Сырьевые шихты получают в виде сухих порошков, пластичных масс или жидких суспензий (шламов или шликеров). При значительном разнообразии их химического состава и количества присутствующей жидкой фазы сырьевые шихты имеют ряд общих признаков, определяющих в свою очередь общность их свойств и поведения в ходе дальнейшей переработки. Все они тонкодисперсные системы, близкие к коллоидным — термодинамически активным агрегативно неустойчивые, способные к саморегулированию свойств и чувствительные к внешнему воздействию. Эти системы обладают высокой поверхностной энергией.
По законам термодинамики
F= ст • 5-> min,
где F— величина силы, действующей на межфазной границе, ст — удельное поверхностное натяжение на границе фаз, S— величина межфазной поверхности.
В системе «твердое вещество — газовая фаза» <т практически не меняется, остается один путь S-+ min, а это возможно за счет укрупнения размера частиц, агломерации их в более крупные агрегаты. Поэтому все сырьевые шихты склонны к структурообразо-ванию и обладают определенной структурой.
Сырьевые цементные шламы и глиняные шликера — полидисперсные и полиминеральные суспензии, в которых твердая фаза представлена частичками известняка, глины, кварца и других минералов, а жидкая — водой (иногда раствором электролитов — для глиняных шликеров). Размер твердых частиц колеблется в широких пределах — от тысяч нанометров до сотен микрометров и более. Крупные фракции представлены в основном непластичными минералами (кварцем, известняком, полевым шпатом), а мелкие — глинистыми минералами, аморфной кремнекислотой, гадроксидами железа, алюминия.
Структура шламов и шликеров представляется в виде пространственной сетки — каркаса, образованной молекулярным сцеплением друг с другом атомов, ионов, молекул коллоидных и дисперсных частиц. Такая система способна после разрыва связей под действием внешней приложенной силы снова восстанавливать свою структуру. Это свойство называется тиксотропностью и объясняется оно тем, что шлам структурирован. Частицы, образующие такие структуры, связаны между собой слабыми ван-дер-ваальсовыми силами через тонкие прослойки жидкой среды, которые дают возможность восстанавливать контакты в результате благоприятных соударений при броуновском движении. Такая структура, с одной стороны, обеспечивает текучесть шламов и шликеров, возможность их перемешивания (гомогенизации), а с другой — предотвращает расслаивание, способствует обеспечению их гомогенности.
Шламы и шликера имеют мицеллярное строение. Можно выделить три типа находящейся в них воды:
• прочно связанная в сольватных оболочках минеральных частиц, когда диполи воды имеют определенную устойчивую ориентацию, а толщина оболочек составляет сотни нм;
• вода, входящая в рыхлосвязанный диффузионный слой, находящийся за сольватной оболочкой, в которой степень упорядоченности диполей воды уже существенно ниже. При этом степень ориентации обратно пропорциональна расстоянию от этой поверхности;
• свободная вода — это вода, находящаяся в пространстве между частицами и не входящая ни в сольватный, ни в диффузионный слой.
В состояния покоя большинство гидратированых частиц шлама (шликера) имеет поверхности контакта, что делает систему структурированной и вязкой. Если на систему воздействовать механическим путем, то диффузные оболочки в мицеллах сжимаются за счет перевода части воды из диффузной области в разряд свободной, располагающейся в прослойках. Эти прослойки позволяют агрегатам скользить по поверхности подобных себе частиц, при этом текучесть повышается. Таким образом, для разрушения структуры шлама или шликера и увеличения его текучести требуется его интенсивная механическая обработка.
Archive for сентября, 2009
Структура и технологические свойства сырьевых шихт
Суббота, сентября 19, 2009Мешалки с Z-образными валами
Суббота, сентября 19, 2009Мешалки с Z-образными валами обеспечивают более тщательное перемешивание и высокую степень однородности массы по влажности. Их применяют для смешения вязких, пластичных и тестообразных материалов. Перемешивание осуществляется самими вращающимися валами, которым придается Z-образная форма. Между стенками корпуса и лопастями имеется минимальный зазор (несколько мм).
Смесительные бегуны получили широкое распространение в огнеупорной промышленности при производстве динаса, а также кирпича и черепицы. Смешение масс происходит при одновременном ее измельчении путем истирания и раздавливания катками. Такая обработка ведет к повышению пластичности масс. По конструкции смесительные бегуны похожи На соответствующий помольный агрегат, однако они отличаются тем, что катки в них, предназначенные главным образом для смешения и уплотнения шихты, а не для измельчения, имеют меньшую массу. Смесительные бегуны — машина периодического действия. Непосредственно процесс смешения длится 4—8 мин, а общий цикл (с загрузкой и выгрузкой) составляет 12—20 мин.
Мешалки со сложным движением перемешиваемых масс дают однородную и достаточно уплотненную смесь, вследствие чего они могут применяться при производстве изделий с высокими требованиями к качеству сырьевых масс. Сложная траектория движения перемешиваемого материала обеспечивается вращением чаши и установленными под разным углом лопатками. Во время работы мешалки каждая частица смеси проходит спиралеобразный путь, двигаясь от периферии к центру, описывая при этом кривые, не совпадающие между собой на протяжении всего пути (см. рис 2.13), что способствует интенсивному перемешиванию и уплотнению за достаточно короткий промежуток времени (6—7 мин).
Пропеллерные мешалки применяют для смешения жидких компонентов и для распускания пластичных материалов при приготовлении шликеров в производстве фарфора, фаянса и глазури. Они просты по конструкции и эффективны в работе. При вращении пропеллера образуется непрерывный поток жидкости. Винт направляет суспензию вниз, ударяясь о дно, она поднимается вверх у стенок. Куски материала, ударяясь о лопасти винта, дно и стенки резервуара, постепенно измельчаются. К достоинствам этого типа смесителей следует отнести простоту их конструкции, компактность и низкую энергоемкость.
Перемешивание керамических шихт
Суббота, сентября 19, 2009Особенно разнообразны способы перемешивания керамических шихт. Это связано, с одной стороны, с необходимостью полного разрушения структуры основного компонента шихт — глины. Керамические изделия высокого качества можно получить только тогда, когда естественная структура глин полностью разрушена, исходные материалы достаточно тонко измельчены, разрыхлены и тщательно перемешаны до получения однородной, легко формуемой массы. С другой стороны, разнообразие способов перемешивания обусловлено тем, что керамические сырьевые шихты могут иметь различную влажность (от 5 до 50 %) , то есть готовятся как в виде сухих порошков, так и в виде пластичных масс (паст) или шликеров (текучих суспензий). Кроме того, возможны варианты, когда один компонент готовится в виде сухого порошка, а другой — в виде шликера, после чего они смешиваются до получения однородной массы с заданной влажностью.
Аппараты для смешивания керамических шихт можно подразделить на две группы:
• для смешения сухих и пластических материалов (мешалки юпастного типа, мешалки с Z—образными валами (массомески), месительные бегуны, мешалки со сложным движением перемешиваемой массы);
• для перемешивания жидких масс (лопастные мешалки, пропеллерные мешалки, мешалки с применением жидкого воздуха).
Лопастные мешалки (одно- и двухвальные) применяют для перемешивания грубозернистых керамических масс из компонентов, полученных сухим помолом, (производство кирпича, огне-vпоров и пр.). Это корытообразный желоб, внутри которого вращаются один или два параллельно установленных вала с укреп-!енными по винтовой линии лопастями. Благодаря такому размещению лопастей при их вращении происходит перемешивание, а также частичное измельчение отдельных комьев при одновременном перемещении массы к разгрузочному отверстию. Двух-ц.шьные мешалки при относительно меньшей длине дают значи-1ельно более высокую степень перемешивания. Как правило, перемешивание компонентов совмещается с их увлажнением. Все > ю повышает пластичность керамической массы. Достаточная сте-пень увлажнения подобных масс (W= 17-20%) приводит к размоканию и набуханию зерен связующей глины. Образование глинистых прослоек на поверхности зерен отощающих материалов (песка) и необходимое сцепление между ними достигаются без воздействия значительных внешних усилий. Еще лучшие результаты дает пароувлажнение. Увлажнение глины паром ускоряет размокание и повышает равномерность увлажнения массы.
Однако строение массы после переработки в таких мешалках остается рыхлым — в массах содержится много вовлеченного воздуха, который перед формованием необходимо максимально удалить для получения наиболее плотного сырца. Поэтому массы подвергают обязательному вакуумированию.
Гомогенизация порошкообразных сырьевых смесей
Суббота, сентября 19, 2009Гомогенизация порошкообразных сырьевых смесей производится в железобетонных или металлических силосах емкостью до 2000 т. Перемешивание производится сжатым воздухом, подаваемым в силос снизу через микропористые керамические или бронзовые плитки. Под давлением воздуха 0,2-0,3 МПа сырьевая смесь становится текучей и интенсивно перемешивается. Для полной гомогенизации необходимо 1—2 ч. Перемешивание имеет важное значение не только при гомогенизации, но и при хранении шламов и порошков, позволяя предотвратить их структурирование.
В стекольной промышленности наиболее распространены тарельчатые смесители периодического действия. Интенсивность перемешивания обеспечивается тем, что чаша смесителя перемещается по часовой стрелке, а два вертикальных вала с тремя лопатками — против. В тарельчатом смесителе (объем ~ 500 л) материалы перемешиваются за 2,5—3 мин. На однородность влияют зерновой состав сырьевых материалов, их влажность, качество и продолжительность перемешивания. В стекольных шихтах рекомендуется увлажнять песок, а к нему затем добавлять другие сухие компоненты.
Вопросы измельчения, классификации и перемешивания рассмотрены ранее в разделе 2.2. Необходимо отметить, что для большинства керамических изделий превалирующее значение имеют как степень полидисперсности компонентов сырьевой массы, так и равномерность распределения в ней воды.
В высококачественных массах (особенно грубозернистых) особенно важное значение приобретает не только средняя дисперсность частиц, но и их гранулометрия (соотношение количества зерен различных размеров). Именно этот фактор является основным при формировании наиболее плотного сырца. Регулируя гранулометрический состав, можно добиться наиболее плотной структуры. Плотность укладки определяется размером частиц, их формой и полифракционностью. Слой шаров одного размера (монофракционный зерновой состав) теоретически не может иметь пористость (пустотность) ниже 26%, практически же она составляет ~ 37%. Плотность упаковки может быть повышена, если в промежутки между шарами укладываются шары меньшего размера (двухфракционный состав), при этом количество и размеры частиц мелкой фракции должны быть определенными. Для формования полуфабриката высокой плотности наиболее эффективны прерывные укладки на основе 2—3 различных фракций зерен. В этом случае исходят из того, что:
а) размер каждой фракции должен быть меньше, чем размер пустот, образуемых более крупной фракцией - соотношение D{: D2=\: 8+10;
б) массовое соотношение крупной и мелкой фракций определяется объемом пустот (например, в 2-х фракционной смеси количество крупной фракции составляет примерно 70%, а мелкой — 30%);
в) чем больше в системе фракций (полифракционные порошки), тем выше плотность упаковки, но реально обеспечить более 3-х фракций в смеси достаточно трудно, поэтому на практике используют трехфракционные смеси. Тогда соотношение количеств крупной (К), средней (С) и мелкой (М) фракций следующее: К : С : М = (60+65) : (25+30) : 10%.
Приготовление сырьевых шихт
Суббота, сентября 19, 2009Шихтой называют однородную смесь предварительно подготовленных дисперсных сырьевых материалов, дозировка которых соответствует заданному рецепту. Большинство силикатных материалов получают на основе многокомпонентных шихт. Важнейшее требование к шихте — ее однородность, так как только из такой шихты можно получить качественные продукты и изделия.
В силикатной технологии широко применяется как перемешивание сухих компонентов, так и приготовление полусухих, пластичных и литых масс. Способы перемешивания и выбор соответствующей аппаратуры определяются целью перемешивания и агрегатным состоянием перемешиваемых материалов.
Основная задача этого технологического передела — получение однородной смеси компонентов, то есть гомогенизация составляющих смеси. Смешение шихт — процесс, зависящий от многих параметров. Его скорость и результат во многом определяются формой и величиной частиц, зерновым составом шихты и каждого компонента в отдельности, числом смешиваемых компонентов и соотношением их количеств, плотностями смешиваемых компонентов и их коэффициентами трения, степенью увлажнения и способностью к слипанию отдельных частиц, степенью измельчения зернового состава в процессе перемешивания. Перемешивание осуществляют в специальных аппаратах — смесителях, конструкция которых зависит от характера смеси и требуемой производительности.
В цементном производстве перемешивание компонентов в основном совмещается с их тонким измельчением в шаровой мельпице. Получаемая либо в виде шлама, либо в виде сырьевой муки шихта достаточно однородна. Однако в процессе приготовления возникают неизбежные колебания химического состава из-за неоднородности сырьевых компонентов, а также погрешностей в дозировании. Поэтому перед обжигом шихты ее состав необходимо корректировать путем добавления расчетного количества корректировочного шлама или муки известного состава. Затем основную и корректировочную смесь перемешивают (гомогенизируют).
При приготовлении цементной сырьевой смеси в виде шлама его обработку проводят в специальных емкостях большого объема — шламбассейнах — вертикальных (V— 400—1000 м3) и горизонтальных (V= 8000—10000 м3). Вертикальные бассейны применяют в основном для корректирования и перемешивания шлама, а горизонтальные — для создания запаса шлама. В вертикальных бассейнах перемешивание осуществляют пневматически — сжатым воздухом, в горизонтальных — сочетают пневматическое и механическое перемешивание.
Циркуляционные аппараты
Суббота, сентября 19, 2009Циркуляционные аппараты по сравнению с проходными более компактны и экономичны. Объем сушильного агента в них может быть существенно ниже, а температура его повышена до 600—650°С. Сушка материалов производится путем подачи горячих газов в мельницу и сепаратор или только в сепаратор. При этом питание мельницы иногда осуществляется через сепаратор. Такие сепараторы используют также для классификации материалов, не требующих сушки, в частности, ими оборудуются цементные мельницы.
Воздушная сепарация позволяет повысить производительность помольного агрегата на 25—50 % за счет своевременного удаления готового продукта и снизить удельные затраты энергии на 10—20%, причем тем больше, чем выше тонкость помола.
Крупность материала, подвергаемого гидравлической классификации, в основном не превышает 5 мм. Гидравлическая классификация позволяет фракционировать сравнительно грубодис-персные смеси (например, песок) и отделять некондиционные грубые частицы в наиболее тонкодисперсных шламах и шликерах.
Для выделения в песках фракций с размером менее 0,15 мм и обезвоживания их до транспортабельного состояния используют механические классификаторы. Их принцип действия основан на различной скорости падения частиц в горизонтальном потоке пульпы. В наклонном корыте находится перемешивающее устройство, перемещающее песок вверх. Более мелкие зерна взмучиваются и смываются водой в нижнюю часть корыта.
Для классификации цементных шламов широкое применение нашли дуговые грохоты (рис. 2.11), имеющие вогнутую рабочую поверхность просева. Шлам поступает на сито по касательной под напором 0,15—0,17 МПа и движется с большой скоростью, что обеспечивает интенсивность классификации. Дуговой грохот отличается высокой удельной производительностью, отсутствием движущихся частей. На современном этапе это наиболее совершенный аппарат для классификации шламов, обладающий самой высокой точностью разделения.
Классификация измельченных материалов
Суббота, сентября 19, 2009Классификация — разделение твердых зернистых материалов на фракции ( классы ) по крупности кусков и зерен. Эта операция, с одной стороны, снижает расход энергии на измельчение, а с другой, позволяет получить продукт заданной дисперсности, не содержащий некондиционных фракций. Особенно велика значимость классификации в керамической технологии, где многие изделия получают на основе многофракционных сырьевых смесей со строго определенным соотношением размеров зерен.
Существует два основных вида классификации: механическая (разделение на ситах ) и гидравлическая, основанная на различной скорости осаждения зерен разной крупности в водной или воздушной средах.
Процесс разделения сыпучих материалов на классы по крупности путем просеивания через сита называется грохочением. Грохочение производится на грохотах, рабочий элемент которых — колосниковая решетка, состоящая из отдельных колосников, листовая штампованная решетка (при отверстиях более 3 мм) либо проволочное сито (отверстия менее 3 мм). Материал, подлежащий классификации, перемещается по поверхности решета. Если необходимо получить несколько фракций материала, он последовательно пропускается через набор сит.
При рассеве на каждом сите образуются два продукта: верхний (не прошедший через сито) и нижний (прошедший через сито).
Существует три основных схемы рассева: 1) с последовательным выделением фракций от крупных к мелким; 2) то же, от мелких к крупным; 3) комбинированный. При использовании первой схемы крупность кусков уменьшается и, следовательно, уменьшается износ полотен сит, повышается точность рассева. Однако удаление мелких фракций на последних ступенях рассева значительно увеличивает пыление. Применение второй схемы исключает этот недостаток, но увеличивает износ полотен и понижает точность рассева.
Грохочение достаточно крупных зерен применяется при подготовке фракционированного известняка для обжига в шахтных печах, а также при многостадийном дроблении твердых материалов для отделения кондиционных фракций. Грохочение на проволочных ситах широко используется в стекольной технологии и на керамических заводах.
Сита могут быть вращающимися (барабанными или призматическими), плоскими качающимися и вибрационными. На стекольных заводах часто применяют для одновременной сушки и классификации песка барабанный многогранный грохот (сито-бурат). Такой грохот представляет собой призму, грани которой являются металлическими сетками. Песок подается внутрь вращающегося бурата и просеивается через сетки. Не прошедшие через сетки зерна удаляются с другого конца бурата.
На эффективность рассева влияют влажность материала, угол наклона сит к горизонту, толщина слоя материала, лежащего на сите, форма и расположение отверстий, амплитуда колебаний сит и др. Труднее просеиваются пластинчатые зерна. С повышением влажности эффективность грохочения вначале уменьшается, а затем снова возрастает. Применяют следующие виды грохочения:
• предварительное, при котором из исходной массы выделяется негабаритный материал, либо материал, не требующий дробления;
• контрольное, применяемое для контроля крупности готового продукта и выделения отходов. Зерна, крупнее заданного размера, возвращаются на повторное дробление;
• окончательное — для разделения продукта на товарные фракции.
Эффективность грохочения резко снижается с уменьшением размера частиц. Для тонкодисперсных продуктов используют методы разделения по фракциям, основанные на различии в скорости падения частиц в воздушной или жидкой средах.
Разделение материалов в газовых средах называют воздушной сепарацией, а в жидких — гидравлической классификацией.
Измельчение мягких пород
Суббота, сентября 19, 2009Мягкие породы (мел, глина) с высокой естественной влажностью в водной среде могут измельчаться за счет саморасклинивания без существенных механических усилий и, соответственно, энергетических затрат. Диспергация мела и глины в водной среде объясняется механическим разрушением конгломератов природных тонкодисперсных частиц, расклинивающим действием пленок воды, проникающей в поры породы, физико-химическими процессами, связанными с наличием зарядов на частицах глины. Для «роспуска» глин используют болтушки, представляющие собой бетонный резервуар диаметром 5—12 м и глубиной 2—6 м. В центре на фундаменте установлен вертикальный вал, в крестовине которого подвешены стальные бороны со съемными зубьями. Бороны при вращении разбивают куски породы и интенсивно перемешивают их с водой, поступающей в болтушку. Процесс размучивания сопровождается частичным обогащением сырья, так как из него выделяются каменистые плотные включения, которые периодически удаляются из болтушки. Этот агрегат применяется и для приготовления портландцементного сырьевого шлама при производстве цемента по мокрому способу. Основной недостаток болтушек в том, что они требуют значительных производственных площадей и не обеспечивают полного измельчения материалов.
Более эффективным и менее громоздким аппаратом для измельчения мягких материалов являются роторные мельницы, или мельницы-мешалки, работа которых основана на том, что в горизонтальном металлическом барабане вращается со скоростью 300— 400 об/мин быстроходный ротор с билами. Куски материала, находясь в воде, подвергаются интенсивному перемешиванию, измельчаясь при соударении и взаимном трении, а также при ударе о металлическую поверхность корпуса и бил ротора.
Различают две принципиально отличающиеся схемы помола: по открытому и замкнутому циклам. По открытому циклу помола материал проходит через мельницу однократно, а по замкнутому — материал по выходе классифицируется на грубые и тонкие фракции. Крупные фракции возвращаются в мельницу на домол, а мелкие — поступают в технологический цикл.
Шахтная и струйная мельницы
Суббота, сентября 19, 2009Шахтная мельница состоит из размольной камеры и быстро вращающегося ротора с дисками, на которых шарнирно укреплены молотки. Над мельницей расположена прямоугольная металлическая шахта высотой 9—14 м. На высоте 1 м от размольной камеры находится течка, через которую в мельницу поступает предварительно раздробленное сырье. Попадая во вращающийся ротор, оно измельчается. Источником теплоты для сушки в большинстве случаев являются отработанные дымовые газы с температурой 380-500°С и выше. Непрерывно поступая под ротор мельницы, они уносят с собой продукт помола в шахту, где он подсушивается. В результате этого более крупные частицы выпадают из газового потока и снова поступают в мельницу, где подвергаются повторному помолу, мелкие же частицы уносятся с дымовыми газами в пылеулавливающие устройства. При уменьшении скорости газового потока в шахте помол становится более тонким, при увеличении — более грубым.
Струйные мельницы применяют для сверхтонкого измельчения материала в основном в керамике, в последние годы проводятся работы по внедрению их в цементное производство. В струйной мельнице измельчение происходит без участия мелющих тел. Материал захватывается струей сжатого воздуха или перегретого пара, проходящей с большой скоростью. На пути движения взвешенных частиц устанавливают перегородки, увеличивающие число ударов частиц, т.е. измельчение происходит в результате соударений частиц друг с другом, либо удара их о перегородки. За внешней простотой устройства струйных мельниц скрывается сложное компрессорное хозяйство или котельное отделение для подготовки газа или пара. Энергетическое хозяйство струйных мельниц усложняет систему, удорожает активацию измельчением и увеличивает эксплуатационные расходы. Однако струйные мельницы обладают одним неоспоримым преимуществом — работа в них осуществляется во встречных потоках, активация происходит почти без износа рабочих органов и не сопровождается загрязнением размалываемого материала (например, отсутствует намол железа). Основным преимуществом струйных мельниц является более высокая удельная энергонапряженность, что позволяет не только существенно снизить их массу и габариты, но создает благоприятные условия для химической активации размалываемых материалов. Бесшумность работы и отсутствие пылевыделения в рабочем помещении улучшают экологические условия работы.
Сырье, перерабатываемое в силикатной промышленности, разнообразно не'только по составу, физическим свойствам, но и по своей естественной влажности, что обуславливает выбор различных способов его измельчения. Существуют два основных варианта измельчения — сухое и в водной среде.
Сухое измельчение применяется для продуктов обжига (цементный клинкер, известь, шамот и пр.), а также в тех случаях, когда сырьевая шихта должна представлять собой сухой порошок (стекольные, керамические, цементные сырьевые шихты). Оно может производиться во всех рассмотренных выше типах измельчителей. Однако, каждый измельчитель имеет свои ограничения по влажности перерабатываемого сырья: шаровая мельница — Wuq более 0,5% (при более высокой влажности мельница замазывается); дезинтегратор — Whq более 13%. Поскольку природное сырье, как правило, имеет более высокую влажность, в каждом конкретном случае должен быть решен вопрос о целесообразности предварительной сушки исходного сырья в отдельном аппарате либо о совмещении процессов сушки и помола, например в шахтной, аэро-бильной или шаровой мельницах. В последнем случае упрощается технологическая схема, сушка идет наиболее интенсивно. Как правило, аппараты совмещенного помола и сушки могут использоваться, если влажность сырья не превышает 10 %. При более высокой влажности необходима предварительная сушка сырья, что усложняет технологическую схему.
Сухой помол происходит особенно трудно. По мере роста удельной поверхности порошка возрастает и его поверхностная энергия, следовательно, усиливается процесс агломерации. Для успешной работы мельниц сухого помола необходимо осуществлять аспирацию — вентилировать мельничное пространство, просасывая через него воздух. Большие объемы холодного воздуха охлаждают футеровку корпуса, мелющие тела и сам материал. Кроме того, воздушный поток, проходя через мельницу, увлекает мельчайшие частицы, которые отделяются в пылеочистительных устройствах. Тем самым повышается эффективность помола и предотвращается агломерация мелких частиц. Благодаря аспирации производительность мельницы повышается на 20—25%, уменьшается пылевыде-ление, улучшаются санитарно-гигиенические условия труда.
Бегуны
Суббота, сентября 19, 2009Бегуны предназначены для измельчения материала путем раздавливания и истирания между вращающимися катками и чашей (подвижной или неподвижной). Их применяют в основном для измельчения трудноразмокаемых глин, а также глин, содержащих крупные включения карбонатных пород. Каменистые примеси размалываются и истираются катками вместе с глиной, в результате возрастают пластичные свойства глинистых масс. Бегуны — древнейшее помольное оборудование с тысячелетним «стажем». Основными их недостатками являются низкая производительность и высокий расход энергии.
В современных технологиях этот же принцип измельчения реализован в роликовых (валковых) мельницах (рис.2.9). Ролики и чаша размещаются в герметичном корпусе. Прижатие роликов к чаше обеспечивается и регулируется с помощью пружин или гидравлических цилиндров. Материал в мельницу загружают через шлюзовой затвор. Он поступает в центр измельчающей тарелки и центробежной силой отбрасывается к ее периферии, где попадает под ролики. Измельченный материал перемещается к наружной стороне дорожки качения ролика и падает с тарелки. Там он подхватывается и увлекается вверх потоком воздуха, нагнетаемого по периферии тарелки. Классификатор в верхней части мельницы отделяет крупные частицы материала, которые вновь падают на измельчающую тарелку. Такие мельницы намного экономичнее шаровых, расходуют меньше электроэнергии, у них ниже уровень шума и меньше габариты. Время нахождения материала в мельнице сокращается с 30 до 2 мин. Недостатки валковых мельниц — высокий износ чаши и валков, а также выход продукта с повышенным содержанием грубых частиц (до 10%).
Наиболее эффективно тонкое измельчение материалов осуществляется в аппаратах ударного действия. К ним относятся дезинтеграторы, шахтные (аэробильные) и струйные мельницы.
Дезинтегратор получил наиболее широкое распространение в керамической технологии. В нем измельчение материала происходит под действием многократных ударов пальцев (бил), располагающихся в двух корзинах, вращающихся с большой скоростью друг навстречу другу. За очень короткий отрезок времени каждая частица испытывает большое количество ударов. Чем больше частота ударов и, следовательно, чем меньше интервал между следующими друг за другом ударами, тем выше активация материала. Выбор дезинтегратора в качестве одной из основных помольных машин в керамической технологии определяется не только высокой производительностью и экономичностью, но и низкой чувствительностью его к колебаниям влажности глинистой породы. Он может работать, не «замазываясь», при влажности 12—13% при питании измельчителя кусками 25—30 мм. При этом продукт помола содержит до 80% фракций с размером менее 0,5 мм.
Дезинтеграторы используют также на стекольных заводах для измельчения кусков слежавшейся соды или сульфата. Наиболее эффективно в дезинтеграторе активируются кремнеземистые породы. Так, активация кварцевого песка в дезинтеграторе приводит к повышению прочности бетона в 1,5—3 раза.
Шахтные мельницы нашли применение в керамической технологии и при производстве гипсовых вяжущих. В них одновременно производится сушка и помол глины, а также рассев готового порошка. Удельный расход топливно-энергетических ресурсов на сушку и помол глины в шахтной мельнице на 10—15% меньше, чем при других схемах сушки и измельчения. При этом практически отсутствует запыленность в цехе, требуется в 5—10 раз меньше производственной площади, исключается необходимость установки машин для просеивания размолотого материала.