Схемы основных конструкций мельниц представлены на рис. II-5.

Барабанные, шаровые мельницы (рис. II-5, а) предназначены для тонкого помола материалов. Материал в них измельчается в результате ударного и. частично истирающего воздействия свободно падающих мелющих тел (шары, цилиндрики, стержни и т. д.), находящихся во вращающемся барабане вместе с измельчаемым материалом.

Вибрационные мельницы (рис. II-5, б) применяют для тонкого и сверхтонкого помола. Материал измельчается в результате круговых колебаний (вибрации) корпуса мельницы, при этом он подвергается многократному воздействию загруженных в корпус мельницы небольших шаров.

В роликовых маятниковых мельницах (рис. II-5, в) материал измельчается между неподвижным кольцом и быстро вращающимися роликами, шарнирно подвешенными к крестовине, закрепленной на вертикальном валу. Под действием центробежной силы инерции ролики прижимаются к кольцу и, вращаясь вокруг собственной оси, измельчают материал.

Кольцевые шаровые мельницы (рис. II-5, г) представляют собой конструкцию, помол в которой осуществляется раздавливанием и истиранием между шарами и вращающимся нижним кольцом. Шары прижимаются к беговой дорожке нижнего кольца верхним кольцом с помощью пружин.

Молотковые ударные мельницы (рис. II-5, д) изготовляют с шарнирно подвешенными молотками (шахтные) или с жестко закрепленными молотками (аэробильные). Материал в них измельчается по принципу удара, отчасти истирания, а также за счет удара частиц друг о друга. Некоторые конструкции этих мельниц предусматривают одновременно и подсушку материала.

В пневматических мельницах (рис. II-5, ё) помол материала осуществляется ударом и частично истиранием. Воздух, поступающий через сопло, захватывает исходный материал, поступающий в патрубок и далее в трубу смешения, которую можно регулировать по высоте, и с большой скоростью ударяется об отбойную плиту. Крупные частицы падают вниз и вновь подхватываются, а мелкие обтекают конус и выходят из мельницы через патрубок. По периферии отбойной плиты установлены регулирующие лопатки.

В мельницах без мелющих тел типа «Аэрофол» (рис. II-5, ж) материал измельчается ударами падающих кусков материала. Вращающийся барабан поднимает куски материала, которые, падая, самоизмельчаются. Материал поступает по лотку. Диаметр барабана 7—9 м.

Центробежная мельница (рис. II-5, з) работает на принципе самоистирания частиц (без мелющих тел). Поступающий на быстро-вращающуюся чашу материал под влиянием центробежных сил движется по стенке чаши; при этом он разрушается и перетирается в порошок. Чаша приводится в движение шкивом клиноременной передачи от электродвигателя.

Рис. II-5. Схемы основных конструкций мельниц, используемых в промышленности строительных материалов

В мельницах струйной энергии (рис. II-5, и) материал измельчается вследствие встречного действия двух струй одного из энергоносителей (перегретый пар, газ, сжатый воздух, парогазовая смесь). Энергоноситель по эжектору через разгонные трубки поступает в размольную камеру и при своем движении захватывает материал из бункера. При встрече двух струй с-материалом происходит помол.

Основным помольным агрегатом в производстве цемента и других материалов являются шаровые (барабанные) мельницы.

Шаровые мельницы классифицируют по следующим основным признакам: – по способу работы — на мельницы периодического и непрерывного действия; – по форме рабочего пространства — на мельницы цилиндрические и конические; – по форме мелющих тел — на мельницы шаровые и стержневые; – по способу помола — на мельницы сухого и мокрого помола; – по рабочему циклу — на мельницы открытого и и замкнутого цикла.

В мельницах открытого цикла материал проходит через рабочее пространство мельницы только один раз, не классифицируется и крупные частицы не возвращаются в мельницу на домол. В мельницах замкнутого цикла весь материал после помола в мельнице направляется в классификационные (сепарирующие) устройства, где разделяется на продукт готовый (измельченный до требуемой тонкости) и более грубый (крупку), который вновь возвращается в мельницу на домол.

Работа мельницы по замкнутому циклу более рациональна, так как готовый продукт своевременно удаляется (отсасывается) из рабочего пространства мельницы, не создается буферной подушки, не затрудняется помол остальной массы и материал не переизмельчается. Мельницы, работающие по замкнутому циклу, более производительны и экономичны.

По сравнению с другими помольными машинами шаровые мельницы обладают следующими достоинствами: конструкция их сравнительно проста, они удобны и устойчивы в эксплуатации, обеспечивают высокую степень измельчения, поддаются автоматизации.

Существенные недостатки: малые скорости воздействия мелющих тел на материал (несколько метров в секунду), обусловленные ограниченным числом оборотов барабана мельницы; участие в работе измельчения только части мелющих тел; использование рабочего пространства барабана всего на 35—45%; высокий удельный расход электроэнергии (35—40 квт-ч/т по цементу); большой износ мелющих тел и футеровки (1—1,2 кг/т при помоле цементного клинкера); бцльшая металлоемкость, большой шум при работе. Удельная производительность составляет ~ 0,1 т/ч на 1 т веса мельницы, а коэффициент полезного действия всего лишь 0,005—0,01.

Тонкое измельчение требует большого расхода энергии, чем объясняется относительно высокий удельный вес стоимости помола в промышленности строительных материалов, в частности цемента.

Мельницы загружают мелющими телами на 25—32% их объема. Вес и ассортимент мелющих тел подбирают путем испытаний мельницы, при которых проверяют ее производительность и тонкость помола в отдельных камерах. Износ мелющих тел возмещают периодической догрузкой их через определенные промежутки времени (не реже чем через 100 ч работы). Через длительный срок работы (не реже 1800—2000 ч) полностью заменяют мелющие тела.

Способность материалов к измельчению оценивается коэффициентом размолоспособности, представляющим собой отношение удельного расхода энергии при измельчении эталонного материала к удельному расходу энергии на измельчение сопоставляемого с ним материала при одинаковой степени их измельчения. Обычно эталоном служит клинкер вращающихся печей средней размалываемости, коэффициент размолоспособности которого условно принимается за 1. Значения коэффициентов размолоспособности: известняка 1,2—1,8; доменного шлака (гранул) 0,8—1,1; глины сухой 1,5—2.