Proces mielenia strumieniowego jest procesem energochłonnym, który należy optymalizować w ramach różnych aplikacji. Ogólnie młyny strumieniowe znajdują szerokie zastosowanie przy produkcji materiałów o wysokim stopniu czystości, wysokiej jakości oraz specyficznych własnościach fizycznych.
Dr Jacek Kołacz
Autor jest prezesem zarządu firmy Comex Polska Sp. z o.o. w Krakowie
Przykładem zastosowań takich młynów jest produkcja kwarcu do zastosowań w elektronice, produkcja materiałów ściernych, produktów farmaceutycznych itp. Bardzo często wymagane jest zachowanie stabilnego uziarnienia oraz specyficznych kształtów ziaren w końcowym produkcie. Opisany poniżej całkowicie zautomatyzowany system mielenia, spełnia wspomniane wymagania.
Zasada działania
Firma Comex od wielu lat zajmuje się procesem mielenia strumieniowego do specjalistycznych zastosowań. Intensywne prace badawcze zaowocowały nowymi konstrukcjami młynów serii JMX-S, w których w większym stopniu można wpływać na kształt produkowanego materiału oraz które gwarantują stabilne uziarnienie produktu. FOT. 1 przedstawia młyny strumieniowe JMX-S w układzie równoległym, współpracujące z opisywanym systemem mielenia.
Ogólnie zasada działania młyna strumieniowego polega na wykorzystaniu energii przepływającego przez dysze gazu lub powietrza w celu przyspieszenia znajdujących się w nim cząstek do maksymalnych prędkości liniowych. W kolejnej fazie rozpędzone w przeciwnych kierunkach cząstki materiału kierowane są do centralnej części młyna, gdzie następuje kolizja strumieni cząstek. W efekcie materiał ulega rozbiciu i unosi się do strefy klasyfikacji aerodynamicznej. W tej strefie drobny materiał jest odseparowany do rozmiaru ziarna zadanego przez operatora, a większe cząstki wracają do strefy mielenia. Gotowy drobny materiał odzyskiwany jest w urządzeniach zewnętrznych, takich jak cyklon i filtr. Przykład takiego systemu mielenia w skali przemysłowej zademonstrowany został na RYS. 1. Pierwszym elementem tego systemu jest podajnik materiału wsadowego (1), który może być dostarczany w torbach typu big bag. Następnie układ podajników precyzyjnie dozuje materiał do młyna (2), gdzie następuje proces mielenia i klasyfikacji aerodynamicznej jednocześnie. Gotowy produkt oddzielany jest od powietrza procesowego w filtrze (3) i potem podawany na stacje ważąco-pakujące (4) typu big bag, poprzez podajnik (5). Przed samym podajnikiem (5) zlokalizowany jest system automatycznego poboru próbek (6). Całość kontrolowana jest za pomocą systemu pomiaru składu ziarnowego (7) i układu automatyki (8). Układ próbkujący (6) pobiera materiał do analizy i niemal w tym samym momencie następuje korekta parametrów nastawnych układu mielenia, jeżeli wykryta zostanie jakakolwiek zmiana w charakterystyce produktu, np. w składzie ziarnowym, powierzchni właściwej, kształcie ziaren itp. Układ napełniania toreb big bag jest również zautomatyzowany. Jeżeli w napełnianej torbie osiągnięta zostanie wymagana waga, podajnik (5) zmieni automatycznie swój kierunek działania i przejdzie do napełniania drugiej torby, powiadamiając o tym personel obsługujący układ, w celu wymiany gotowej torby z produktem.
FOT 1 Młyny strumieniowe typu JMX-S w układzie równoległym
RYS. 1 System precyzyjnego mielenia z pomiarem charakterystyki produktu w układzie ciągłym
Kontrola procesu
Dla uzyskania efektywnej wydajności oraz odpowiedniej jakości produktu bardzo ważna jest optymalizacja parametrów nastawnych młyna strumieniowego, takich jak: ciśnienie powietrza, stopień wypełnienia młyna, nastawy prędkości wewnętrznego klasyfikatora oraz dodatkowe parametry specyficzne dla konstrukcji młyna. Wieloletnie badania w firmie Comex koncentrowały się na kompleksowej optymalizacji wspomnianych parametrów konstrukcyjnych i nastawnych. Do optymalizacji procesu mielenia wykorzystano próbki pochodzące z różnych miejsc na świecie i o różnej charakterystyce fizykochemicznej. W czasie optymalizacji procesu wykorzystano nowoczesny sprzęt pomiarowy w postaci wielokanałowego urządzenia pomiarowego do kontroli składu ziarnowego metodą ,,on-line”. Pozwoliło to na określenie dynamicznych zmian w procesie mielenia, rozpoznawanych w różnych punktach systemu mielenia, włącznie z komorą młyna. FOT. 2 przedstawia wspomniane urządzenie do pomiaru składu ziarnowego, które firma Comex dostarcza od wielu lat na rynek światowy. Jest to system oparty na dyfraktometrze laserowym firmy Malvern. Umożliwia on zebranie danych o procesie nie tylko w jednym miejscu, ale również w innych strefach mielenia, gdzie ważne jest rozpoznanie niepożądanych odchyleń od charakterystyki materiału.
FOT. 2 System pomiaru składu ziarnowego w układzie ciągłym
Precyzyjna produkcja
Niemal w każdym przypadku zastosowań młynów strumieniowych niezbędna jest optymalizacja procesu w celu osiągnięcia odpowiednich warunków pracy całego systemu, włącznie z parametrami nastawnymi młyna jak i jego konstrukcją. Dodatkowo jakość produktu często związana jest z doświadczeniem personelu odpowiedzialnego za taką produkcję. Wyżej opisany system jest wiec najlepszym rozwiązaniem nie tylko ze względu na utrzymanie optymalnych warunków pracy układu mielenia, ale również z uwagi na niezależność od personelu prowadzącego proces produkcji. Więcej informacji na temat opisanych systemów mielenia znajduje się na stronie internetowej firmy Comex: www.comex-group.com.