Измельчение в промышленности строительных материалов

Измельчение – процесс уменьшения размеров кусков твердых материалов путем преодоления внешней нагрузкой сил сцепления между частицами.

Измельчение в технологии строительных материалов – это последовательный ряд операций по уменьшению размеров кусков от начальных до конечных. Цель измельчения - получение продукта заданного зернового (гранулометрического) состава, конфигурации, удельной поверхности и с однородными свойствами (например, прочностью). Этот процесс является основным при подготовке сырья или переработке полуфабрикатов (например, помол клинкера при изготовлении цемента).

В зависимости от крупности конечного продукта в промышленности строительных материалов различают дробление и помол.

Дробление, в свою очередь подразделяют в зависимости от размеров получаемых кусков на:

· Крупное – размер кусков 100 – 350 мм;

· Среднее – размер кусков 40 –100 мм;

· Мелкое – размер кусков 5 – 40 мм.

Помол в зависимости от размеров получаемых частиц подразделяю на:

· Грубый – размер частиц 5 – 0,1 мм;

· Тонкий – размер частиц 0,1 – 0,05 мм

· Сверхтонкий – размер частиц < 0,05 мм.

Измельчение природного и искусственного сырья и разделение его по крупности на фракции является одним из основных процессов технологии строительных материалов. Он имеет важнейшее значение для обеспечения высокого качества изделий в связи с решающим влиянием зернового состава исходных материалов на их способность к уплотнению при формовании (или, наоборот, к разуплотнению при изготовлении пористых изделий). Зерновой состав исходный материалов оказывает существенное влияние на протекание физико-химических процессов твердения и спекания.

Твердый материал можно разрушить и измельчить до частиц заданного размера раздавливанием, ударом, истиранием, разламыванием, раскалыванием, взрывом и различными комбинациями этих методов (рис. 1).

Рис. 1. Способы измельчения материалов

Раздавливание (рис. 1, а) – тело под действием нагрузки деформируется по всему объему и, когда внутренние напряжения в нем превысят предел прочности сжатию, разрушается. В результате такого разрушения получают частицы различного размера и формы.

Удар (рис. 1, б) – тело распадается на части под действием динамической нагрузки. Различают разрушение тела стесненным и свободным ударом. При стесненном ударе тело разрушается между двумя рабочими органами измельчителя. Эффект такого разрушения зависит от кинетической энергии ударяющего тела. При свободном ударе разрушение тела наступает в результате его столкновения с рабочим органом измельчителя или другими телами в полете. Эффект такого разрушения определяется скоростью их столкновения независимо от того, движется разрушаемое тело или рабочий орган измельчителя.

Истирание (рис. 1, в) – тело измельчается под действием сжимающих, растягивающих и срезающих сил. При этом получают мелкий порошкообразный продукт.

Разламывание (рис. 1, г) – тело разрушается под действием изгибающих сил. Размеры и форма частиц такие же, как и при раздавливании.

Раскалывание (рис. 1, д) – тело разрушается в местах концентрации наибольших нагрузок, передаваемых клинообразными рабочими элементами измельчителя. Образующиеся при этом частицы более однородны по размерам и форме, хотя наблюдается, как и при раздавливании, непостоянство формы частиц. Этот способ позволяет регулировать крупность получаемых частиц.

В работе подавляющего большинства современных измельчителей используются раскалывание, раздавливание и удар, а также сочетание этих способов с разламыванием и истиранием.

Результат измельчения характеризуют степенью измельчения. Различают линейную i и объемную r степени измельчения:

, (12)

где d_н и V_н – размер и объем кусков до измельчения; d_к и V_к – размер и объем кусков после измельчения.

Степень измельчения определяют по размеру наибольшего куска.