Analiza oddziaływania wybranych parametrów procesu na osiągi młyna strumieniowo-fluidyzacyjnego. Część III: Mechanizm rozdrabniania ziaren

• Autorzy: Zbroński, D.

Warianty tytułu

EN

Analysis of the influence of selected parameters process on the performance of fluidized bed opposed jet mill. Part III: Comminution mechanism of grains

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Stosowanie w wielu gałęziach przemysłu materiałów o wysokim stopniu rozdrobnienia wymaga użycia takich nowoczesnych technologii mechanicznej przeróbki substancji stałych, jakie zapewnią uzyskanie żądanego uziarnienia produktu, przy jednoczesnym zmniejszeniu energochłonności procesu. Perspektywicznym rozwiązaniem są technologie realizujące przeróbkę materiałów ziarnistych w warunkach wysokoenergetycznej warstwy fluidalnej. Istota rozdrabniania materiałów w młynie strumieniowo-fluidyzacyjnym polega na wytworzeniu ogniska zderzeń przeciwstrumieni powietrznych w nieruchomej warstwie, inicjującego powstanie i utrzymanie stanu fluidyzacji burzliwej w komorze mielenia młyna. W dolnej strefie warstwy wystąpi stan fluidyzacji pulsacyjnej, w górnej zaś - stan fluidyzacji fontannowej. W strefie fluidyzacji pulsacyjnej powstają obszary pęcherzy gazowych i aglomeratów ziarnowych, które intensyfikują mieszanie i rozdrabnianie ziaren. Natomiast w strefie fluidyzacji fontannowej obserwuje się unoszenie ziaren w obszarze dużych prędkości w rdzeniu komory, a następnie grawitacyjne opadanie grubszych ziaren w strefie małych prędkości w pobliżu ścian bądź trwałe porywanie drobnych ziaren do układu separacji zewnętrznej przez strumień przepływającego powietrza. Taki rozkład stref fluidyzacji umożliwia efektywne rozdrabnianie materiału ziarnistego. Mimo to, podstawy mechanizmu rozdrabniania ziaren w młynach strumieniowo-fluidyzacyjnych są nadal niedostatecznie wyjaśnione. Wynika to głównie z trudności dotyczących określenia wpływu wszystkich parametrów procesu na charakter zmiany uziarnienia produktu. W punkcie 2 artykułu przedstawiono analizę mechanizmu rozdrabniania ziaren w komorze mielenia młyna strumieniowo-fluidyzacyjnego. Badania przeprowadzono na laboratoryjnym stanowisku młyna służącym do drobnego mielenia materiałów ziarnistych. Eksperyment obejmował mielenie wybranej klasy ziarnowej kamienia wapiennego dla optymalnych warunków pracy młyna. Na podstawie wyników badań stwierdzono, że rozdrabnianie ziaren zachodzi w trzech strefach w wyniku powierzchniowego ścierania, gwałtownego rozbijania oraz rozdzielania aglomeratów ziarnowych. Intensywność poszczególnych procesów zależy od wielu czynników, między innymi: energii powietrza fluidyzującego, masy substancji tworzącej warstwę, sposobu zderzeń ziaren, budowy i wytrzymałości pojedynczych ziaren (monokryształy, polikryształy, aglomeraty).

EN

The necessity of applying materials with high degree of fineness in many industrial branches requires using modern technology in mechanical processing, which will assure demanded particle size distribution of product and should decrease of consumption energy. The industrial grinding devices, which work in the high-energetic fluidized bed conditions are the perspective resolution. Comminution of granular material relies on keeping up a turbulent fluidization in the grinding chamber of the fluidized bed opposed jet mill, which is a result of collisions source of air counter-fluxes. The state of pulsatory fluidization is created in the lower zone of the fluidized bed, where take place intensive mixing and comminution of grains by gas bubbles and grain agglomerates. The state of fountain fluidization is created in the upper zone of the fluidized bed, which is characterized by carryover of grains in the zone of high velocities in the centre core of grinding chamber, then by gravitational falling of coarse grains near walls and by carrying away of the small grains by the flowing gas into the separation system. Occurrence of collision source of air counter-flux and turbulent fluidization state in the grinding chamber makes it possible to obtain high-energetic fluidization layer. This layer in turn ensures an effective comminution of tested granular material. However basis of the comminution mechanism of grains in the fluidized bed opposed jet mills aren't satisfactory explained. It results from the difficulties to determine the influence of all parameters process on the evolution of particle size distribution of milling product. The theoretical analysis of the comminution mechanism of grains in the grinding chamber of the fluidized bed opposed jet mill are presented in the part 2 of article. The researches were performed on a laboratory mill, which is designed for fine grinding of granular materials. The experiment contained grinding of selected narrow size fractions of limestone for optimum operating conditions of the fluidized bed opposed jet mill. The analysis showed that comminution in the mill takes place in three zones as a result of superficial attrition of grains, dynamic breakage of grains and cleavage of grain agglomerates. lntensification of individual processes depends on many parameters, e.g.: fluidized air energy, mass of materiaIs creating the layer, the way of grain collisions, structure and resistance of grains (mono-crystals, poly-crystals, agglomerated).

Słowa kluczowe

PL

mielenie; fluidyzacja; mechanizm rozdrabniania; młyn strumieniowo-fluidyzacyjny; kamień wapienny

EN

grinding; fluidization; mechanism of comminution; fluidized bed opposed jet mill; limestone

• Czasopismo: Gospodarka Surowcami Mineralnymi
• Rocznik: 2008
• Tom: T. 24, z. 1
• Strony: 19-25
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Zbroński, D.

• Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Katedra Kotłów i Termodynamiki, Politechnika Częstochowska, Częstochowa,

Bibliografia

• Berthiaux H., Dodds J.A., 1999 - Modeling fine grinding in a fluidized bed opposed jet mili: Part I. Batch, grinding kinetics. Part II. Continuous grinding. Powder Technol. 106, 78-97.
• Hogg R., 1999 - Breakage mechanisms and mili performance in ultrafine grinding. Powder Technol.105, 135-140.
• Korzeń Z., 1997 - Problemy rozwoju nowych powietrzno-fluidalnych technologii w inżynierii materiałów ziarnistych. Górnictwo Odkrywkowe 4-5, 119-128.
• Korzeń Z., Rink R., 1999 - Powietrzno-strumieniowe technologie mikronizacji ciał twardych - tendencje rozwojowe i propozycje nowych wdrożeń. Mechanika 18/11,49-65.
• Korzeń Z., Rink R., Konieczn y A., 1997 - Problemy syntezy konstrukcyjnej i badań młynów powietrzno-fluidalnych. ZN Politechniki Łódzkiej, Inż. Chem. 780/22,141-150.
• Tasirin S.M., Geldart D., 1999 - Experimental investigation on fluidized bed jet grinding. Powder Technol. 105,337-341.
• Vogel A., 1991 - The Alpine fluidized bed opposed jet mili - a case history. Powder Hand. Process. 3/2, 129-134.
• Zbroński D., 2005 - Badanie i modelowanie procesu strumieniowo-fluidalnego rozdrabniania materiałów ziarnistych. Praca doktorska, Politechnika Częstochowska.
• Zbroński D., 2007 - Analiza mechanizmu rozdrabniania ziaren w młynie strumieniowo-fluidyzacyjnym, Uczelniane Wyd. Nauk.-Dyd. AGH, Górn. i Geoinż. 31/4,117-125.
• Zbroński D., Górecka -Zbrońska A., 2007a - Analiza oddziaływania wybranych parametrów procesu na osiągi młyna strumieniowo-fluidyzacyjnego. Część l. Wydajność młyna. Gosp. Sur. Miner. 23/1, 152-1, 152-163
• Zbroński D., Górecka-Zbrońska A., 2007b - Analiza oddziaływania wybranych parametrów procesu na osiągi młyna strumieniowo-fluidyzacyjnego. Część II. Skład ziarnowy produktu mielenia. Gosp. Sur. Miner. 23/2, 65-74.
• Zbroński D., Górecka -Zbrońska A., Otwinowski H., Urbaniak D., 2005 - Research of limestone, particles comminution in the fluidized bed opposed jet mili. Powder Hand. Process. 17/1,32-39.