Materiały ogólnie określane jako niebezpieczne lub wybuchowe wymagają zastosowania specjalistycznego sprzętu w przypadku mielenia bądź klasyfikacji aerodynamicznej.
Dr Jacek Kołacz
Najczęściej materiały takie zawierają metale czy pierwiastki chemiczne ulegające procesom niekontrolowanego utleniania lub ich związki łatwo ulegające rozkładowi, nawet bez obecności tlenu. Systemy produkcyjne muszą być w związku z tym dopasowane do wymogów tzw. dyrektywy ATEX. W tym celu firma Comex wprowadziła na rynek układy mielenia i klasyfikacji aerodynamicznej do przeprowadzania badań w skali laboratoryjnej, które pozwalają na zaprojektowanie optymalnych instalacji przemysłowych spełniających wymagania ATEX.
Wymagania ATEX i brak optymalnych warunków
Proces mielenia z użyciem separacji aerodynamicznej jest nadal bardzo popularną metodą rozdrabniania produktów mineralnych oraz różnorodnych materiałów. W przypadku instalacji spełniającej wymogi dyrektywy ATEX proces ten może mieć miejsce w bardzo niekorzystnych warunkach, w których takie parametry, jak poziom wypełnienia młyna, zagęszczenie materiału w mieszaninie z powietrzem lub gazem, prędkość obrotowa klasyfikatora, temperatura, mogą znacznie odbiegać od optymalnych. Jest to spowodowane tym, że w tego rodzaju instalacjach bardzo ograniczone są możliwości regulacji układów mielących i separujących ze względu na zagrożenie wybuchem. Przeprowadzenie optymalizacji mielenia i klasyfikacji wymaga bardzo wielu doświadczeń i jest pracochłonne. W efekcie taki proces optymalizacji jest praktycznie niemożliwy w warunkach przemysłowych z powodu wysokich kosztów, pracochłonności oraz dużego zużycia materiału wsadowego, a przede wszystkim ze względu na wymagania dyrektywy ATEX.
RYS. 1 System klasyfikacji aerodynamicznej zgodnej z wymaganiami ATEX
Optymalizacja w skali laboratoryjnej i przemysłowej
Z powodu powyższego ograniczenia firma Comex wprowadził na rynek kompletny układ mielenia i klasyfikacji w skali laboratoryjnej, który spełnia wymagania dyrektywy ATEX i który pozwala na dobrowolne zmiany parametrów nastawnych zastosowanych urządzeń. RYS. 1 przedstawia przykładowy schemat układu spełniającej wymagania dyrektywy ATEX klasyfikacji aerodynamicznej, który umożliwia przeprowadzenie krótkich testów klasyfikacji lub mielenia, z niewielkimi ilościami materiału oraz w ściśle określonych warunkach.
Podstawowym parametrem takiego układu jest zastosowanie atmosfery gazu obojętnego, wypełniającego cały układ mielenia i klasyfikacji. Przed rozpoczęciem mielenia układ zostaje napełniony gazem obojętnym, w tym przypadku azotem. Zespól zdalnie sterowanych zaworów i przepływomierzy (8 i 7) pozwala na bezpieczne napełnienie instalacji gazem obojętnym. Proces napełniania prowadzony jest do momentu, aż czujniki tlenu (6) pokażą odpowiednio niski poziom koncentracji. Gdy koncentracja tlenu pozwala na rozpoczęcie procesu mielenia, układ zaworów zostaje przełączony na pozycję odcinającą kontakt z zewnętrzną atmosferą. Do młyna (1) doprowadzona jest nadawa materiału, który po zmieleniu zostaje przetransportowany do klasyfikatora (2). Po procesie klasyfikacji nadziarno powraca do młyna przez czujnik przepływu masowego (9), a frakcja drobna zostaje przesłana do filtra (3) i następnie do zasobnika (4) jako gotowy produkt. Podczas pracy uzupełniane są niedobory gazu obojętnego poprzez system zaworów przy zasobniku (5) oraz układ odpowietrzania (8), pozwalający na swobodny odpływ do atmosfery. Wszystkie parametry procesu są rejestrowane w celu ustalenia konkretnych warunków pracy podczas testowania określonych próbek materiałów. Dodatkowo system mielenia 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. Są to ważne informacje, które służą do dokładnego przeskalowania warunków pracy takiego systemu do warunków przemysłowych.
Przedstawiony powyżej układ może współpracować z dowolnymi urządzeniami mielącymi, takimi jak młyny kulowe, strumieniowe, impaktowe, wibracyjne itd. System ten jest bardzo kompaktowy i może pracować w niewielkim pomieszczeniu laboratoryjnym, wymaga niewielkiej ilości materiału, nawet kilkunastu kilogramów. Firma Comex Polska wielokrotnie przeprowadziła tego typu badania w skali laboratoryjnej w celu optymalizacji procesu, a następnie dostarczyła oparty na tych badaniach system produkcyjny w skali przemysłowej. Więcej informacji na temat systemów mielenia w atmosferze gazu obojętnego – zarówno w skali laboratoryjnej, jak i przemysłowej – znajduje się na stronie producenta: www.comex-group.com.
