Σε τι χρησιμεύει ο μύλος με σφαιρίδια;

Μια  σφαιρόμυλος  είναι ένας τύπος  μύλος  που χρησιμοποιείται για την άλεση, την ανάμειξη και μερικές φορές για την ανάμειξη υλικών για χρήση σε διαδικασίες επεξεργασίας ορυκτών, χρωμάτων, πυροτεχνικών, κεραμικών και  επιλεκτικής πυροσυσσωμάτωσης με λέιζερ . Λειτουργεί με βάση την αρχή της πρόσκρουσης και της τριβής: η μείωση του μεγέθους γίνεται με κρούση καθώς οι μπάλες πέφτουν κοντά στην κορυφή του κελύφους.

Ένας μύλος με σφαιρίδια αποτελείται από ένα κοίλο κυλινδρικό κέλυφος που περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του. Ο άξονας του κελύφους μπορεί να είναι είτε οριζόντιος είτε σε μικρή γωνία ως προς την οριζόντια. Γεμίζεται εν μέρει με μπάλες. Τα μέσα λείανσης είναι οι μπάλες, οι οποίες μπορεί να είναι κατασκευασμένες από χάλυβα ( χρώμιο ), ανοξείδωτο χάλυβα, κεραμικό ή καουτσούκ. Η εσωτερική επιφάνεια του κυλινδρικού κελύφους είναι συνήθως επενδεδυμένη με ένα ανθεκτικό στην τριβή υλικό όπως  χάλυβας μαγγανίου  ή επένδυση από καουτσούκ. Λιγότερη φθορά γίνεται σε μύλους με επένδυση από καουτσούκ. Το μήκος του μύλου είναι περίπου ίσο με τη διάμετρό του.

Η γενική ιδέα πίσω από τον μύλο με σφαιρίδια είναι μια αρχαία, αλλά μόνο μετά τη  βιομηχανική επανάσταση  και την εφεύρεση της  ατμοηλεκτρικής ενέργειας  μπόρεσε να κατασκευαστεί μια αποτελεσματική μηχανή φρεζαρίσματος. Αναφέρεται ότι χρησιμοποιήθηκε για  λείανση πυριτόλιθου για κεραμική  το 1870.

Σε περίπτωση συνεχούς λειτουργίας σφαιρόμυλου, το προς άλεση υλικό τροφοδοτείται από τα αριστερά μέσω ενός κώνου 60° και το προϊόν εκκενώνεται μέσω ενός κώνου 30° προς τα δεξιά. Καθώς το κέλυφος περιστρέφεται, οι μπάλες ανασηκώνονται στην ανερχόμενη πλευρά του κελύφους και στη συνέχεια πέφτουν σε καταρράκτη προς τα κάτω (ή πέφτουν στην τροφοδοσία), κοντά στην κορυφή του κελύφους. Με αυτόν τον τρόπο, τα στερεά σωματίδια μεταξύ των σφαιρών και του εδάφους μειώνονται σε μέγεθος λόγω κρούσης.

Οι σφαιρόμυλοι χρησιμοποιούνται για την άλεση υλικών όπως ο άνθρακας, οι χρωστικές ουσίες και ο άστριος για την κεραμική. Η λείανση μπορεί να πραγματοποιηθεί είτε υγρή είτε στεγνή, αλλά η πρώτη εκτελείται σε χαμηλή ταχύτητα. Η ανάμειξη εκρηκτικών είναι ένα παράδειγμα εφαρμογής για μπάλες από καουτσούκ. ^[2]  Για συστήματα με πολλαπλά εξαρτήματα, η άλεση με σφαιρίδια έχει αποδειχθεί αποτελεσματική στην αύξηση  της στερεά κατάσταση .  chemical reactivity.^[3]  Additionally, ball milling has been shown effective for production of amorphous materials.

Ένας μύλος με σφαιρίδια, ένας τύπος  μύλος , είναι μια κυλινδρική συσκευή που χρησιμοποιείται στην άλεση (ή ανάμειξη) υλικών όπως  μεταλλεύματα , χημικά, κεραμικές πρώτες ύλες και χρώματα. Οι σφαιρόμυλοι περιστρέφονται γύρω από έναν οριζόντιο άξονα, μερικώς γεμάτο με το υλικό που πρόκειται να αλεσθεί συν το μέσο άλεσης. Διαφορετικά υλικά χρησιμοποιούνται ως μέσα, συμπεριλαμβανομένων  κεραμικών  σφαιρών,  πυριτόλιθου και μπάλες  pebbles, and από ανοξείδωτο χάλυβα  balls. An internal cascading effect reduces the material to a fine powder. Industrial ball mills can operate continuously, fed at one end and discharged at the other end. Large to medium-sized ball mills are mechanically rotated on their axis, but small ones normally consist of a cylindrical capped container that sits on two drive shafts (pulleys and belts are used to transmit rotary motion). A rock tumbler functions on the same principle. Ball mills are also used in pyrotechnics and the manufacture of black powder, but cannot be used in the preparation of some pyrotechnic mixtures such as flash powder because of their sensitivity to impact. High-quality ball mills are potentially expensive and can grind mixture particles to as small as 5 nm, enormously increasing surface area and reaction rates.

Η λείανση λειτουργεί με βάση την αρχή της κρίσιμης ταχύτητας. Η κρίσιμη ταχύτητα μπορεί να γίνει κατανοητή ως εκείνη η ταχύτητα μετά την οποία οι χαλύβδινες σφαίρες (οι οποίες είναι υπεύθυνες για τη λείανση των σωματιδίων) αρχίζουν να περιστρέφονται κατά την κατεύθυνση της κυλινδρικής συσκευής. με αποτέλεσμα να μην προκαλείται περαιτέρω λείανση.

Οι μύλοι με σφαιρίδια χρησιμοποιούνται εκτενώς στη διαδικασία  κραματοποίησης  process^[5] in which they are not only used for grinding but for cold welding as well, with the purpose of producing alloys from powders.

Ο μύλος με σφαιρίδια είναι βασικός εξοπλισμός για την άλεση θρυμματισμένων υλικών και χρησιμοποιείται ευρέως σε γραμμές παραγωγής σκόνης όπως τσιμέντο, πυριτικά, πυρίμαχα υλικά, λιπάσματα, υαλοκεραμικά κ.λπ. καθώς και για  την επεξεργασία μεταλλευμάτων  σιδηρούχων και μη -σιδηρούχα μέταλλα. Ο μύλος με σφαιρίδια μπορεί να αλέσει μεταλλεύματα και άλλα υλικά είτε υγρά είτε στεγνά. Υπάρχουν δύο είδη σφαιρόμυλων, ο τύπος σχάρας και ο τύπος υπερχείλισης, λόγω διαφορετικών τρόπων εκκένωσης υλικού. Πολλοί τύποι μέσων άλεσης είναι κατάλληλα για χρήση σε μύλο με σφαιρίδια, με κάθε υλικό να έχει τις δικές του ειδικές ιδιότητες και πλεονεκτήματα. Βασικές ιδιότητες των μέσων λείανσης είναι το μέγεθος, η πυκνότητα, η σκληρότητα και η σύνθεση.

• Μέγεθος: Όσο μικρότερα είναι τα σωματίδια του μέσου, τόσο μικρότερο είναι το μέγεθος των σωματιδίων του τελικού προϊόντος. Ταυτόχρονα, τα σωματίδια του μέσου λείανσης θα πρέπει να είναι σημαντικά μεγαλύτερα από τα μεγαλύτερα κομμάτια υλικού που πρόκειται να αλεσθούν.
• Πυκνότητα: Τα μέσα πρέπει να είναι πιο πυκνά από το υλικό που αλέθεται. Γίνεται πρόβλημα εάν το μέσο λείανσης επιπλέει πάνω από το υλικό που πρόκειται να αλεσθεί.
• Σκληρότητα: Τα μέσα λείανσης πρέπει να είναι αρκετά ανθεκτικά για να τρίβουν το υλικό, αλλά, όπου είναι δυνατόν, δεν πρέπει να είναι τόσο σκληρά ώστε να φθείρουν και τον ανατροπέα με γρήγορο ρυθμό.
• Σύνθεση: Διάφορες εφαρμογές λείανσης έχουν ειδικές απαιτήσεις. Ορισμένες από αυτές τις απαιτήσεις βασίζονται στο γεγονός ότι ορισμένα από τα μέσα λείανσης θα βρίσκονται στο τελικό προϊόν. Άλλοι βασίζονται στο πώς θα αντιδράσουν τα μέσα ενημέρωσης με το υλικό που αλέθεται.
• Όπου το χρώμα του τελικού προϊόντος είναι σημαντικό, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη το χρώμα και το υλικό των μέσων λείανσης.
• Όπου είναι σημαντική η χαμηλή μόλυνση, τα μέσα λείανσης μπορούν να επιλεγούν για ευκολότερο διαχωρισμό από το τελικό προϊόν (δηλ.: η σκόνη χάλυβα που παράγεται από μέσα από ανοξείδωτο χάλυβα μπορεί να διαχωριστεί μαγνητικά από τα μη σιδηρούχα προϊόντα). Μια εναλλακτική λύση στον διαχωρισμό είναι η χρήση μέσων από το ίδιο υλικό με το προϊόν που αλέθεται.
• Τα εύφλεκτα προϊόντα έχουν την τάση να γίνονται  εκρηκτικά σε μορφή σκόνης . Τα χαλύβδινα μέσα μπορεί να σπινθήξουν και να γίνουν πηγή ανάφλεξης για αυτά τα προϊόντα. κεραμικών  ή  μόλυβδο . must be selected.
• Ορισμένα μέσα, όπως ο σίδηρος, ενδέχεται να αντιδράσουν με διαβρωτικά υλικά. Για το λόγο αυτό,  τα μέσα λείανσης από ανοξείδωτο χάλυβα , κεραμικά και  πυριτόλιθου και μπάλες  μπορούν να χρησιμοποιηθούν όταν υπάρχουν διαβρωτικές ουσίες κατά τη διάρκεια της λείανσης.

Ο θάλαμος άλεσης μπορεί επίσης να γεμίσει με ένα αδρανές  προστατευτικό αέριο  που δεν αντιδρά με το υλικό που αλέθεται, για να αποτρέψει την οξείδωση ή τις εκρηκτικές αντιδράσεις που θα μπορούσαν να συμβούν με τον ατμοσφαιρικό αέρα μέσα στο μύλο.

Το φρεζάρισμα με σφαιρίδια έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλα συστήματα: το μέσο εγκατάστασης και λείανσης cosof είναι χαμηλό. η χωρητικότητα και η λεπτότητα μπορούν να ρυθμιστούν ρυθμίζοντας τη διάμετρο της μπάλας. Είναι κατάλληλο τόσο για ομαδική όσο και για συνεχή λειτουργία, ομοίως είναι κατάλληλο για λείανση ανοιχτού και κλειστού κυκλώματος και εφαρμόζεται για υλικά όλων των βαθμών σκληρότητας.

Εκτός από τους κοινούς σφαιρόμυλους υπάρχει ένας δεύτερος τύπος σφαιρόμυλου που ονομάζεται  πλανητικός μύλος με σφαιρίδια . Οι πλανητικοί μύλοι με σφαιρίδια είναι μικρότεροι από τους κοινούς σφαιρόμυλους και χρησιμοποιούνται κυρίως σε εργαστήρια για την άλεση υλικού δείγματος σε πολύ μικρά μεγέθη. Ένας πλανητικός μύλος με σφαιρίδια αποτελείται από τουλάχιστον ένα βάζο λείανσης το οποίο είναι τοποθετημένο έκκεντρα σε έναν λεγόμενο ηλιακό τροχό. Η κατεύθυνση κίνησης του τροχού του ήλιου είναι αντίθετη από αυτή των βάζων λείανσης (αναλογία: 1:−2 ή 1:−1). Οι μπάλες λείανσης στα βάζα λείανσης υπόκεινται σε επάλληλες περιστροφικές κινήσεις, τις λεγόμενες δυνάμεις Coriolis. Η διαφορά στις ταχύτητες μεταξύ των σφαιρών και των βάζων λείανσης παράγει μια αλληλεπίδραση μεταξύ δυνάμεων τριβής και κρούσης, η οποία απελευθερώνει υψηλές δυναμικές ενέργειες. Η αλληλεπίδραση μεταξύ αυτών των δυνάμεων παράγει τον υψηλό και πολύ αποτελεσματικό βαθμό μείωσης του μεγέθους του πλανητικού μύλου σφαιρών.

Mr. Nick Sun   [email protected]