Кинетика измельчения и размолоспособность

Под кинетикой измельчения понимают закономерности протека­ния процесса во времени. Рассматривая выше законы измельче­ния, было указано, что с увеличением степени измельчения работа на проведение этого процесса увеличивается, или, другими слова­ми, уменьшается скорость измельчения и увеличивается время на получение продукта необходимой дисперсности.

Для различных агрегатов и вида измельчаемого материала выведен ряд эмпирических формул, связывающих время измельче­ния с дисперсностью измельчаемого продукта. Эти формулы носят название кинетических уравнений.

Для процессов помола В.В. Товаровым и В.П. Романдиным предложено уравнение:

R_t/ R₀ = 10^-ktm, (3.5)

где R_o и R_t — суммарный остаток на сите соответственно перед началом измельчения и к моменту времени t, %; т и k — постоянные; t — вре­мя измельчения.

В. В. Товаров показал, что меж­ду удельной поверхностью и удель­ным расходом электроэнергии име­ется зависимость типа Риттингера:

ΔS = f (Е). (3.6)

Из графиков, построенных по ре­зультатам опытов В. В. Товарова при помоле шлака, песка, клинкера и известняка (рис. 3.8), следует, что при малом изменении удельной поверхности ее прирост ΔS почти пропорционален затраченной энергии Е (гипотеза Риттенгера). При значительном увеличении удельной поверхности закон прямой пропорциональности наруша­ется, и поверхность растет значительно меньше, чем работа.

Рис. 3.8. Зависимость удельного расхода энергии от размеров частиц: 1 – доменный шлак; 2 – кварцевый песок; 3 – клинкер; 4 - известняк

В качестве технической характеристики кинетики измельчения для практических целей часто применяют коэффициент размолоспособности сырья.

Коэффициент размолоспособности есть отношение удельной производительности измельчителя по исследуемому q_m и по эталонному q_э материалам

k = q_m / q_э. (3.7)

Удельная производительность измельчителя

q_{m =} т / (Vt), (3.8)

где т — масса материала; V — объем измельчителя; t — продол­жительность измельчения до контрольной крупности.

Назначение процесса измельчения в технологии строительных материалов различно в зависимости от размеров конечного про­дукта.

Высокая химическая активность тонкоизмельченной твердой фазы объясняется как аморфизацией по­верхностного слоя зерен, так и образова­нием на поверхности свободных радикалов.

Из приведенных выше рассуждений о повышении реакционной способности тонкодисперсных частиц следует, что в практической деятельности технологу всегда необходимо учитывать экономиче­ский фактор. Ведь даже незначительный домол, например, цементного клинкера или кварцевого песка, исходя из общих закономерностей кинетики измельчения резко увеличивает затраты энергии. На рис. 3.9 приведены кривые прироста прочности цемента от его удельной по­верхности.

Рис. 3.9. Зависимость прочности портландцемента от удельной поверхности:

1 – через 1 сутки; 2 – через 28 суток