Parametry wpływające na proces mielenia w poziomych młynach perełkowych

Grupa WOLFF

Skontaktuj się z naszym inżynierem


PIOTR MARKIEWICZ
Młyn perełkowy

Na proces mielenia w poziomych młynach perełkowych wpływa szereg parametrów. Są to m.in.: właściwości rozdrabnianego produktu, sposób przygotowania zawiesiny przed mieleniem oraz cechy samego młyna. Świadomość tego, jak poszczególne parametry wpływają na jakość i  efektywność mielenia, pozwala szybko i sprawnie zoptymalizować proces.

Poziome młyny perełkowe służą do rozdrabniania cząstek stałych, które wcześniej zostały zdyspergowane w cieczy – jest to tzw. mielenie na mokro. Proces ten stosuje się w przemyśle farb i lakierów (np. do rozdrabniania pigmentów), w przemyśle spożywczym (np. przy produkcji czekolady) oraz w przemyśle kosmetycznym i farmaceutycznym (np. przy rozdrabnianiu do skali nano).

Młyny perełkowe składają się z poziomej komory mielenia, która jest wypełniona mielnikami. Mielniki mogą być wykonane z różnych materiałów oraz mieć różną wielkość (średnicę).

Wewnątrz komory zamontowany jest wał wyposażony w elementy intensyfikujące ruch mielników. Najczęściej są to dyski o różnych kształtach lub kołki. Z kolei na końcu wału znajduje się system oddzielający mielniki od produktu opuszczającego urządzenie.

Jak wspomniano wyżej, przebieg procesu mielenia w poziomych młynach perełkowych zależy od charakterystyki produktu, sposobu przygotowania zawiesiny podawanej do urządzenia (mieszanie, zwliżanie cząstek stałych przez ciecz, dyspersja), a także właściwości samego młyna. Ponieważ jednak młyny perełkowe stosowane są dla szerokiej gamy produktów, a poszczególne branże często posiadają własne metody przygotowania zawiesiny, w niniejszym artykule skupimy się wyłącznie na parametrach mielników oraz prędkości mieszadła, które mają kluczowy wpływ na najważniejsze właściwości opisujące proces mielenia, tj.: energię właściwą mielenia, energię mielników, częstotliwość zderzeń cząstek produktu z mielnikami oraz czas przebywania produktu w komorze mielenia.

Błędne koło wzrostu energii

Proces mielenia w młynie perełkowym może mieć na celu rozdrobnienie pojedynczych cząstek produktu lub/i ich deaglomerację (rozbicie aglomeratów składających się z pojedynczych cząstek). W przypadku rozdrabniania produktu na jego cząstki lepiej wpływa siła uderzeniowa, z kolei w przypadku deaglomeracji – siła ścinająca.
Do uderzeń dochodzi poprzez kontakt mielników z produktem oraz kontakt produktu z produktem. Aby więc proces przebiegał właściwie, należy obliczyć ilość energii, jaka jest niezbędna do zmielenia danej porcji produktu, a następnie, poprzez wał oraz elementy mieszające, przekazać ją mielnikom oraz cząstkom produktu. Należy przy tym założyć, iż część dostarczonej energii zostanie przekształcona w ciepło oraz że wraz ze spadkiem wielkości cząstek poniżej 1 µm na znaczeniu będą zyskiwać siły międzycząsteczkowe – małe cząsteczki będą łączyć się w aglomeraty, a lepkość produktu będzie rosła.

W pewnym momencie dojdziemy do granicy, przy której wzrost ilości energii wprowadzanej do układu nie będzie wpływać na poprawę jakości produktu finalnego. Rozdrobnione cząsteczki będą na tyle małe, a siły oddziaływań między nimi na tyle duże, że tworzyć się będą aglomeraty, co wpłynie na wzrost lepkości płynu. Mamy do czynienia więc z błędnym kołem: wzrost energii doprowadzanej do układu powoduje rozbicie cząstek na mniejsze – drobne cząstki (<1 µm) ulegają działaniu sił międzycząsteczkowych, przez co tworzą się aglomeraty i rośnie lepkość produktu.

Jakość mielenia a mielniki

Bardzo ważną rolę w procesie mielenia odgrywa dobór mielników pod kątem średnicy oraz wykonania materiałowego (tym samym różnej gęstości nasypowej, gęstości właściwej, jak i twardości). Wybór odpowiednich mielników pozwala na polepszenie efektywności energetycznej oraz zwiększenie wydajności procesu. Rozważmy więc wpływ średnicy oraz masy mielników na proces mielenia.
Zasadniczo siła uderzenia (dla tego samego materiału mielnika) będzie rosła wraz ze wzrostem masy mielnika. Wynika to z zależności mówiącej, iż energia kinetyczna jest wprost proporcjonalna do masy i kwadratu prędkości ciała.

Najprostszym, a zarazem często najtańszym sposobem zwiększenia masy mielnika jest zwiększenie jego średnicy. Ponieważ jednak średnica mielników musi być proporcjonalna do wielkości mielonych ziaren, nie jest możliwy jej „nieograniczony” wzrost bez wpływu na spadek efektywności mielenia. Ponadto mniejsza średnica mielników przekłada się na ich większą ilość w komorze mielenia. To z kolei ma niebagatelne znaczenie dla częstotliwości zderzeń typu produkt – mielnik, a tym samym dla wzrostu efektywności mielenia.

Przy doborze mielników kluczowe jest więc zachowanie odpowiedniej równowagi między ich średnicą a gęstością materiału, z jakiego są wykonane. Często odbywa się to na bazie doświadczenia oraz testów z rzeczywistym produktem klienta. Generalnie jednak przy doborze parametrów mielników dla danego produktu można w pierwszej kolejności rozważyć dwa rozwiązania, tj.:

  • mielniki o mniejszej średnicy, które zostały wykonane z materiału o większym ciężarze właściwym,
  • mielniki o większej średnicy, które zostały wykonane z materiału o niższym ciężarze właściwym.

Istotną rolę, w kontekście efektywności mielenia, odgrywa również prędkość obracającego się mieszadła (przeliczana często na prędkość liniową końcówki mieszadła). Wraz z jej wzrostem rośnie energia kinetyczna przekazywana mielnikom, co ma wpływ na siłę uderzeń typu mielnik – produkt, produkt – produkt oraz mielnik – mielnik (w czego wyniku dochodzi do wycierania mielników, co w konsekwencji może prowadzić do utraty efektywności procesu i wzrostu zapotrzebowania na energię).

Podsumowanie

Znajomość parametrów wpływających na proces mielenia na etapie doboru odpowiedniego urządzenia pozwala na optymalizację procesu pod względem kosztów produkcji oraz zużycia części zamiennych w urządzeniu. Często też zmiana pewnych parametrów w ciągu produkcyjnym pozwala na polepszenie jakości produktu i mniejsze zużycie energii.

Dobór powyższych parametrów powinien uwzględniać charakterystykę i właściwości produktu (lepkość, zawartość części stałych, początkowe rozdrobnienie, rodzaj cieczy, ograniczenia co do maksymalnej temperatury procesu) oraz wymagania inwestora odnośnie do procesu (pożądane rozdrobnienie, wydajność procesu).

Młyny perełkowe są powszechnie stosowane w przemyśle farb i lakierów (np. do rozdrabniania pigmentów), spożywczym (np. przy produkcji czekolady) oraz w kosmetycznym i farmaceutycznym (np. przy rozdrabnianiu do skali nano).

Młyn perełkowy - parametry pracy

Autor artykułu: Anna Drabik, GRUPA WOLFF

SPRAWDŹ OFERTĘ

Uniwersalny młyn udarowy CONDUX typu CUM

Realizujemy dostawy zarówno pojedynczych urządzeń, jak również w oparciu o własne biuro projektowe i dział montażowy wykonujemy kompletne instalacje stosowane przy produkcji proszków, granulatów, cieczy i past.

WYŚLIJ ZAPYTANIE

Grupa WOLFF

Skontaktuj się z naszym inżynierem


PIOTR MARKIEWICZ

Temat wiadomości

Imię i nazwisko (wymagane)

Nazwa firmy (wymagane)

E-mail firmowy (wymagane)

Telefon firmowy (wymagane)

Treść wiadomości

Załącz plik