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).
Основные преимущества применения вихревых мельниц ВМ/ВМЭ:
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
|