Измельчение

ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ (а. grinding, соmminution; н. Zerkleinerung, Pochen; ф. broyage, соncassage; и. molienda, trituracion fina) — процесс разрушения (дезинтеграции) кусков (частиц) твёрдого материала для доведения их размера до требуемой крупности (от 5 мм до десятков микрон), гранулометрического состава или заданной степени раскрытия минералов.

Измельчение известно с древнейших времён. Пест и ступка из камня применялись за 8 тысяч лет до н.э., ручные мельничные жернова — за 3 тысячи лет до н.э. С 16 века для измельчения руд использовали толчеи (падающие песты). С освоением энергии пара в конце 19 века измельчение проводили в шаровых мельницах. Измельчение применяют в горной, металлургической и других отраслях промышленности. В цветной и чёрной металлургии измельчению подвергается практически весь объём горной массы.

Измельчение осуществляют методами раздавливания, раскалывания, излома, срезывания и истирания (см. Дробление). По виду необратимой деформации (разрушения) частиц выделяют измельчение, основанное на сжатии, растяжении, изгибе и сдвиге, по способу измельчения — на мокрое и сухое. Если материал подвергается действию не статических усилий, а динамических нагрузок, то измельчение называется ударным. По виду реализации методов измельчения различают механическое (в т.ч. с мелющими телами), пневмомеханическое и аэродинамическое — в струйных аппаратах без мелющих тел. По способу воздействия на материал процесс измельчения является преимущественно динамическим. Механическое измельчение реализуют в барабанной мельнице — шаровой, стержневой, галечной, рудно-галечной, рудного самоизмельчения, барабанно-роликовой, а также в роликово-кольцевой, чашевой (бегуны), дисковой (истиратель — жернова). Пневмомеханическое и аэродинамическое измельчение осуществляют в струйных размольных аппаратах, в которых разрушение кусков происходит в результате разгона материала струёй газа (воздуха) и последующего удара о неподвижную броню или взаимных ударов.

Для процесса измельчения наиболее важными характеристиками материала являются прочность (крепость) и измельчаемость частиц. При очень тонком измельчении (см. Истирание) частицы размерами в несколько микрометров и мельче могут образовывать хлопья и сростки. Измельчение во многих случаях сопровождается химическими превращениями на поверхности частиц. При обогащении полезных ископаемых измельчают, как правило, дроблёные материалы, кроме процесса рудного самоизмельчения, где измельчаются продукты крупностью до 400 мм. Измельчение комбинируют с операциями классификации. В практике применяют разнообразные схемы измельчения, отличающиеся числом стадий измельчения и видом схемы. По виду схемы различают измельчение в открытом цикле без предварительной классификации, с предварительной классификацией и с раздельной выдачей двух продуктов измельчения. Схемы в открытом цикле на обогатительных фабриках применяют редко, но широко используют в цементном и глинозёмном производствах, где требуется минимальное разжижение (увлажнение) готового продукта и допускается переизмельчение. Для повышения производительности мельниц и уменьшения переизмельчения материала измельчение часто осуществляют в замкнутом цикле с классифицирующим аппаратом, при этом из материала, разгружающегося из мельницы, выделяется готовый измельчённый продукт (слив), а крупный материал (пески) возвращается в мельницу. Мельницы эффективно работают только при определенной степени измельчения, поэтому для получения тонкого продукта измельчение часто ведут в два, реже в три приёма (стадии). При этом возможны разные схемы измельчения, например при двухстадийной схеме мельница первой стадии может работать в открытом цикле, а мельница второй стадии — в замкнутом (рис. 1). Распространена схема мокрого измельчения руд в шаровой мельнице (рис. 2). Получают развитие новые принципы измельчения, основанные на использовании электрогидравлическего эффекта (электрический разряд в воде), соударения встречных потоков воздуха, несущих твёрдые частицы (т.н. струйные мельницы) и др.