Воздействие частицы

1 августа 2023 г. | Эрик Мейнард и Маккиннон Рэй, Дженике и Йохансон

Дробление и сортировка твердых частиц необходимы для многих процессов обращения с твердыми частицами, но инженеры должны помнить о том, как эти действия повлияют на поведение потока сыпучего материала.

Когда дело доходит до переработки сыпучих материалов, размер частиц имеет значение. Почти все отрасли промышленности полагаются на тот или иной контроль размера частиц в своих процессах, будь то измельчение (уменьшение размера частиц путем дробления, измельчения или помола) или просеивание (разделение материалов по размеру частиц). Например, без дробления добытого материала было бы невозможно извлечь ценные минералы и руды из окружающих пород. Эффективный скрининг обычно используется в пищевой промышленности для отделения посторонних материалов и загрязнений во время обработки пищевых продуктов. Однако дробление и сортировка могут иметь непредвиденные последствия, в том числе вызывать сбои в работе последующего оборудования и создавать потенциальные проблемы с безопасностью. Хорошей новостью является то, что существуют научные подходы к оценке этих рисков, а также способы предотвращения нарушений технологического процесса в результате контроля размера частиц на входе. В этой статье рассказывается об истории измельчения и сортировки, о том, как они могут повлиять на процессы, а также о том, как оценить риски, связанные с сыпучестью.

В широком смысле измельчение определяется как уменьшение среднего размера частиц материала механическими средствами. Он служит важнейшим технологическим этапом во многих отраслях промышленности, включая горнодобывающую, фармацевтическую и пищевую. В целом измельчение можно разделить на пять методов: взрывная обработка, дробление, измельчение, измельчение и помол. Взрывные работы обычно применяются для уменьшения размера крупных валунов, а из всех методов измельчения обычно используются только самые крупные частицы. Взрывные работы также отличаются от четырех других методов тем, что они обычно происходят на открытом воздухе, а не внутри технологического оборудования. Измельчение обычно включает в себя взятие крупных, волокнистых материалов (таких как биомасса, переработанные отходы и т. д.) и разрезание материалов на более мелкие клочки. Измельчение включает в себя измельчение или «измельчение» одного материала для создания более мелких частиц.

Дробление может осуществляться тремя механизмами: сжатием, сдвигом и ударом [1, 2]. Сжатие обычно используется для твердых, хрупких частиц и обычно не приводит к образованию значительного количества мелких частиц. Сдвиговое дробление похоже на измельчение, за исключением того, что оно предназначено для обработки липких, связных сыпучих материалов и порошков. Этот метод может привести к анизотропным формам. Уменьшение размера путем удара эффективно для твердых, вязких частиц и может привести к уменьшению размера в 100 раз. Однако ударное дробление может привести к разрушению материала. При измельчении обычно происходит уменьшение размера с помощью четвертого механизма: истирания. Истирающие мельницы обычно используются в качестве третичного этапа измельчения и обычно занимают больше времени, чем предыдущие три описанных механизма. Примеры каждого из этих механизмов показаны на рисунке 1.

РИСУНОК 1: Для сыпучих твердых материалов доступно несколько различных технологий уменьшения размера частиц.

Скрининг – еще один ключевой этап обработки, который встречается практически во всех отраслях. Просеивание — это механический процесс, используемый при погрузочно-разгрузочных работах для разделения или классификации частиц на разные размеры. Правильная проверка имеет решающее значение для соответствия спецификациям материала, удаления посторонних материалов и, в некоторых случаях, может даже улучшить сыпучесть материала. Подобно дроблению, существует несколько типов методов сортировки, и каждый из них имеет свои плюсы и минусы. Например, вибрационные грохоты (рис. 2) отлично подходят для разделения крупногабаритных и низкосортных материалов (иногда их называют «скальпированием») и обычно имеют более высокую производительность, чем другие грохоты. Один вибрационный грохот может иметь несколько дек, что позволяет обеспечить дополнительное разделение материала. Вращающиеся сита (рис. 3) аналогичны вибрационным ситам, за исключением того, что они используют вращательное движение для разделения материалов и могут использоваться для классификации материалов. Центробежное просеивание — это более агрессивный метод просеивания, в котором используются вращающиеся лопасти, что обеспечивает высокую эффективность просеивания при небольшой занимаемой площади. Переворачивающееся просеивание — это более щадящая форма просеивания, которая сочетает в себе вертикальное и вращательное движение, занимая большую площадь и широко распространенная в промышленности по переработке биомассы (рис. 4).