Мельницы — это механические устройства, предназначенные для размола и измельчения различных твердых материалов. В зависимости от конструкции, они могут использовать для этого либо специальные мелющие тела (шары, стержни, гальку), либо работать без них, применяя другие физические принципы, такие как удар, истирание или воздействие жидкостей и газов.
Мельницы со свободными мелющими телами
Эти устройства используют движущиеся внутри них элементы для дробления материала. Их можно разделить на две основные группы:
1. Тихоходные вращающиеся барабанные мельницы (шаровые, стержневые, галечные). Они работают на принципе вращения барабана, частично заполненного мелющими телами. При вращении эти тела поднимаются и падают, раздавливая и перетирая материал. Такие мельницы универсальны и подходят для грубого, среднего и тонкого помола в крупнотоннажном производстве, например, для барита или фосфоритной муки. Однако они отличаются высокой металлоемкостью, шумностью и быстрым износом мелющих тел.
2. Быстроходные мельницы (вибрационные, центробежно-шаровые, планетарные, бисерные). Эти агрегаты предназначены для получения тонкодисперсных продуктов. В них измельчение происходит за счет высокоскоростного движения мелющих тел, вызванного вибрацией, центробежными силами или сложной орбитальной траекторией (как в планетарных мельницах). Они компактны и эффективны, но часто имеют ограниченную производительность и используются в малотоннажных или лабораторных условиях.
Мельницы с фиксированными мелющими телами
В этих конструкциях измельчение происходит между жестко закрепленными или катящимися элементами, такими как ролики, катки или вальцы.
К ним относятся, например, бегуны — массивные катки, перекатывающиеся по материалу в чаше, которые эффективны для вязких веществ. Ролико-кольцевые (маятниковые) мельницы используют катки, прижимаемые центробежной силой к внутренней поверхности кольца, и подходят для помола мягких материалов вроде каолина. Краскотерки с параллельными валками предназначены для диспергирования паст и красок.
Также в эту категорию входят ударно-центробежные мельницы, такие как дезинтеграторы и штифтовые мельницы, где материал измельчается между быстровращающимися роторами с пальцами. Они хороши для хрупких веществ, но вызывают сильное пылеобразование.
Мельницы без мелющих тел
Эти устройства измельчают материал, не используя традиционные шары или стержни, а полагаясь на энергию газовых потоков, ультразвука или электрических разрядов.
Струйные мельницы используют встречные потоки сжатого воздуха или пара. Частицы материала сталкиваются на высокой скорости и разрушаются. Это идеальный способ для измельчения термочувствительных материалов, но требует сложного вспомогательного оборудования (компрессоры, системы пылеулавливания).
Кавитационные мельницы работают по принципу насоса, создавая в жидкости зоны резкого перепада давления (кавитационные пузырьки), которые разрушают частицы суспензии. Они дают высокогомогенный продукт, но имеют невысокую производительность.
Коллоидные и ультразвуковые мельницы предназначены для получения сверхтонких суспензий с размером частиц в микрометры. Коллоидные мельницы пропускают материал через узкую щель между быстро вращающимся ротором и статором, а ультразвуковые используют высокочастотные колебания. Их применение часто ограничено лабораторными условиями из-за малой мощности или высокого износа рабочих элементов.
Электрогидравлические мельницы — это специализированные устройства, где измельчение происходит за счет ударной волны от высоковольтного разряда в жидкости.
Таким образом, современная промышленность располагает широким спектром мельничного оборудования. Выбор конкретного типа зависит от требуемой тонкости помола, физико-химических свойств сырья, необходимой производительности и экономических факторов.