Нефть. От первых скважин до новой эпохи - Глеб Олегович Трухин

Рисунок 1. Щековая дробилка

Второй аппарат – валковая мельница. В ней фракция измельчается при прохождении между двумя валами. Но подобный агрегат может выглядеть и как ступа. Здесь взаимодействуют вал, который конструкционно напоминает колесо поезда, с неподвижной поверхностью. В таких аппаратах получают фракцию, которую в быту мы назвали пылью. Однако это все еще будет средний помол.

Здесь стоит остановиться и уточнить классификацию. Что считать дроблением, а что – помолом? Существуют ли степени измельчения и от чего они зависят? Ответы – в таблице 1.

Таблица 1. Классификация фракций механической обработки

Щековая дробилка, как и конусная, применяется для крупного дробления. В конусной дробилке измельчение происходит за счет сжатия материала между двумя усеченными конусами. Внутренний конус вращается эксцентрично, периодически приближаясь к стенке наружного конуса, зажимая и разрушая материал. Раздробленный материал выталкивается в расширяющуюся часть конической кольцевой щели и ссыпается вниз.

Если говорить о среднем и мелком дроблении, то такая обработка происходит в следующих аппаратах: валковая дробилка, молотковая дробилка, ударно-дисковые мельницы.

Молотковая дробилка представляет собой диск, вращающийся на горизонтальной оси внутри корпуса, выложенного износостойкими плитами. На вращающемся диске по всей его окружности шарнирно укреплены молотки. При его вращении (окружная скорость до 55 м/с) молотки получают радиальное направление и ударяют по поступающему в мельницу материалу. Измельченный материал проталкивается через колосниковую решетку, расположенную в нижней части корпуса; степень измельчения регулируется изменением ширины щели этой решетки.

Мельницы работают по следующему принципу: на дисках по окружности размещены ударные пальцы, расположенные таким образом, что каждый ряд пальцев одного диска входит между двумя рядами пальцев другого. Под действием центробежной силы поступающий в дезинтегратор материал отбрасывается дисками к периферии и попадает в область перемещающихся пальцев. При этом материал измельчается и выбрасывается через зазоры между пальцами в корпус мельницы, откуда и удаляется. В отдельных конструкциях дезинтеграторов один из дисков может перемещаться, что позволяет очищать внутреннюю полость мельницы. Данные агрегаты представлены на рисунке 2.

Рисунок 2. Аппараты среднего и мелкого дробления

Тонкое измельчение проводят в следующих аппаратах: барабанные мельницы, кольцевые мельницы, вибрационные мельницы и бегуны. Рассмотрим каждый агрегат в отдельности.

Начнем с бегунов. По устройству они похожи на валковые мельницы, но отличаются степенью измельчения. Применяются два типа мельниц-бегунов. В первом типе чаша неподвижна, а катки вращаются от привода. Во втором – вращается сама чаша с материалом, катки же движутся без специального привода, за счет трения о материал.

А теперь перейдем к мельницам. Барабанно-шаровая мельница – устройство для измельчения твердых материалов внутри полого вращающегося барабана. В барабанных мельницах измельчение ведут с помощью мелющих тел – шаров или стержней. Материал разрушается под действием ударов падающих тел, а также истирания между ними и внутренней поверхностью барабана.

При вращении барабана шары благодаря трению о стенки поднимаются в направлении вращения и затем падают. Такая работа эффективна только при определенной частоте вращения. Если обороты слишком велики, центробежная сила прижимает шары к корпусу, и они не падают, переставая измельчать материал. При слишком низких оборотах подъем оказывается недостаточным, и падающие шары не обладают нужной энергией для эффективного удара.

В кольцевых мельницах измельчение происходит так: ролики или шары, перекатываясь по кольцевому вкладышу, раздавливают и истирают материал. А вот чем именно прижимаются эти рабочие тела к поверхности – зависит от типа мельницы. Если прижатие обеспечивается центробежной силой, возникающей при вращении, – перед нами центробежная мельница. Если же шары (или валики) прижимаются пружинами – значит, конструкция пружинная.

И если говорить о вибрационных мельницах, то их используют для особо тонкого измельчения. Они представляют собой барабан, на 70–80 % заполненный вибрирующими шарами. Барабан приводится в колебательное движение дебалансным валом. Измельчение материала в вибрационных мельницах осуществляется благодаря интенсивному движению и частым взаимным ударам шаров друг о друга. Корпус устанавливается на пружинящей опоре, предотвращающей передачу вибрации основанию мельницы.

Теперь затронем тему перемещения твердого материала. Существует несколько вариантов: конвейерная лента и пневмотранспорт. Принцип пневмотранспорта заключается в проталкивании в трубопроводе фракции путем подачи сжатого воздуха или азота под давлением. Этот метод считается весьма перспективным: он компактнее и проще в обслуживании, чем конвейер. Однако у него есть и недостаток – сложность транспортировки крупных и твердых частиц. Они могут повредить трубопровод, что может привести к аварии и остановке.

Третий способ – шнековый. Его принцип основан на вращении спирали (шнека) внутри желоба, которая проталкивает материал вперед. Этот механизм знаком нам по обычной мясорубке.

Шнек также выполняет функцию дозатора, что позволяет плавно перейти к теме точного дозирования твердых и сыпучих материалов. Еще один тип вращающегося дозатора – шлюзовой питатель. Вращаясь вокруг своей оси, его ротор с лопастями или ячейками захватывает порцию материала и перемещает ее. Также существуют тарельчатый и плунжерный дозаторы (питатели). Последний действует по принципу поршня (или шприца), который проталкивает фракцию под давлением вперед. Разумеется, эффективность этого процесса напрямую зависит от давления и площади цилиндра.

Тарельчатый питатель представляет собой вращающуюся тарелку, на которую подается исходный материал, сбрасываемый с поверхности тарелки поворотным ножом. Производительность такого питателя регулируется перемещением цилиндра: при движении вниз производительность питателя увеличивается, а при движении вверх – уменьшается.

Мы разобрались с такими процессами, как измельчение, дозирование и транспортировка продукта. Теперь необходимо поговорить о том, как именно происходит разделение продукта по размеру фракций. Самый эффективный способ для этого – грохочение. Это почти то же самое, что просеивание муки через сито: мелкие частицы проходят через ячейки, а крупные – остаются.

Как выглядит этот агрегат? Грохот – это аппарат с множеством сит, расположенных друг над другом, и отбором требуемой фракции с одной или нескольких секций. Их подразделяют на барабанные, вибрационные, качающиеся, неподвижные.

Разделение фракций происходит несколькими способами. Первый – от мелкого к крупному – предполагает наличие последовательно установленных сит с увеличивающимся размером отверстий. При втором способе (от крупного к мелкому), наоборот, сита будут с уменьшающимся размером отверстий. Комбинированный способ может сочетать сита разных размеров. Также предусмотрены способы разделения на гидроциклонах и с помощью воздушных сепараторов.

На рисунке 3 показан один из вариантов исполнения вибрационного грохота, на рисунке 4 – в качающемся исполнении, на рисунке 5 – барабанного типа.

Рисунок 3. Вибрационный грохот