Основные достоинства: простота конструкции, равномерность измельчения материала. Недостатки: малая производительность и непригодность для дробления высокотвердых материалов, неравномерный износ валков. Степень измельчения 2-4.

Для дробления всех видов  служат роторные, или молотковые, дробилки, где материал измельчается ударами вращающихся шарнирно подвешенных молотков либо жестко закрепленных на роторе бил, а также при ударах кусков материала друг о друга и о поверхность статора или отбойных плит (Рисунок 4). Основные достоинства: компактность конструкции, высокие производительность и степень измельчения (10-120), низкие энергозатраты. Недостаток - повышенный абразивный износ. Эти машины используют, например, для дробления доломитов и известняков.

Рисунок 3 – Валковая дробилка

 

 

Рисунок 4 – Роторная дробилка:

1 - ротор с молотками либо билами; 2 – статор; 3 – колосники

 

Машины для  помола. Помол осуществляют с помощью мельниц со свободными и закрепленными мелющими телами и без них. К машинам со свободными мелющими телами относятся:

1) тихоходные вращающиеся барабанные мельницы - шаровые, стержневые, галечные (для грубого, среднего и тонкого помола);

2) быстроходные мельницы - центробежно-шаровые, вибрационные, планетарные, магнитные, бисерные и др. (для тонкого и сверхтонкого помола).

Барабанные шаровые мельницы загружены мелющими телами обычно на 35-40% объема, в межшаровом пространстве находится материал, который измельчается в результате совместного действия шаров и крупных кусков, а также взаимного истирания частиц.

Основные достоинства: возможность применения в многотоннажных производствах, простота конструкции. Недостатки: большая металлоемкость, значительный износ мелющих тел, сильный шум, производимый при работе. Эти измельчители используют для помола различных материалов, например, в производствах барита и фосфоритной муки. Степень измельчения 20-100.

Рисунок 5 – Барабанная шаровая  мельница:

1 – корпус; 2 – мелющие  тела; 3 – футеровочные питы; 4 – привод

 

Барабанные бесшаровые мельницы, или машины самоизмельчения, применяемые, например, в производстве асбеста, при переработке горнохимического сырья, по принципу действия аналогичны шаровым измельчителям, мелющие тела - крупные куски материала (Рисунок 6). Основное достоинство - возможность получения высокочистых измельченных продуктов. Недостатки: большие габариты, возможность накапливания фракций средних размеров, которые приходится возвращать на доизмельчение. Степень измельчения 180-300.

Рисунок 6 – Барабанная бесшаровая мельница: