Urządzenia do

rozdrabniania i

klasyfikacji ciał

stałych

Jakub M. Gac

Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej

Katedra Inżynierii Procesów Zintegrowanych

p. 325 (gmach IChiP), tel. [phone]

Konsultacje: czwartek, g. 11:15-12:00

18.03.2010

Rozdrabnianie

• Zmniejszenie średnich

rozmiarów cząstek

• Zniszczenie struktury ciała

stałego (wymagane dostarczenie
energii)

• Rozdrobnienie na mokro lub na

sucho

• Proces okresowy lub ciągły
• Stopień rozdrobnienia

n=stopieńrozdrobnienia=

średnicaziarn przedrozdrobnieniem

średnicaziarnporozdrobnieniu

18.03.2010

Empiryczny opis

rozdrabniania ziaren

• Przyrost jednostkowej pracy

potrzebnej w celu rozdrobnienia
ziarna (Walker, 1937)

dL

0

=−C

dd

d

n

• Całkowita praca rozdrabniania

L

r

=L

0

⋅m

18.03.2010

Empiryczny opis

rozdrabniania ziaren

•

Szczególne rozwiązania:

– n = 1 (Kick)

•

Energia rozdrabniania proporcjonalna
do objętości ziarna

•

Materiały plastyczne

– n = 2 (Rittinger)

•

Energia proporcjonalna do powierzchni
powstałych ziarn

•

Materiały sprężyste (prawo Hooke'a)

– n = 1.5 (Bond)

•

Energia zależy i od objętości, i od
powierzchni

dL

0

=−C

dd

d

n

18.03.2010

Empiryczny opis

rozdrabniania ziaren

10

-04

10

-02

10

00

10

02

10

04

10

06

10

08

rozmiar ziarna,

d, mikrometrów

10

-03

10

-01

10

01

10

03

10

05

10

07

10

09

zu

ży

c

ie

e

n

e

rg

ii

,

E

o,

k

W

h

/M

g

mielenie

kruszenie

f(d) = n = 1

dE = –Cdd/d

f(d)

o

18.03.2010

ROZDRABNIANIE

siłami zewnętrznymi

– zgniatanie
– łamanie
– ścieranie
– łupanie
– ścinanie
– miażdżenie
– inne

siłami specjalnymi

– szok termiczny
– zmiana ciśnienia
– bombardowanie
cząstkami lub
fotonami
– inne

siłami chemicznymi

– roztwarzanie
– rozpuszczanie
– spalanie
– bioługowanie
– inne

MECHANICZNE

CHEMICZNE

18.03.2010

h



a

b

Rozdrabnianie
mechaniczne

a)

rozdrabniani
e siłami
zewnętrzny
mi

b)

rozdrabniani
e siłami
specjalnymi

18.03.2010

Rozdrabnianie siłami

zewnętrznymi

zgniata

nie

łamanie

zgniata
nie

ścierani
e

łupanie

ścinanie

uderzan
ie

18.03.2010

Rozdrabniarki

• Rozdrabnianie wstępne i średnie
• Ściskanie, rozłupywanie,

uderzenie, ścinanie

18.03.2010

18.03.2010

Kruszarka szczękowa

•

Jedna szczęka
ruchoma

•

Napęd –
mechanizm
mimośrodowy

•

Zabezpieczenie
szczęk przed
zniszczeniem

18.03.2010

Kruszarka stożkowa

•

Dwie
powierzchnie
stożkowe

•

Bardziej
równomierna
praca

•

Rozdrabnianie
kawałków
płaskich

18.03.2010

Gniotownik

•

Dwa walce,
obracające się w
przeciwnych
kierunkach

•

Regulowana
szerokość
szczeliny

•

Prostota
konstrukcji

•

Szybkie
zużywanie
powierzchni
walców

•

Rozdrabnianie
miękkich
materiałów

18.03.2010

Kruszarka młotkowa

•

Wirnik,
połączony
przegubowo z
młotkami

•

Mechanizm
rozdrabniania -
uderzenie

18.03.2010

Młyny

•

Rozdrabnianie do mniejszych
rozmiarów

•

Dominuje ścieranie i uderzenie

•

Młyny wolno-, średnio- i
szybkobieżne

18.03.2010

Młyn kulowy

•

Najpowszechnie
jsze

•

Praca okresowa
lub ciągła

•

Optymalna
prędkość
obrotowa

•

Stopień
wypełnienia
kulami 20-50%

•

Duże zużycie
mocy

18.03.2010

Młyn prętowy

•

Zasada działania –
zbliżona do młyna
kulowego

•

Mielenie
wywołane przez
pręty (zamiast
kul)

•

Mielenie na
mokro
(metalurgia)

•

Produkt o dość
wąskim zakresie
rozmiarów

18.03.2010

Młyn koloidalny

• Rozdrabnianie na

mokro

• Ścinanie

(zastosowanie siły
odśrodkowej)

• Rozbijanie

aglomeratów w
zawiesinie

• Zastosowanie –

przemysł
spożywczy i
pokrewne

18.03.2010

Klasyfikacja ciał stałych

• Rozdział mieszaniny na frakcje
• Otrzymanie substancji o

określonym składzie
granulometrycznym

• Metody klasyfikacji

– Klasyfikacja pneumatyczna
– Klasyfikacja hydrauliczna
– Przesiewanie

18.03.2010

Klasyfikatory

pneumatyczne i

hydrauliczne

• Wykorzystują różnicę sił

wywieranych przez
przepływający płyn na cząstki o
różnych rozmiarach

• Usunięcie cząstek zbyt grubych

lub zbyt drobnych

• Fizyczne własności cząstek
• Proces okresowy lub ciągły
• Recyrkulacja

18.03.2010

Klasyfikator rzutowy

18.03.2010

• Zasięg rzutu

zależy od
ciężaru
ziaren

• Mała

dokładność
rozdzielenia
(w przypadku
ciągłego
rozkładu
rozmiarów)

Klasyfikator poziomy

• Siła ciężkości,

bezwładności
i oporu
powietrza/wo
dy

• Lepsze

rozdzielenie,
niż w
klasyfikatorze
rzutowym

18.03.2010

Klasyfikator pionowy

• Wstępna

separacja
surowców
masowych

18.03.2010

Klasyfikator spiralny

• Wirnik
• Siła

odśrodkowa

18.03.2010

Klasyfikator ślimakowy

• Hydrauliczny
• Ślimak odprowadza osad
• Lżejsze cząstki odpływają z

cieczą

18.03.2010

Przesiewanie

• Klasyfikacja na sitach
• Frakcje

– Przesiew (podziarno)
– Odsiew (nadziarno)

• Sita

18.03.2010

Sita

• Budowa sit

– Sita rusztowe
– Płyty perforowane
– Siatki

18.03.2010

Sita

• Otwory

– Skala sit
– Liczba prześwitu (stosunek

powierzchni otworów do
całkowitej powierzchni)

– Numer sita (liczba otworów na

długości 1 cm)

18.03.2010

Przesiewanie wielokrotne

a) posobne

b) nadsobne

c)kombinowane

Przesiewacze płaskie

a) wahliwy

c) wibracyjny

b) wstrząsowy

d) wibracyjno-

rezonansowy

Przesiewacz bębnowy

• Prostota

konstrukcji

• Mała

wydajność

• Blokowanie

oczek

18.03.2010

Inne metody separacji

• Separacja elektrostatyczna
• Separacja magnetyczna
• Flotacja

18.03.2010

Separacja

elektrostatyczna

1.

Elektryzacja przez
tarcie, separacja w
powietrzu

2.

Elektryzacja przez
jonizację,
separacja w polu
powodującym
separację

3.

Elektryzacja przez
kontakt i indukcję

18.03.2010

-

+

Nadawa

Koncentrat

ele4

Odpad

-

+

Nadawa

ele2

ziarna

przewodzące

ziarna

nieprzewodzące

-

+

nadawa

ziarna
przewodzące

ziarna
nieprzewodzące

pole
elektryczne

elekt7

Separacja magnetyczna

1.

Separator indukcyjny

2.

Separator przenośnikowo-taśmowy

18.03.2010

Ziarna
magnetyczne

N

Ziarna
niemagnetyczne

Nadawa

S

Półprodukt

Bęben z
magnetyzujących się
i niemagnetyzujących
się dysków (IIIIII)

Ziarna
magnetyczne

Ziarna
niemagnetyczne

Półprodukt

Nadawa

Flotacja

• Wykorzystuje

różnice
zwilżalności

• Wytworzenie

pęcherzyków
powietrza

• Gaszenie

piany

18.03.2010

Dziękuję za uwagę

Źródła rysunków:
• A. Warych, Aparatura procesowa
• Mały poradnik mechanika
• Internet

18.03.2010