Тонкий помол каменистых материалов

Применение тонкомолотых каменистых материалов, прошедших помол на помольно-обогатительных комбинатах, интенсифицирует производство, способствует улучшению свойств фарфоровых и фаянсовых изделий. Тонкое измельчение каменистых материалов проводят в шаровых мельницах мокрого помола.

Барабанные вращающиеся (см. рис. 6, и) и вибрационные (см. рис. 6, к) мельницы измельчают материал ударами и истиранием мелющих тел, совершающими сложные движения и большое количество ударов.

шаровая мельница периодического действия
Рис. 9. Шаровая мельница периодического действия: 1 — электродвигатель, 2 — планетарный редуктор, 3 — подшипники, 4 — стакан, 5 — кожух, 6 — стальные днища с цапфами, 7 — крышка люка, 8 — сварной барабан

В производстве фарфоровых и фаянсовых изделий бытового назначения применяют шаровые мельницы периодического действия с неметаллической футеровкой (рис. 9).

Мельница представляет собой сварной барабан 8, закрытый с обеих сторон чугунными или стальными днищами 6 с цапфами, опирающимися на подшипники 3. Барабан внутри футеруют плитами: кремниевыми, стеатитовыми, высокоглиноземистыми, силиманитовыми, чтобы при помоле материал не загрязнялся соединениями железа. Толщина плит 75-100 мм, срок службы до 20 тыс. ч работы мельницы. В качестве мелющих тел используют твердые материалы: кремниевую гальку, фарфоровые, циркониевые, стеатитовые или уралитовые тела размером 30-90 мм в поперечнике. Мельница приводится во вращение от электродвигателя 1 через редуктор 2 и зубчатую пару с внутренним зацеплением, заключенную в кожухе 5. Мельница загружается мелющими телами и предварительно измельченным до крупности 1 мм материалом через люк, закрываемый крышкой 7. Количество загружаемого материала составляет 400-500 кг на 1 м3 емкости, а масса кремниевых шаров в 1,3 раза больше массы материала. Разгружается мельница через тот же люк, через который загружается. Чтобы при этом не выпадали мелющие тела, в люк вставляется стакан 4 с отверстиями, размер которых меньше размеров мелющих тел. Для ускорения разгрузки мельницы с противоположной от люка стороны устанавливается штуцер, через который свободно поступает воздух или подается сжатый воздух по шлангу. Время помола на мельнице контролируется счетчиком оборотов. Эффективность работы мельницы прежде всего зависит от правильного выбора частоты вращения ее барабана и степени заполнения, а также от подготовки измельчаемого материала и качества мелющих тел и футеровки. Основные показатели шаровых мельниц мокрого помола: вместимость барабана 1,3-44 м3; диаметр барабана 1400-2500 мм; масса загружаемого материала 650-6000 кг.

При пониженной частоте вращения барабана мельницы (менее 35√D, где D - диаметр внутренней полости барабана) помол происходит в процессе истирания материала между мелющими телами (рис. 10, а). Он малоэффективен, так как футеровка сильно изнашивается. При частоте вращения 90-120 об/мин мелющие тела поддерживаются в верхней части барабана центробежной силой и, падая вниз, дробят материал ударами (рис. 10, б). С повышением частоты вращения часть размалываемого материала разбрасывается мелющими телами по всему пространству (рис. 10, в). При этом быстро изнашиваются мелющие тела и футеровка.


Рис. 10. Расположение материала и мелющих тел в шаровой мельнице в зависимости от частоты вращения барабана: а — при пониженной частоте вращения, б — при оптимальной, в — при повышенной

При частоте вращения, превышающей критическую (больше 42,5√D), содержимое мельницы прижимается центробежной силой к стенке барабана и помол материала прекращается.

Рекомендуемое соотношение материала, мелющих тел и воды в 1:1,1-1,7:1. Для дозирования воды и других жидких добавок в мельницах используется бензосчетчик ДБ-40, обеспечивающий высокую точность (до 1%) дозирования и быстроту заполнения мельниц. Внутренний объем мельницы заполняется на 85- 90 % для фарфоровых масс и на 85% для фаянсовых. Для сохранения массы мелющих тел, которые в процессе помола истираются, в мельницы при каждой загрузке материалов добавляют небольшое количество мелющих тел, определяемое лабораторией. Мелющие тела не должны иметь острых углов и граней, поэтому для предотвращения засорения ими массы уралитовые шары и цилиндры (состав шихты: 30 % глины, 62,8 % глинозема и 7,2% доломита), а также кремниевую гальку предварительно «окатывают» в мельнице с песком, т. е. загружают в мельницу мелющие тела и песок и включают ее в работу. Размер и количество мелющих тел существенно влияют на производительность мельниц. С увеличением размеров шаров сокращается их количество в мельнице, уменьшается истирающая поверхность мелющих тел и тем самым снижается производительность машины. С увеличением количества шаров увеличивается число ударов и возрастает производительность мельницы. Сила же удара зависит от высоты падения мелющих тел, т. е. от диаметра барабана и скорости его вращения. Перегрузка мельницы шарами может привести к выходу из строя электродвигателя или самой мельницы.

Тонкость помола отощающих материалов в фарфоровом и фаянсовом производствах контролируют с помощью сита № 0056 (10816 отв/ см2).

Для фарфоровой массы требуемая тонкость помола характеризуется остатком на указанном сите 0,5-1 %, а для фаянсовых масс - соответственно 1,5-3%.

Различают дифференцированный, совместный и раздельный помол сырьевых материалов в шаровых мельницах.

При дифференцированном помоле сначала в шаровой мельнице измельчают (в течение 2,5-3 ч) кварцевые материалы, политой черепок, бентонит и трошковскую глину, после чего догружают в барабан полевошпатовые материалы и черепок первого обжига и продолжают помол материалов.

При совместном помоле роспуск глинистых материалов совмещают с помолом каменистых материалов в шаровых мельницах. Сначала загружают каменистые материалы, бой посуды (глазурованной и без глазури) и примерно 5% глины или весь бентонит. Добавленные глинистые материалы препятствуют осаждению более крупных непластичных компонентов и удерживают их между мелющими телами, что улучшает размалывание. После 8,5-10,5 ч помола загружают все глинистые материалы (глина и каолин), электролиты (соду, жидкое стекло) и продолжают совместный помол около 1 ч. Добавка глины и воды (до 46-50% влажности суспензии) снижает эффективность помола.

При раздельном помоле в шаровых мельницах поочередно мелют кварцевые отощающие материалы, полевошпатовое сырье, а глинистые материалы распускаются в мешалках. Все материалы сливаются отдельно в сборники-хранилища, откуда перекачиваются в определенном соотношении в сборники-смесители (см. рис. 3).

На производствах по выпуску фарфоровых и фаянсовых изделий бытового назначения в основном используют раздельный помол материалов в шаровых мельницах. Раздельный помол позволяет более производительно использовать шаровые мельницы, но не обеспечивает такого качества смешивания компонентов массы, как при совместном и дифференцированном помолах.