Proces mielenia strumieniowego oparty na sprężonym powietrzu lub innych gazach jest procesem energochłonnym, który należy optymalizować w ramach różnych aplikacji.
Dr Jacek Kołacz
Jednocześnie młyny strumieniowe znajdują szerokie zastosowanie przy produkcji materiałów o wysokim stopniu czystości, wysokiej jakości oraz specyficznych własnościach fizycznych, takich jak np. duża ścieralność. Przykładem zastosowań tych młynów jest produkcja kwarcu wykorzystywanego w elektronice, korundu lub węgliku krzemu, materiałów farmaceutycznych itp. Często ważne jest zachowanie specyficznych kształtów mielonego materiału podczas mielenia (np. płytek grafitu lub miki).
Wieloletnie prace badawcze
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. Często ma to kluczowe znaczenie np. podczas produkcji materiałów ściernych, gdzie podczas mielenia ważne jest zachowanie ostrych krawędzi produkowanych cząstek, co w konsekwencji powoduje podniesienie jakości tarcz lub papierów ściernych. Przeciwnym przykładem może być produkcja materiałów ściernych jako domieszek do klocków hamulcowych, gdzie z kolei wymagane są zaokrąglone krawędzie produkowanych cząstek w celu wydłużenia żywotności tarcz hamulcowych.
Ogólnie zasada działania młyna strumieniowego polega na wykorzystaniu energii przepływającego przez dysze gazu lub powietrza w celu przyspieszenia znajdujących się w młynie 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 jej następstwie 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. W efekcie układ mielenia jest bardzo prosty konstrukcyjnie i składa się najczęściej z młyna, cyklonu, filtra, wentylatora oraz kompresora generującego główny strumień gazu. W młynach strumieniowych w bardzo małym stopniu występuje wycieranie się jego komponentów, więc jest on niezawodny w użyciu. Główne koszty produkcji koncentrują się zatem na stopniu zużycia energii elektrycznej do napędu kompresora.
FOT. 1 Młyn strumieniowy typu JMX
Optymalizacja 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, a także 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 tej optymalizacji używano nowoczesnego sprzętu pomiarowego 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). Dodatkowo przeprowadzone zostały symulacje komputerowe dotyczące zawężonych elementów konstrukcji młyna, takich jak okolice dysz, strefa kolizji strugi, wirnik separatora itp.
FOT. 2 Młyny JMX-S 350 zastosowane w jednym z zakładów produkcyjnych
Produkcja pilotażowa
Niemal w każdym przypadku zastosowań młynów strumieniowych niezbędne jest przeprowadzenie wstępnej produkcji – pilotażowej. Comex dysponuje systemami do takiej produkcji w skali laboratoryjnej jak i półprzemysłowej, pozwalającymi na przeprowadzenie niezbędnych testów i pomiarów oraz na wyprodukowanie próbek materiałów o wymaganych charakterystykach. Więcej informacji na temat konstrukcji młyna strumieniowego typu JMX-S oraz systemów mielenia znajduje się na stronie internetowej firmy Comex: www.comex-group.com.