Описание технологии

Технология тонкого вихревого помола относится к ударным способам измельчения материалов. Известно, что наименьшие затраты энергии непосредственно на разрушение материала достигаются в измельчителях ударного действия.

Это качественно иллюстрируется классическим графиком зависимости затрат энергии на образование единицы новой поверхности от скорости соударения частиц с  преградой      (измельчаемый материал - стеклянные шарики).

Для каждого материала имеется своя пороговая скорость соударения, ниже которой частица данного размера не разрушается, и имеется близкая к пороговой оптимальная скорость, которая обеспечивает минимум затрат энергии на создание новой поверхности.

Обычно ударные измельчители работают при больших скоростях, при которых помол происходит за одно-два соударения. В отличие от них, в вихревых мельницах ВМ (газодинамические мельницы, в которых разгон материала осуществляется сжатым воздухом) и ВМЭ (электрические, с механическим разгоном материала) реализуется механизм низкоскоростного каскадного измельчения, обеспечивающий минимальные затраты энергии на разрушение.

Особенность вихревых мельниц ВМ/ВМЭ состоит в том, что частицы в них разгоняются лишь до тех пор, пока не превышается пороговая скорость, после чего при скорости удара, близкой к оптимальной по затратам энергии, происходит деление на два-три осколка, и процесс возобновляется (каскадный механизм).

• малые габариты и материалоемкость

• высокая надежность

• простая конструкция

• отсутствие (ВМ) или минимизация (ВМЭ) нагрева при измельчении

• возможность измельчения материалов, помол которых невозможен или затруднителен на других видах мельниц

"Низкоскоростной каскадный механизм измельчения" выделяет вихревую мельницу ВМ из класса струйных мельниц, открывая для нее отдельную нишу применения - измельчение материалов, не допускающих даже локального кратковременного разогрева, измельчение биопрепаратов, лекарственного сырья, термопластичных полимеров.

Благодаря каскадному измельчению в мельницах ВМ обеспечивается основное отличие от струйных мельниц - более низкое давление на входе: 0,3:0,6 МПа вместо 0,7:1,4 МПа, характерного для использования струйных мельниц.

Однако, применение газодинамических мельниц ограничено из-за необходимости дорогостоящего и сложного в обслуживании компрессорного оборудования. Кроме того, оборудование серии ВМ, несмотря на низкие затраты энергии собственно на разрушение материалов, отличается высокими удельными затратами на помол в целом, связанными с применением для ускорения частиц в помольной камере сжатого воздуха.

В рамках оптимизации процесса, в измельчителе ВМЭ-350, при сохранении всех остальных особенностей устройства помольного тракта мельницы ВМ-350, был применен механический способ первоначального ускорения частиц.

В вихревой мельнице ВМЭ-350 разгон частиц осуществляется с помощью титанового ротора, вращающегося внутри вихревой помольной камеры. На периферии помольного объема обеспечивается скорость соударения частиц с боковой поверхностью, оптимальная для помола измельчаемого материала. Этот же ротор обеспечивает питание мельницы воздухом, необходимым для восстановления скорости частицы после ее соударения с преградой и для разгрузки мельницы с классификацией.

Полученная в результате описанной выше принципиальной реконструкции мельница ВМЭ попадает в класс измельчителей - ударных мельниц с механическим способом разгона частиц. Наиболее близкими по способу разгона частиц являются мельницы фирм MicroFuel Corporation", США, группы Йекеринг (Ультра-ротор), ЗАО "Новые технологии", г. Санкт-Петербург (Титан-МД) и ООО Баскей, Новосибирск. В этих мельницах воздух используется для классификации и пневмотранспорта, а ускорение частиц производится механически с помощью вращающихся бил или импеллера.

Однако, в принцип измельчения этих мельниц, который декларируется их разработчиками, заложен процесс высокоскоростного ударного разрушения, и истирания при самопомоле.

Поэтому вихревая мельница с электроприводом ВМЭ, реализуя принципиальное отличие - "низкоскоростной каскадный механизм измельчения" частиц, дает результаты отличные от аналогов.

Лабораторные и промышленные испытания вихревых мельниц ВМ/ВМЭ показывают, что они обеспечивают рекордно низкие энергозатраты для задач тонкого и сверхтонкого измельчения широкого ряда материалов.

Это делает возможным эффективное использование мельниц в строительстве (клинкер, минеральное сырье, микропорошки минералов), парфюмерии и косметике (микронаполнители, растительное сырье, биологически активные вещества), химической промышленности и производстве красок, пищевой промышленности (мука, в т.ч. цельная, сахарная пудра, соя, рис), порошковой металлургии и многих других отраслях.

История

Промышленный вихревой измельчитель ВМ-350 разработан и апробирован для измельчения различных материалов. Патент РФ  2057588 (1991 г.) (патентообладатель  ООО НПП « ВМ»). 

Принцип вихревого измельчения обоснован в институте Теплофизики СО РАН:        (АС 1164939, 1346245, 1385362,1533073). 

Вихревая мельница для помола отрубей разработана совместно с институтом ВНИИЗ: Патент РФ 533073 (1989г.). 

Модель  ВМ-350 производится с 1992 года, имеет дипломы

«Сибирская ярмарка» 1992г. – золотая медаль,

Московский салон инноваций и инвестиций 2007г. – серебряная медаль,

применялась для измельчения полимеров, пластичных металлов, а в пищевом исполнении – (ВМ-300-П) отрубей, сахара, какао, черемухи, сушеных ягод, лекарственных трав.

Модель ВМЭ-350 получила серебряную медаль на 9-ом Московском салоне инноваций и инвестиций 2009.

 

 

Дополнительная литература

• Правдина М.Х. Вихревая мельница для измельчения хрупких и пластичных материалов//В кн. М.А. Гольдштик, Процессы переноса в зернистом слое, 2-е издание, переработанное и дополненное, Новосибирск, ИТ СОРАН.- 2005.- Приложение 2.- с. 315-358.

• M. Kh. Pravdina, A.I. Yavorsky, S.S. Pravdin, D.A. Kim, N.A. Romanov. The Statistical Model for Threshold Grinding in a Vortex Apparatus//XIV International Conference on the methods of aerophysical research (ICMAR - XIV), June 30-July 6, 2008// Abstracts. - Part II. -. 2008. - pp.119-120. - Novosibirsk.

• Способ каскадного измельчения и вихревой измельчитель для его осуществления//заявка № 2008115813

• Правдина М.Х. Принципы низкоскорстного измельчения: примеры и модели. Лекция.//Материалы комплекса научных и научно-технических мероприятий стран СНГ, школа "Вибротехнология-93" по механической отработке дисперсных материалов и сред.-Одесса, 1993. - с.338-340

• Аман С.О., Гольдштик М.А., Лебедев А.В., Правдина М.Х. Низкоскоростное ударное измельчение.//Изв. СО АН СССР.-1989.-Сер. Техн. Наук.-Вып. 6.

• Статья "ДЕЗИНТЕГРАЦИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ В ВИХРЕВОЙ МЕЛЬНИЦЕ" Обработка дисперсных материалов и сред. Периодический сборник научных трудов. - Вып. 9. - Сентябрь 1999 г. - Одесса, НПО ВОТУМ. - С. 60-62. (международный сборник)

Вихревые мельницы ВМ/ВМЭ в программе Вести РТР