Руководство по выбору шаровой мельницы с внутренней футеровкой

Шаровая мельница с внутренней футеровкой обычно рассматривается, когда лаборатория или пилотная установка нуждаются в периодическом измельчении, но не могут принимать железо, поступающее из стального барабана без футеровки. Барабан вращается на роликах, мелющие тела опрокидываются внутрь, а материал контактирует не с самим корпусом мельницы, а с футеровкой, выбранной по износостойкости, химической совместимости или низкой загрязненности. Это звучит как простое материальное изменение. На практике футеровка влияет на движение среды, рабочий объем, очистку и количество посторонних веществ, которые могут попасть в продукт. В этом руководстве рассматриваются взаимодействия инженеров и покупателей, которым необходимо определить, протестировать или устранить неполадки шаровая мельница с внутренней футеровкой. Он не предлагает универсального рецепта, поскольку правильная конфигурация зависит от исходного материала, целевого размера частиц, размера партии и допустимого предела загрязнения.

Что меняет внутренняя футеровка в шаровой мельнице

Шаровая мельница с внутренней футеровкой относится к семейству барабанных или валковых мельниц. Горизонтальный шлифовальный барабан поддерживается роликами или рамой. Когда барабан вращается, заряд носителя поднимается с одной стороны, а затем падает или откатывается назад, вызывая удар и истирание материала. Внутренняя подкладка — это поверхность, с которой фактически соприкасаются носитель и порошок. Он защищает оболочку, но также становится частью среды измельчения. Его твердость, состояние поверхности, толщина, масса и химическая стойкость могут изменить скорость износа, риск загрязнения, сохранение тепла и затраты на очистку.

Футеровка является изнашиваемой деталью и технологической поверхностью.

При указании этого типа мельницы часто встречаются две ошибки. Во-первых, следует относиться к подкладке как к пассивному защитному слою. При работах, чувствительных к загрязнению, футеровка может стать существенным источником посторонних частиц, если она мягче измельчаемого материала или если загрузка абразивной среды очень абразивна. Второе — предположить, что более твердая подкладка всегда дает лучший результат. Очень твердая подкладка может продлить срок службы, но она также может увеличить стоимость, усложнить проверку и изменить способ проскальзывания или падения носителя внутри барабана. Слишком гладкая подкладка может способствовать скольжению, а не каскадированию. Толстая футеровка может уменьшить эффективный рабочий объем. Эти эффекты обычно меньше, чем изменения скорости или размера носителя, но они имеют значение, когда процесс уже близок к своей цели.

Что не решает подкладка

Внутренняя футеровка не может исправить плохую подготовку сырья, неправильный размер материала, переполнение или целевой размер частиц, который нереален для барабанной мельницы. Он также не устраняет загрязнения от мелющих тел, примесей сырья, уплотнений или обработки проб. Если требованием является низкое поглощение железа, необходимо пересмотреть весь путь контакта: инструменты подачи, среду, футеровку, разгрузку и очистку. Подкладка также не является устройством регулирования температуры. Это может влиять на теплообмен и тепловую массу, но тепло при шлифовании по-прежнему возникает в результате механической работы. Наконец, футеровка не обеспечивает непрерывную работу мельницы периодического действия. Загрузка, разгрузка и очистка остаются частью цикла.

Как определить, исправна ли подкладка

Полезная оценка накладки выходит за рамки визуального износа. Регистрируйте загрязнение продукта, характер износа футеровки, расход среды, распределение частиц по размерам между партиями, время очистки и любые изменения внешнего вида или запаха продукта. Футеровка, которая служит долго, но загрязняет партию, не имеет успеха. Подкладка, которая остается чистой, но быстро изнашивается, может оказаться слишком дорогой. Если мельница используется для обработки нескольких материалов, проверьте, не удерживает ли футеровка мелочь или влагу из предыдущей партии. Лучшая футеровка для одного продукта может оказаться плохим выбором для другого, даже если оба продукта обрабатываются в барабане одинакового размера.

Соответствие футеровки материалу и пределу загрязнения

Выбор вагонки следует начинать с обрабатываемого материала, а не с предпочтений по каталогу. Ключевые вопросы просты: насколько абразивным является корм? Какие загрязнения недопустимы? Используются ли в этом процессе вода, растворители, кислоты или соли? Будет ли мельница работать всухую или влажную? Какой метод очистки будет использоваться? Ответы сужают практические варианты до начала любого теста. Для конкретного TENCAN шаровая мельница с внутренней футеровкой, подтвердите, какие материалы футеровки доступны для выбранного барабана и применения.

Вид продукта: шаровая мельница с внутренней футеровкой; Конфигурация футеровки и барабана должна быть подтверждена для предполагаемого применения.

Твердость, износ и загрязнение

Твердые минералы, такие как кварц, глинозем и некоторые шлаки, являются абразивными. Они могут быстро изнашивать мягкую подкладку и производить большое количество мусора подкладки. В таких случаях можно рассмотреть возможность использования твердой керамической футеровки, но при износе керамики образуются керамические частицы. Важный вопрос заключается в том, допустим ли этот мусор в конечном продукте. Для более мягких или химически чувствительных материалов полимерная подкладка может уменьшить металлическое загрязнение, но может иметь более низкую стойкость к истиранию и более низкий температурный предел. Металлические накладки могут быть прочными и практичными там, где железо не имеет значения, но обычно они являются неправильным выбором для строгих работ с низким содержанием железа. Универсального рейтинга не существует. Правильный выбор зависит от спецификации продукта и стоимости загрязнения.

Химическая совместимость и очистка

Футеровка должна противостоять воздействию жидкости или атмосферы в барабане. Жидкости на водной основе, органические растворители, кислотные растворы и солесодержащее сырье могут разъедать некоторые материалы. Качество поверхности и пористость также имеют значение. Подкладка, которая впитывает влагу или удерживает мелкий порошок, может вызвать перекрестное загрязнение между партиями. Если в лаборатории обрабатывается множество различных материалов, использование специальной футеровки или специального барабана может быть более практичным, чем глубокая очистка общего устройства. Проверьте, совместим ли чистящий растворитель с подкладкой и материалом. Подкладка, которая разбухает, размягчается или трескается во время чистки, создаст больше проблем, чем решит.

Механическая посадка и рабочий объем

Подкладка имеет толщину, поэтому уменьшает внутренний объем барабана. Это сокращение влияет на полезный размер партии, стоимость носителя и свободное пространство, доступное для перемещения материала. Толстая футеровка может увеличить срок службы, но оставить меньше места для шлифования. Обшивка также должна быть установлена ​​надежно. Крепежи, соединения и кромки не должны задерживать материал или создавать мертвые зоны, в которых скапливается порошок. Дифференциальное расширение футеровки и оболочки может иметь значение, если мельница используется с теплыми материалами или в теплом помещении. Запрашивайте чистый рабочий объем после футеровки, а не только номинальный размер барабана.

Среда, шихта и окно измельчения

Даже хорошо подобранная подложка не может компенсировать плохой выбор носителя. Шлифовальные тела выполняют большую часть работы, а также являются основным источником износа и загрязнения. Среда должна быть совместима как с продуктом, так и с подкладкой. Если футеровка керамическая, а материал стальной, загрязнение железом все равно может произойти из-за износа материала. Если футеровка выполнена из полимера, но носитель большой и плотный, футеровка может быть повреждена при ударе. Мельницу, футеровку и среду следует рассматривать как одну систему.

Вид оборудования шаровой мельницы с внутренней футеровкой; Размер и загрузка носителя должны соответствовать барабану и изделию.

Размер и плотность носителя

Материалы большего размера обеспечивают большую энергию удара и могут разбивать более крупные частицы корма. Среды меньшего размера обеспечивают больше точек контакта и часто лучше подходят для тонкого измельчения, но они могут не эффективно разбивать крупные частицы. Среды высокой плотности увеличивают энергию измельчения, но также увеличивают износ, выделение тепла и риск повреждения футеровки. Форма носителя также влияет на движение. Сферические среды катятся и кувыркаются предсказуемым образом, тогда как цилиндрические или нестандартные среды могут сцепляться или изменять профиль заряда. В шаровой мельнице среда должна соответствовать размеру сырья, целевому размеру частиц и футеровке. Практический план испытаний должен сузить диапазон носителей, а не сразу переходить к одному размеру.

Уровень заполнения и соотношение шариков к порошку

Если загрузка материала слишком мала, измельчение становится неэффективным, а футеровка может подвергнуться более прямому удару или истиранию. Если заполнение слишком велико, среда не может свободно перемещаться, возрастает потребность в электроэнергии и увеличивается выделение тепла. Материальная начинка также имеет значение. Слишком большое количество порошка может смягчить носитель и замедлить его разрушение; слишком мало порошка уменьшает количество контактов частиц за проход. Соотношение шариков и порошка является полезным параметром масштабирования, поскольку оно описывает, сколько энергии среды доступно для данной массы продукта. При тонком измельчении более высокое соотношение может улучшить результаты, но также снижает производительность партии. Лучший баланс должен быть подтвержден тестированием, а не предполагаться.

Износ носителя и износ подкладки

Потребление СМИ является косвенным показателем загрязнения. Если износ носителя увеличивается после изменения футеровки, скорости или наполнения, возможно, в продукт попадает больше посторонних частиц. Ведите учет веса среды до и после репрезентативных прогонов, когда загрязнение критично. Осмотрите использованный носитель на наличие трещин, потертостей и сколов. Сломанный носитель может повредить подкладку и образовать острые фрагменты, которые трудно удалить. Избегайте смешивания сред из различных материалов, если нет четкой технической причины и не известно влияние на загрязнение. Простую, документированную спецификацию носителя легче контролировать, чем смешанную загрузку, которая меняется от партии к партии.

Скорость, размер подачи и распределение частиц по размерам

Скорость вращения является одной из самых важных переменных в шаровой мельнице. Он меняет траекторию носителя, энергию каждого удара, величину истирания и выделяемое тепло. Скорость не следует регулировать только для сокращения партии. Его следует выбирать с учетом размера канала, нагрузки на СМИ и целевого распределения. Если мельница имеет переменную скорость, записывайте настройку для каждого испытания. Если скорость фиксирована, компенсируйте ее за счет размера носителя, заполнения, размера партии или времени измельчения, а не заставляйте процесс выходить за рамки его практического окна.

Критическая скорость как ориентир

Теоретическая критическая скорость — это скорость, при которой среда центрифугируется и перестает кувыркаться. Для барабана с внутренним диаметром D в метрах общепринятая справочная формула: Nc = 42,3, разделенная на квадратный корень из D, в оборотах в минуту. Это ориентировочное значение, а не рекомендуемая рабочая точка. Многие барабанные мельницы работают на скорости ниже критической, и наилучший вариант зависит от среды, сырья и требуемого размера частиц. Формула полезна для сравнения барабанов разных размеров и для проверки достоверности предложенной скорости. Он не заменяет испытание реальным материалом.

Каскад, катаракта и центрифугирование

На низкой скорости носитель имеет тенденцию катиться, скользить или скатываться. Истирание и истирание поверхности значительны, а энергия удара относительно невелика. На более высокой скорости носители поднимаются дальше и падают катарактой, усиливая воздействие. На очень высокой скорости шихта может центрифугироваться против футеровки и измельчение практически прекращается. Для тонкого измельчения часто требуется баланс между ударом и истиранием. Слишком сильное воздействие может привести к разрушению материала, повреждению мягкой облицовки или созданию широкого распределения частиц по размерам. Слишком слабое воздействие может привести к тому, что в продукте останутся крупные частицы. Правильный внешний вид шихты не заменяет данные о размере частиц, но помогает объяснить, что делает мельница.

Размер фида и целевой PSD

Шаровая мельница обычно представляет собой мельницу тонкого помола или чистовую обработку, а не первичную дробилку. Слишком грубый корм может не захватываться носителем, может повредить подкладку или остаться в продукте в виде грубых остатков. Может потребоваться предварительное дробление, сортировка или другой этап измельчения. Среда должна быть достаточно крупной, чтобы контактировать с частицами корма, но не настолько крупной, чтобы вызвать чрезмерный износ футеровки. Целевое распределение частиц по размерам должно определяться более чем одним медианным значением. D50 полезен, но значение имеют также размах, грубый хвост и содержание мелочи. Переизмельчение может вызвать агломерацию, изменения поверхности и загрязнение. Если спецификация жесткая, рассмотрите поэтапное измельчение или классификацию, а не одну длинную партию.

Сухая и влажная обработка

Мокрое измельчение может улучшить дисперсию частиц, уменьшить пыль и помочь контролировать температуру, но оно приводит к проблемам с вязкостью суспензии, высыханием и совместимостью футеровки. В некоторых лабораториях сухое измельчение проще, но оно может привести к слеживанию, пыли и налету на среде. Внутренняя подкладка должна соответствовать выбранному маршруту. Футеровка, которая хорошо работает в сухом минеральном порошке, возможно, не лучший выбор для суспензии на основе растворителя. Для одного и того же барабана могут потребоваться разные процедуры очистки для сухой и влажной работы. Прежде чем выбирать маршрут, убедитесь, что конфигурация мельницы и футеровка подходят для предполагаемой жидкости или атмосферы.

Конфигурация шаровой мельницы с внутренней футеровкой; Пакетные испытания должны вместе подтвердить скорость, носитель и размер подачи.

Ожидаемый размер партии, масштабирование и пропускная способность

Размер партии должен основываться на чистом рабочем объеме после установки футеровки. Барабан должен вмещать заряд носителя, материал и иметь достаточно свободного пространства для перемещения заряда. Партия, слишком полностью заполнившая барабан, будет плохо измельчаться независимо от футеровки. Для масштабирования одного объема недостаточно. Поддерживайте соотношение среды и порошка, процент критической скорости, размер среды относительно размера исходного материала, а также реологию суспензии или порошка как можно ближе. Затем пилотный запуск может показать, обеспечивает ли больший барабан аналогичное распределение или требуется корректировка скорости и загрузки носителя.

Параметры масштабирования

Измерьте базовую линию в небольшом барабане: массу носителя, массу продукта, диаметр носителя, скорость вращения, время измельчения и PSD продукта. При переходе на более крупную шаровую мельницу с внутренней футеровкой используйте эти соотношения в качестве отправной точки. Проверьте полезный объем после футеровки, поскольку толстая футеровка может снизить производительность больше, чем ожидалось. Если мельница большего размера имеет другой диаметр, сравните скорость в процентах от критической скорости, а не в виде исходных оборотов в минуту. Если среда изменилась, сравните энергию на единицу массы, а не только размер шара. Цель состоит в том, чтобы воспроизвести среду измельчения, а не просто форму барабана.

Пропускная способность и планирование

Производительность мельницы периодического действия включает загрузку, измельчение, выгрузку, очистку и проверку. Быстрый помол, на очистку которого уходят часы, может быть менее продуктивным, чем немного более медленный помол с более простой процедурой очистки. Выбор подкладки может повлиять на этот баланс. Грубая или пористая подкладка может удерживать больше порошка и требовать больше времени на чистку. Гладкая подкладка очищается быстрее, но изнашивается по-другому. Для составления производственного графика запустите полный цикл испытаний, а не измеряйте только время измельчения. Учитывайте время, необходимое для замены носителя, проверки подкладки и проверки следующей партии. Эта сумма имеет значение для планирования.

Дисциплина по температуре, очистке и техническому обслуживанию.

При измельчении выделяется тепло за счет трения и удара. Легкоплавкие материалы, гидратирующие соли и порошки, чувствительные к окислению, могут подвергнуться воздействию даже незначительного повышения температуры. Облицовка имеет тепловую массу и может влиять на теплообмен, но не отводит тепло. Если температура вызывает беспокойство, уменьшите скорость, сократите цикл, используйте прерывистый помол или контролируйте температуру в помещении. Инертную атмосферу следует использовать только в том случае, если мельница рассчитана на нее. Не создавайте герметичную атмосферу вокруг стандартного барабана, не понимая последствий давления и безопасности.

Очистка и перекрестное загрязнение

Очистка начинается с поверхности облицовки. Проверьте на наличие трещин, сколов, въевшегося порошка и изменений цвета. Используйте мягкие щетки, вакуумное оборудование и чистящие средства, совместимые с подкладкой и материалом. Избегайте металлических скребков, которые могут повредить полимерную или керамическую поверхность. Если мельница используется для работ, чувствительных к следам, специальная футеровка или документальное подтверждение очистки могут быть более надежными, чем визуальная очистка. Для сухих остатков может потребоваться другая процедура, чем для влажных суспензий. После очистки дайте барабану полностью высохнуть, если следующая партия чувствительна к влаге.

Проверка и записи

Ведите простой журнал технического обслуживания футеровки, носителя, роликов, уплотнений и крепежных элементов. Запишите дату, продукт, размер партии, скорость, заряд носителя и любой наблюдаемый износ. Фотография футеровки при каждом осмотре может выявить постепенные изменения, которые трудно увидеть изо дня в день. Проверяйте носитель на предмет поломки после каждого запуска с высокой энергией. Убедитесь, что застежки подкладки остаются надежными и что никакой материал не застрял за краями. Если футеровка заменяется, запустите базовую партию и сравните распределение частиц по размерам с предыдущей футеровкой. Это превращает техническое обслуживание в данные процесса, а не в визуальное предположение.

Контрольный список выбора и общие симптомы процесса

Используйте структурированный контрольный список при обсуждении шаровой мельницы с внутренней футеровкой с поставщиком или при планировании внутренних испытаний. Таблица ниже не заменяет тестирование, но помогает выявить предположения до того, как они станут дорогостоящими.

Когда процесс неэффективен, футеровка является лишь одной из возможных причин. В таблице ниже показано, где искать в первую очередь.

Практические вопросы, которые задают покупатели

Для чего используется шаровая мельница с внутренней футеровкой?

Он используется для периодического измельчения и измельчения, когда продукт должен контактировать с футеровкой, а не со стальной оболочкой без футеровки. Типичная работа включает подготовку лабораторных проб, керамических и минеральных порошков, химических материалов и других партий, где важны загрязнение, очистка или защита от износа. Точная пригодность зависит от размера сырья, целевого размера частиц и конфигурации мельницы.

Как выбрать материал подкладки?

Начните с предела загрязнения и абразивности корма. Затем проверьте химическую совместимость, метод очистки, температуру и механическую посадку. Твердая футеровка автоматически не становится лучше, если она образует неприемлемые керамические остатки износа. Мягкая подкладка не становится автоматически более чистой, если она быстро изнашивается или впитывает влагу. Проверьте доступные параметры для конкретного барабана и протестируйте его на реальном материале.

Может ли он измельчиться до размера частиц микронного уровня?

Это возможно для некоторых материалов, но результат зависит от размера исходного материала, среды, скорости, времени измельчения и требуемого распределения. Валковая шаровая мельница не является гарантией достижения конкретной микронной цели. Определите цель как распределение, запустите небольшую партию и измерьте продукт. Если цель требует очень тонкого или узкого распределения, сравните результаты с другими маршрутами измельчения, прежде чем переходить к расширению масштабов.

Шаровая мельница с внутренней футеровкой наиболее полезна, когда футеровка, среда и рабочие параметры рассматриваются как одна система. Начните с материала и предела загрязнения, подтвердите чистый рабочий объем и совместно проверьте среду и скорость. Ведите записи, в которых учитываются состояние футеровки, износ носителя и результаты по размеру частиц. Такой подход дает покупателям и инженерам-технологам надежную основу для выбора и позволяет избежать распространенной ошибки ожидания, что замена футеровки решит проблему, возникающую из-за размера исходного материала, уровня заполнения или нереалистичного целевого размера частиц.