Коллоидные мельницы относятся к универсальным механизмам, сочетающим принципы работы гомогенизатора, протирочной машины и смесителя. Агрегаты обеспечивают тонкий помол или перетирание материала. В зависимости от потребности, полученные частицы могут иметь величину от 5 до 50 мкм.
Виды абразивных материалов
Абразивом называют твердый мелкозернистый или порошковый материал, необходимый при шлифовании, полировке или резании. Используются для обработки дерева, металла, пластика, стекла, керамики, засохшей краски. По внешнему виду это мелкие частицы с острыми ребрами, получающиеся методом слома. Главное качество абразивных материалов высокая твердость. В процессе шлифовки острые края врезаются в обрабатываемый материал и соскабливают лишнее.
Абразивные материалы разделяют на природные и искусственные. К чемпионам по твердости и эффективности относится алмаз. Его грани разрушаются очень медленно, поэтому инструменты с алмазным напылением считаются самыми долговечными.
У искусственных абразивов твердость тоже высокая, но ниже чем у алмаза. К ним относятся:
-
карбид бора;
-
электрокорунд;
-
карбид кремния;
-
нитрид бора (боразон);
-
оксид циркония (фианит).
По степени твердости различают абразивы мягкие, твердые и сверхтвердые. Мягкие подходят для обработки оргстекла, кожи, пластика. Твердые применяют при работе с деревом. А металлические поверхности и керамика требуют сверхтвердых абразивных материалов.
Принцип работы коллоидных мельниц
Самыми лучшими вариантами для измельчения абразивов будут роторно-пульсационные аппараты или РПА. Процесс проходит в жидкой среде под воздействием удара и растирания. Соотношение твердой и жидкой фазы колеблется в пределах от 1:2 до 1:6. Зависит коэффициент от твердости измельчаемого материала.
Конструкция такой мельницы проста: неподвижный корпус с коническим гнездом и вращающийся ротор. Между поверхностями конического статора и ротора в процессе работы образуется зазор, размером в доли мм. В этот зазор отправляется входной продукт, твердые частицы измельчаются истиранием. По мере того как исходный продукт продвигается сверху вниз, увеличивается интенсивность измельчения.
Перетирание абразивных частиц требует особых сталей для основных деталей мельницы. Эти части (ротор и статор) выполняют чаще всего из хромоникелевых или хромистых сталей с последующей термообработкой. Выбор материала зависит от агрессивности, температуры обрабатываемой среды и ее абразивности. Примеры марок сталей: AISI 304, 30Х13, 40Х13.
Модели коллоидных мельниц
Выбор коллоидных мельниц широк, они выпускаются серийно и обладают длинной линейкой моделей. В качестве примера рассмотрим коллоидную мельницу-гомогенизатор PJML-100.
Эта модель обрабатывает поступающее сырье в измельчающей головке. Вероятность того, что частицы останутся без обработки ничтожно мала. Достигается такой результат благодаря конической геометрии зубьев. Конструкция позволяет проводить бесступенчатую регулировку шлифовального зазора посредством осевого смещения статора. Особенно такая опция полезна при решении задач с переменным сырьем.
Технология помола
В вихревых потоках, образующихся в зазоре между статором и ротором, частицы абразива вращаются вокруг своих осей с огромной скоростью. Возникающие центробежные силы разрывают частицы. Такой процесс называют мокрым сверхтонким измельчением (размер частиц от 5 до 50 микрон).
Для оптимальной адаптации к техзаданию производители предлагают дополнительные инструменты. Так, коллоидную мельницу можно оснастить роторно-статорной системой со спиралевидной или поперечной нарезкой. Можно подобрать охлаждающую рубашку или нагревательную камеру.
Преимущества коллоидной мельницы
К главным достоинствам коллоидной мельницы следует отнести способность измельчать частицы, размером в несколько мкм.
-
большая пропускная способность;
-
различные типоразмеры с производительностью от 200 до 80000 л/ч;
-
устройство коллоидной мельницы настолько простое, что нет нужды привлекать дополнительную единицу персонала.
Из недостатков следует отметить высокий износ рабочих элементов агрегата. Поэтому чаще всего находят применение в лабораториях для приготовления небольших порций измельченного вещества.
