rozdrabnianie1

Grażyna Cacak-Pietrzak, Alicja Ceglińska

uderzanie, rozłupywanie (rys. 2.1). W niektórych urządzeniach rozdrabniających występuje równocześnie kilka różnych sił działających, na przykład: uderzanie i ścieranie lub ścinanie oraz zgniatanie. Najczęściej wykorzystuje się trzy typy siły: zgniatanie, ścinanie i uderzanie. Zgniatanie stosuje się do grubszego rozdrabniania (kruszenia) twardych materiałów, natomiast ścinanie jest wykorzystywane do rozdrabniania miękkich, nieścierających się materiałów. Uniwersalne jest rozdrabnianie poprzez uderzanie, które jest stosowane do otrzymywania zarówno dużych, średnich, jak i drobnych cząstek.

Grażyna Cacak-Pietrzak, Alicja Ceglińska

Rysunek 2.1. Różne sposoby rozdrabniania ciał stałych: a —zgniatanie, b - rozrywanie, c-ścina-nie, d - łamanie, e - ścieranie, f- uderzanie, g - rozłupywanie (Koch i Noworyta 1998)

Jednym z podstawowych wskaźników charakteryzujących proces rozdrabniania jest stopień rozdrobnienia wyrażający się ilorazem średniego wymiaru liniowego cząstek materiału przed rozdrobnieniem (D) i średniego wymiaru liniowego cząstek po rozdrobnieniu (d). Stopień rozdrobnienia (/) oblicza się ze wzoru:

Stopień rozdrobnienia można również wyrazić jako iloraz sumarycznej powierzchni cząstek po rozdrobnieniu (Sj) i sumarycznej powierzchni cząstek przed rozdrobnieniem (S ), i obliczyć ze wzoru:

Stopień rozdrobnienia, przy jednorazowym przejściu materiału przez rozdrab-niacz, wynosi od 2 do 10 - jeżeli poprzeczny wymiar pojedynczych elementów rozdrobnionego ciała jest większy od 5 mm, a od 5 do 100 i więcej - jeżeli jest mniejszy od 5 mm. Proces rozdrabniania ciał o wielkości cząstek powyżej 5 mm

Rozdrabnianie

nazywa się drobieniem, a poniżej 5 mm - mieleniem. Rozdrabnianie cząstek o wymiarach poniżej 0,01 mm nosi nazwę przemiału koloidalnego. W celu uzyskania dużego stopnia rozdrobnienia materiału proces rozdrabniania prowadzi się etapami, to znaczy stosuje się wstępne rozdrabnianie do wielkości pośredniej, a następnie do żądanej wielkości cząstek.

Rozdrabnianie jest związane z nakładem pracy koniecznym na pokonanie odkształceń sprężystych i plastycznych materiału oraz na wytworzenie nowych powierzchni materiału. Oprócz pracy użytecznej część pracy zużywana jest na wytworzenie ciepła powstającego podczas pracy urządzeń rozdrabniających. Pracę użyteczną (L) dla ciał sprężystych można wyrazić równaniem Rebindera:

(3)

L-L. + L,=AVH + ASH [J]

12    m    -    .? ^{L J}

gdzie:

- praca zużyta na odkształcenie rozdrobnionej cząstki [J],

Z., - praca zużyta na utworzenie nowej powierzchni [J],

AV- różnica objętości cząstek przed rozdrobnieniem i po rozdrobnieniu [m³], H_m - stała dla danego materiału charakteryzująca jego właściwości strukturalne, mechaniczne i fizyczno-chemiczne [J-mr³],

AS - różnica powierzchni cząstek przed rozdrobnieniem i po rozdrobnieniu [m²], H - stała dla danego materiału proporcjonalna do energii powierzchniowej ciała [J-m-²].

Wychodząc z prawa Hooke’a, pracę odkształcenia (L_{) można wyrazić równaniem:

q² AV 2 E

m

(4)

gdzie:

a - naprężenia niszczące materiału przy jego deformacji [N-nr²],

E - moduł sprężystości [N-nr²].

Jeżeli założy się, że powyższe równanie jest słuszne w całym zakresie naprę-

2

żeń aż do zniszczenia struktury materiału, to H -    , i zależność ta może bvć

2 E

wykorzystana do wyznaczenia pracy potrzebnej do rozdrobnienia:

L =

crAR 2 E

(5)

Nakład pracy jest wprost proporcjonalny do stopnia rozdrobnienia albo do sumarycznej powierzchni, na której odbywa się proces rozdrabniania, lub do

19