КОНСТРУКЦИЯ ШАРОВОЙ МЕЛЬНИЦЫ
BALL MILL DESIGN

Изобретение относится к конструкции шаровой мельницы для получения высокоплотных водных суспензий при производстве радиопрозрачных изделий и может быть использовано в различных областях науки и техники для получения высокочистых водных суспензий и порошков.
Известна конструкция шаровой мельницы для получения высокоплотных водных суспензий кварцевого стекла (патент РФ на изобретение №2254168, 20.06.05 г., бюл. №17), включающая металлический барабан и футеровку, выполненную из одной или нескольких полых цилиндрических частей из непрозрачного кварцевого стекла или плотноспеченного диоксида кремния, а торцы футеровки - из нержавеющей стали или плотноспеченного диоксида кремния. Футеровочный сосуд центруется и крепится в металлическом барабане посредством слоя гипса толщиной 10-15 см, который также выполняет роль теплоизолятора, благодаря чему в данных мельницах температура помола достигает 60-65°С.
К недостаткам известного технического решения следует отнести низкую производительность мельниц (до 0,6 л/час) из-за небольшого объема цилиндрических частей из непрозрачного кварцевого стекла, выпускаемых промышленностью, а также низкий срок службы (10-12 циклов помола) вследствие существенной разнотолщинности стенок, связанной с технологией их производства, и наличия на их поверхности слоя непроплавленного кварцевого песка, вызывающего образование остаточных напряжений в стенке сосуда. Выполнение же цилиндрических частей из плотноспеченного диоксида кремния связано с большой трудоемкостью.
Наиболее близким техническим решением является конструкция шаровой мельницы для получения шликера кварцевого стекла (патент РФ на изобретение №2254167, 20.06.05 г., бюл. №17), включающая металлический барабан и футеровку из непрозрачного кварцевого стекла, выполненную из пластин, ширина которых выбирается из соотношения Н/Д≤1/10, где Н - ширина пластины, Д - диаметр мельницы, и закрепленную на внутренней поверхности металлического барабана.
Использование пластин из кварцевого стекла для футеровки мельниц исключает появление остаточных напряжений в конструкции футеровки и увеличивает стойкость к ударным воздействиям. Таким образом, футеровка данной мельницы работает только на истирание, что резко увеличивает срок ее службы и производительность мельницы при отсутствии загрязнения исходного сырья.
К недостаткам известного технического решения следует отнести то, что пластины крепятся непосредственно на поверхности металлического барабана мельницы, который при ее вращении непрерывно охлаждается, таким образом, за счет постоянного теплообмена температура помола в данных мельницах не превышает 50°С, что в свою очередь существенно влияет на производительность мельницы.
Задачей настоящего изобретения является повышение производительности шаровых мельниц.
Поставленная задача достигается тем, что предложена конструкция шаровой мельницы для получения высокоплотных водных суспензий, включающая металлический барабан и футеровку, выполненную из пластин, закрепленных на внутренней поверхности металлического барабана, отличающаяся тем, что на наружной поверхности металлического барабана содержится покрытие толщиной 5-10 мм, выполненное из теплоизоляционного материала, например вспененного пенополиэтилена, и теплоотражающего экрана, выполненного из алюминиевой фольги либо металлизированной полимерной пленки.
Авторы экспериментально установили, что расположение на наружной поверхности металлического барабана теплоизоляционного покрытия позволяет повысить температуру помола до 65-70°С, что в свою очередь приводит к сокращению длительности помола на 20-30%.
Также установлено, что благодаря низкому коэффициенту теплопроводности вспененного пенополиэтилена (теплопроводность которого составляет 0,034-0,036 Вт/м·К) и теплоотражающему экрану, выполненному из алюминиевой фольги либо металлизированной полимерной пленки, который отражает до 90% теплового излучения, падающего на поверхность экрана, обеспечивается максимальный теплоизоляционный эффект.
Установлено, что оптимальная толщина теплоизоляционного покрытия должна находится в пределах 5-10 мм, так как уменьшение толщины ниже 5 мм не приводит к достаточному повышению температуры, а увеличение выше верхнего предела ведет к неоправданному расходу теплоизоляционного материала.
На чертеже представлена конструкция шаровой мельницы, состоящей из металлического барабана 1, на внутренней поверхности которого расположена футеровка 2 в виде пластин, а на наружной - покрытие 3, состоящее из теплоизоляционного материала 4, в качестве которого использовали вспененный пенополиэтилена, и теплоотражающего экрана 5, выполненного из алюминиевой фольги либо металлизированной полимерной пленки.
Реализация предложенного технического решения показана на следующем примере.
В мельницах, изготовленных по прототипу и по предложенному техническому решению (в качестве теплоизоляционного материала был выбран материал ИЗОЛОН с алюминиевой фольгой производства ООО «Адгилайн»), были проведены помолы литийалюмосиликатного стекла. При этом соотношение мелющих тел, воды, стекла было одинаково для обоих загрузок. Данные по температуре, длительности помола и производительности мельниц представлены в таблице.
Сравнение свойств полученных шликеров и отлитых из них отливок показало превосходную сходимость результатов.
Таким образом, предложенное техническое решение просто в изготовлении и позволяет существенно повысить производительность шаровых мельниц.
Тип мельницы
Температура в конце помола, °С
Длительность помола, час
Производительность, л/час
По прототипу
48
19,5
1,8
По предложенному техническому решению
69
14,5
2,4
Источники информации.
1. Патент РФ на изобретение №2254168, 20.06.05 г., бюл. №17.
2. Патент РФ на изобретение №2254167, 20.06.05 г., бюл. №17.