Wstępna separacja przed procesem mielenia
W technologiach proszkowych bardzo ważne jest zastosowanie czystych materiałów wsadowych, aby uzyskać końcowy produkt o wysokiej jakości. W tym celu stosuje się wstępne metody separacji. W ostatnich latach coraz bardziej popularna staje się separacja w oparciu o czujniki elektroniczne, która pozwala na separację różnych materiałów w zależności od ich własności, takich jak kolor, geometria cząstek, gęstość materiału oraz struktura powierzchni. W przypadku zastosowania produkowanego przez firmę Comex separatora typu CXR możliwe jest wykorzystanie analizy rentgenowskiej w celu określenia gęstości materiału, jak również analizy optycznej opisującej jego zewnętrzne cechy. Jest to pierwszy na rynku separator wykorzystujący tak szeroką gamę jednocześnie analizowanych parametrów. Nowe separatory mogą znaleźć szerokie zastosowanie głównie w przemyśle węglowym, mineralnym, jak również metalurgicznym oraz w recyklingu. Ogólnie rzecz traktując – poprzez zastosowanie opisanej separacji można znacznie obniżyć pozostałe koszty procesu, takie jak dalsza separacja, mielenie, flotacja, suszenie, oraz zdecydowanie zmniejszyć ilość odpadów w formie drobnych pyłów, zawiesin lub szlamów, które wymagają kosztownej utylizacji. Dodatkowo często możliwe jest wyeliminowanie wody z części procesu, co ma ogromne znaczenia dla środowiska naturalnego. Jednak największym atutem separacji rentgenowskiej i optycznej jest jej niski koszt, wynoszący ok. 15–30 gr za tonę przetwarzanego materiału. Jest to koszt zdecydowanie niski w porównaniu z wydatkami związanymi z dalszymi etapami procesu drobnego mielenia, zwłaszcza przy produkcji cząstek o rozmiarach mikro- lub nanometrów.

Drobne mielenie i separacja aerodynamiczna
Proces mielenia z użyciem separacji aerodynamicznej jest nadal bardzo popularną metodą rozdrabniania produktów mineralnych. Urządzenia mielące mogą być używane w bardzo niekorzystnych warunkach, w których takie parametry, jak poziom wypełnienia młyna, rozmiar mielników, stosunek ilości materiału do ilości mielników, prędkość obrotowa, temperatura, mogą znacznie odbiegać od optymalnych. Dodatkowo w układzie zamkniętym, gdy sprawność klasyfikacji jest mała, drobne cząstki materiału są zawracane do młyna zamiast do frakcji gotowego produktu, co powoduje spowolnienie procesu mielenia. Przeprowadzenie optymalizacji mielenia i klasyfikacji wymaga bardzo wielu doświadczeń i jest pracochłonne. W efekcie taki proces optymalizacji jest praktycznie niemożliwy w warunkach przemysłowych ze względu na wysokie koszty, pracochłonność oraz zużycie materiału wsadowego. Ze względu na powyższe ograniczenia Comex wprowadził na rynek kompletny układ mielenia w skali laboratoryjnej BMX (przedstawiony na FOT. 1), który rozwiązuje większość wspomnianych problemów. System BMX jest bardzo kompaktowy i może pracować w niewielkim pomieszczeniu laboratoryjnym oraz wymaga niewielkiej ilości materiału, nawet kilkunastu kilogramów. Dodatkowo system BMX wyposażony jest w nagrzewnicę elektryczną, która umożliwia uzyskanie temperatury mielenia w zakresie 20–150°C. Jest to bardzo ważny element optymalizacji ze względu na to, że większość układów mielenia w skali przemysłowej pracuje w zdecydowanie wysokich temperaturach. Wszystkie parametry układu mielenia i klasyfikacji są rejestrowane w układzie kontrolno-pomiarowym.
FOT. 1 System mielenia BMX

Mielenie strumieniowe
Firma Comex od dawnat 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 i które gwarantują stabilne uziarnienie produktu. FOT 2 przedstawia młyny strumieniowe JMX-S w układzie równoległym, współpracujące z opisywanym systemem mielenia. Zastosowanie tej techniki mielenia pozwala na wyeliminowanie zanieczyszczeń w całym procesie do niemal zerowych wartości. Przykładowo zastosowanie odpowiednich okładzin młyna JMX gwarantuje całkowitą ilość zanieczyszczeń z procesu mielenia na poziomie 1 ppm, podczas mielenia kwarcu lub skalenia do rozmiaru ziaren rzędu kilku mikrometrów. Tak wiec technologia ta idealnie nadaje się do produkcji materiałów o wysokim stopniu ścieralności oraz jest niezastąpiona tam, gdzie należy zachować wysokie standardy czystości końcowego produktu. Mielenie w młynach strumieniowych jest dość kosztowne ze względu na koszty wytwarzania sprężonego powietrza lub innego gazu i dlatego stosuje się ją głównie do materiałów o wysokiej wartości.
FOT. 2 System młynów strumieniowych w układzie równoległym

Pomiar składu ziarnowego w układzie ciągłym
FOT. 3 przedstawia układ pomiarowy Comex CMA-9, który umożliwia pomiar próbek materiału z dziewięciu niezależnych punktów pomiarowych. W przypadku systemu BMX wykorzystywane są cztery kanały pomiarowe do określenia składu ziarnowego nadawy, materiału wyjściowego z młyna, frakcji grubej powracającej do młyna oraz końcowego produktu. W górnej części urządzenia znajduje się układ zaworów dozujących materiał do układu pomiarowego, poprzez specjalnie skonstruowany układ próbkujący, pozwalający na pobranie reprezentatywnej porcji materiału. Materiał po dostarczeniu do systemu pomiarowego CMA zostaje przekierowany do laserowego czujnika dyfrakcyjnego firmy Malvern. Pomiar odbywa się z częstotliwością trzech cykli na sekundę, a następnie wynik jest uśredniany wg wymagań operatora. Operator systemu CMA ma możliwość niezależnego zaprogramowania czasu pomiaru każdego kanału, czasu uśredniania danych, czasu neutralizacji resztek materiału (zanieczyszczeń) pomiędzy pomiarami, a także częstotliwości próbkowania danego kanału w zależności od jego stopnia ważności w czasie kontroli procesu. W ten sposób można na bieżąco określić zarówno efektywność mielenia, jak i sprawność separacji aerodynamicznej. Poprzez dobranie odpowiednich parametrów układu mielenia i separacji można w czasie rzeczywistym obserwować ich wpływ na cały proces.

FOT. 3 System pomiarowy składu ziarnowego w układzie ciągłym

Zastosowania laboratoryjne i przemysłowe
Laboratoryjny system mielenia może być stosowany wszędzie tam, gdzie niezbędne jest produkowanie ograniczonych ilościowo próbek materiału pod ścisłą kontrolą układu pomiarowego. Wówczas możliwe jest przeskalowanie parametrów systemu mielenia do skali przemysłowej (przykład FOT. 4), w której zastosowane parametry będą już zbliżone do optymalnych. Comex przeprowadził takie procesy optymalizacji, w których osiągnięto wzrost produkcji drobno zmielonego skalenia i kwarcu – nawet o 80–120%. Więcej informacji na temat systemów mielenia, separacji oraz kontroli procesu znajduje się na stronie producenta: www.comex-group.com.

FOT. 4 Linia produkcyjna oparta na separatorach aerodynamicznych wytwarzanych przez Comex