Гранулирование

ДРОБЛЕНИЕ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ. ГРАНУЛИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ

Образующиеся при гранулировании крупные гранулы и ком­ки подвергают дроблению с целью получения товарных фрак­ций продукта. Эта операция, вспомогательная для всех методов гранулирования, при получении продукта методом прессования является одной из основных технологических стадий. Процесс дробления зависит от свойств продукта, в том числе формирую­щихся на стадии гранулирования, следовательно, оба процесса нужно рассматривать во взаимодействии.

8.1. Методы дробления

Для промышленного использования наиболее пригодны ме­тоды дробления раскалыванием, раздавливанием и ударом, а также сочетанием их с размалыванием и истиранием [1301-

Раскалывание— разрушение тела на части в местах кон­центрации наибольших нагрузок, передаваемых клинообразны­ми рабочими элементами измельчителя. Разламывание проис­ходит под действием изгибающей нагрузки. Эти способы позво­ляют выдерживать размер частиц в определенных пределах и применяются обычно при подготовке сырья перед гранулиро­ванием. Так, для гранулирования удобрений окатыванием пред­варительно высушенные в распылительной сушилке порошки компонентов пропускают через ножевую дробилку, рабочий ор­ган которой состоит из ротора с ножами, проходящими между неподвижными пластинами. Такой способ позволяет обеспечить требуемое содержание в шихте мелких фракций (центров гра - нулообразования), что уменьшает ретурность процесса.

Раздавливание — разрушение тела в процессе деформации при превышении предела прочности на сжатие. Наиболее часто этот метод реализуют дроблением между вращающимися вал­ками, зазор между которыми определяет максимальный размер частиц. Малый выход переизмельченной фракции является од­ним из преимуществ валковых дробилок. К их недостаткам от­носятся: низкая удельная производительность, невысокая сте­пень измельчения, образование плоских зерен. Обычно этот метод применяют для дробления малоадгезионных продуктов в многоретурных схемах гранулирования.

При ударе тело распадается на части под действием дина­мической нагрузки. Если она сосредоточенная, то происходит раскалывание, если распределена по всей поверхности — раз­давливание. При стесненном ударе тело разрушается между двумя рабочими органами дробилки. Чаще всего стесненный удар, наряду с истиранием и раздавливанием, используют в ба­рабанных мельницах при подготовке сырья к гранулированию. В зависимости от требуемой крупности частиц дробление ведут при различных режимах, используя шаровые и стержневые ме­лящие тела. В последнем случае образуется не порошок, а крупка, используемая в качестве зародышей для гранулообра - зования. В мельницах этого типа кроме измельчения возможны сепарация и подсушка материала.

Принцип свободного удара реализуется в центробежных ро­торных машинах, наиболее широко используемых для дробле­ния гранулированных продуктов. Поскольку при дроблении ма­териала происходит мгновенное приложение нагрузки к грану­лам, то влага, находящаяся внутри гранул при их разрушении, не успевает проникнуть в поверхностный слой и придать ему вязкость. Отсюда возможность измельчения свободным ударом влажных адгезионных материалов, налипающих на рабочие органы таких машин как валковые дробилки, барабанные мель­ницы и др.

Уменьшение размеров кусков более чем в 5—-6 раз, а также измельчение материалов, изменяющих свои свойства во времени или при динамическом воздействии, проводят в несколько ста­дий. В качестве примера приведем процесс дробления фосфо - гипса, склонного к выделению влаги при механическом воздей­ствии, что способствует адгезии, комкованию и усложнению дальнейшей переработки. Фосфогипс надолго сохраняет изме­ненную структуру, поэтому свойства материала зависят от ко­личества введенной в него энергии на ранних стадиях перера­ботки. Предложено [136] крупные куски фосфогипса дробить раздавливанием, а на стадии получения товарной фракции при­менять ударные нагрузки.

Особые требования предъявляют к дроблению как к основ­ному процессу получения заданной узкой фракции продукта, т. е. в схемах гранулирования прессованием. Дробление ведут в две стадии: предварительной и окончательной. Сопоставление методов дробления суперфосфата и аммофоса [137] показало, что при предварительном дроблении получение более мелкого продукта и высокая степень дробления достигаются методом разламывания. Эффективность, рассчитанная как отношение вновь образованной поверхности в единицу времени к потреб­ляемой мощности, для этого метода в 1,1 раза выше, чем для ударного, и в 3,4 раза выше, чем для метода раздавливания. Окончательное измельчение ведут ударом, что в 1,8—1,9 раза эффективней раздавливания и позволяет получать продукт со значительным содержанием товарных фракций. Это имеет боль­шое значение для малоретурных технологических схем. Для ре турных режимов необходимо обеспечить повышенный выход мелких фракций, что легко достигается увеличением скорости удара или изменением конструкции ротора дробилки.

Таким образом, выбор способа дробления определяется кон­кретными условиями его проведения. Для измельчения материа­ла различными способами надо затратить различную энергию, что объясняется неодинаковой интенсивностью ее рассеивания. Кроме потерь на нагрев и трение, она расходуется на переиз - мельчение продукта. Дробление идет в несколько стадий, на каждой из которых образуются частицы менее заданного раз­мера. Если их не выводить из процесса, то они воспринимают на себя часть усилий, гасят их, переизмельчаются, что резко тормозит процесс полезного измельчения. Основное правило «ничего лишнего не измельчать» требует извлечения из сырья мелочи перед подачей на дробление. Целесообразно процесс с высокой степенью измельчения вести в нескольких камерах с промежуточным отбором мелкой фракции. С учетом СВОЙСТВ минеральных удобрений переизмельчения проще всего избежать при однократном ударном дроблении.

Ударный метод характеризуется быстрым распространением ударных волн по всей массе куска и деформацией его по всему объему. Вначале в поверхностном слое образуются трещины, которые затем распространяются внутрь куска, вплоть до зоны пластичности. Если напряжения, возникающие в грануле в мо­мент удара рабочим телом (билом), превышают предел пла­стичности дробимого материала, то он измельчается. В против­ном случае — резко деформируется с образованием трещин в поверхностном слое. Эффект измельчения зависит от скорости столкновения била и куска, причем разрушение происходит по наиболее крупным трещинам, благодаря чему измельченный продукт содержит минимальное количество мелких фракций.

Основной задачей при расчете процесса дробления ударом является определение напряжений и критической скорости уда­ра, необходимых для разрушения исходных кусков материала.