Helmimylly on eräänlainen mylly , jota käytetään ultrahienojen tuotteiden saamiseksi nestemäisessä väliaineessa jauhamalla materiaalisuspensio kovilla kuulilla - helmillä. Yksi muunnelma helmimyllyistä ovat kivimyllyt, jotka on täytetty lajitetulla hiekalla tai kivillä .
Helmimyllyjä käytetään monenlaisten materiaalien jauhamiseen maali- ja lakkateollisuudessa, keramiikassa, elintarvike-, kemian-, kaivos- ja muilla aloilla. Erilaiset helmimyllyt tarjoavat jauhatuspaksuuden d50 6 nanometristä d97 = 200 mikroniin, mikä kattaa 5 suuruusluokkaa hiukkassäteestä. Tuottavuus vaihtelee grammayksiköistä useisiin tonneihin tunnissa.
Helmimylly on lieriömäinen astia, jossa on sekoitin tai sekoitusroottori, jolla on useita aputoimintoja ja joka tarjoaa erilaisia sekoitustapoja ja helmien kierrätystä. Mylly on täytetty helmillä 70-80 % tilavuudesta. Jauhamisen aikana kammioon kaadetaan jauhettavan jauheen suspensio, joka täyttää koko vapaan tilavuuden. Kun myllyn roottori pyörii, helmet liikkuvat, mikä jauhaa materiaalin hiukkasia. Työn päätyttyä materiaalisuspensio tyhjennetään tehtaalta. Teollinen helmimylly toimii jatkuvassa tai kiertotilassa, eli se jauhaa pumpatun suspension. Kaikki nykyaikaiset myllyt voivat toimia tässä tilassa ja niissä on seulapatruuna tai rako helmien erottamiseksi suspensiosta.
Helmimyllyt on jaettu kahteen tyyppiin - vaaka- ja pystysuoraan. Yleisimpiä ovat vaakasuuntaiset myllyt, joissa sylinterimäinen kammio ja roottori sijaitsevat vaakasuorassa. Pystymyllyjä käytetään pääasiassa keramiikan valmistukseen ja kovien materiaalien jauhamiseen. Jos myllykammio sijaitsee pystysuorassa, pohjaan kohdistuu suuria hankauskuormituksia kaadettujen helmien massasta johtuen. Keraamisten materiaalien käsittelyssä tämä vaikutus on hyödyllinen, koska se mahdollistaa korkean energiaintensiteetin jauhamisen.
Helmimyllyn roottorilla voi olla erilaisia kokoonpanoja. Alhaisen energiaintensiteetin myllyissä käytetään epäkeskoelementeillä varustettuja roottoreita, esimerkiksi roottoria, jossa on 5-10 epäkeskolevyä. Suuremman energiaintensiteetin saamiseksi käytetään tappeilla varustettuja roottoreita - 4-6 nastaa kehän ympärillä, 4-10 nastaa roottoria pitkin. Roottorissa voi olla järjestelmä jäähdytysnesteen kiertoa ja materiaalin poistamista varten. Lisäksi roottoriin voidaan rakentaa antureita ja järjestelmä tuotteen erottamiseksi helmistä. Roottorin ulkoosa on eniten kuormitettu, ulkoosan kehänopeus on ~20 m/s. Roottorin pyörimiskeskus kohtaa pieniä kuormituksia, sinne voidaan sijoittaa seulapatruuna tuotteen poistamiseksi.
Helmimyllykammio on sylinteri, jonka halkaisija on 3-5. Kammion sisäseinämä on alttiina suurimmalle kulumiselle ja siinä on yleensä vaihdettava vuoraus. Teollisuushelmimyllyjen kammioissa on jäähdytysvaippa, jota käytetään asetetun lämpötilan ylläpitämiseen.
Kammion päätyseinissä on reiät tuotteen sisään- ja ulostuloa varten, akselitiivistejärjestelmä jne.
Helmimyllykammio voi olla terästä tai siinä voi olla keraaminen tai polyuretaaninen sisäosa tehtävästä riippuen. Myllyn roottori on valmistettu samoista materiaaleista.
Helmet ovat palloja, joiden halkaisija on 0,05-5 mm. Helmien valmistukseen käytetään lasia, lasia, jossa on zirkoniumsilikaattia, zirkoniumsilikaattia , zirkoniumoksidia, alumiinioksidia, posliinia, terästä, ruostumatonta terästä, volframikarbidia , piikarbidia jne.
Tehtaan käytön aikana kaikki päärakenneosat kuluvat hieman. Helmiä lisätään myllyyn tilavuuden mukaan, muut osat vaihdetaan työpintoja kehitettäessä. Myllymateriaali jauhetaan ja poistuu tehtaalta tuotteen mukana, mikä on otettava huomioon esimerkiksi elintarvike- ja kemianteollisuudessa. Ferriittien hiomiseen on suositeltavaa käyttää teräskuulia, keramiikassa - alumiinioksidista, zirkoniumsilikaatista, maali- ja lakkateollisuudessa - lasia tai keramiikkaa.
Toimintatapojen ja materiaalien oikea valinta on ratkaisevassa roolissa prosessin taloudellisessa tehokkuudessa ja varmistaa tuotteen vaaditun puhtauden, mikäli tekniikka sitä vaatii. Helmimyllyt toimivat vesipitoisessa ympäristössä tai orgaanisten liuottimien ympäristössä. Materiaalihiukkaslietteen tulee olla riittävän juoksevaa ja laskeutumista kestävää, jotta voidaan saavuttaa vakaa toiminta.
Korkean kulutuskestävyyden ja korkean kovuuden omaavien keraamisten helmien käyttö mahdollistaa hiukkasten, joiden keskikoko on alle 10 nm, saamisen. Ultrahienojen jauheiden saamiseksi jauhamalla on ominaista korkea energiankulutus. Hiottaessa submikronin alueella olevia kiteitä murskattujen materiaalien lujuus saavuttaa teoreettisen rajan, koska kaikki agglomeraatit ja vialliset kiteet tuhoutuvat. Hiukkasten vähentyessä energiankulutus kasvaa neliöllisesti, eli jauhatusnopeus laskee jyrkästi ja jauhettujen tuotteiden määrä ja sivuenergiakustannusten osuus esimerkiksi viskoosin kitkan osalta kasvaa. Siitä huolimatta nykyaikaiset helmijyrsintätekniikat mahdollistavat nanopartikkelien saamisen. Tällaisen myllyn osat on valmistettu zirkoniumdioksidista, helmien koko on 50 mikronia. Jälkimmäisen suurin kulutuskestävyys, kiertojärjestelmä sekä roottorin ja kotelon jäähdytys mahdollistavat korkeiden ominaisenergiaparametrien ja näytteiden saamisen vähäisellä kontaminaatiolla. Tämän tekniikan erottuva piirre on tuloksen hyvä toistettavuus ja prosessin teknologinen ohjattavuus.
Malmirikasteiden ja muiden mineraaliraaka-aineiden jauhamiseen ennen vaahdotusta voidaan käyttää myllyä, johon ladataan fraktioitua hiekkaa tai kiviä. Vaahdotusprosessireagenssit voidaan lisätä sekä ennen myllyä että sen jälkeen. Myllyllä voidaan myös aktivoida malmi ja jopa saattaa malmi reagoimaan kemikaalien kanssa jauhatusprosessin aikana, kuten kultaa louhittaessa. Hiomaväliaineina tässä prosessissa käytetään luonnollisia materiaaleja, joilla on korkea kulutuskestävyys ja joilla on pyöreä muoto. Suuria malmirikasteen hiukkasia voidaan käyttää jauhatuskappaleina. Tällöin tehtaalle lisätään silloin tällöin suuri osa malmia ja syöttö tuotetaan hienojakeisesta massasta .