16.3.3. Электромагнитный диспергатор

В электромагнитном диспергаторе (рис. 16.11) рабочая камера, выполненная из неферромагнитного материала, помещена в электрическую обмотку (индуктор) соленоидального типа. При подаче в индуктор переменного тока промышленной частоты (50 Гц) находящиеся в камере магнитные тела приходят в интенсивное движение по сложным траекториям, обусловленным их взаимными соударениями. В качестве рабочих тел применяются магнитотвёрдые сферические тела размерами 1,5-5 мм, изготовленные из оксидной керамики на основе гексаферрита бария. Электрический ток поступает в индуктор через автотрансформатор для регулирования его напряжения.

Рабочая камера заполнена примерно равными объёмами рабочих тел и суспензии. Горизонтальными перегородками с отверстиями малого диаметра камера разделена на большое число секций для обеспечения одинакового времени пребывания диспергируемых частиц в камере. Суспензия поступает в нижнюю часть рабочей камеры и выходит из верхней части. Предусмотрена возможность поворота корпуса машины на 10-90. Для охлаждения и регулирования температуры суспензии рабочая камера снабжена рубашкой, в которую поступает проточная вода.

Достоинствами электромагнитного диспергатора являются: отсутствие сложных механических устройств для приведения в движение рабочих тел; простота конструкции и обслуживания; высокая объёмная производительность; более низкий удельный расход электроэнергии, чем в шаровых мельницах и бисерных машинах; герметичность; бесшумность. К достоинствам также можно отнести возможность создания электромагнитного диспергатора большой единичной мощности (до 400 л).

Диспергаторы данного типа применяют главным образом для диспергирования грубодисперсных микронизированных природных пигментов и наполнителей при получении легколетучих грунтовок. В отличие от шаровых мельниц применяемых для диспергирования подобных материалов электромагнитные диспергаторы имеют во много раз большую производительность и примерно в 2 раза меньший удельный расход электроэнергии по сравнению с шаровыми мельницами.

16.3.4. Шаровые мельницы

Для диспергирования пигментов в плёнкообразователях применяются шаровые мельницы периодического действия (рис. 16.2 а), планетарные шаровые мельницы (рис. 16.2 б) и шаровые вибрационные мельницы (рис. 16.2 в, ж).

В планетарных шаровых мельницах съёмные барабаны небольшого объёма (от нескольких литров до нескольких десятков литров), частично заполненные шарами, совершают вращательное движение вокруг своих осей и одновременно вместе с рамами, на которых они закреплены, вокруг их осей. Эти диспергаторы используются как лабораторные и для получения небольших количеств пигментных суспензий.

Шаровые вибрационные мельницы дают большой примол шаров к продукту, особенно в случае фарфоровых шаров, не имеют преимуществ перед обычными шаровыми мельницами и в настоящее время не используются в качестве диспергаторов.

Наибольшее распространение получили шаровые мельницы периодического действия, ранее являвшиеся основным типом диспергатора в цехах эмалей и сохранившие своё назначение до настоящего времени при диспергировании грубодисперсных природных пигментов и наполнителей и тонкодисперсных, но труднодиспергируемых пигментов. Шаровые мельницы, применяемые для диспергирования пигментов в плёнкообразователях, по конструкции аналогичны шаровым мельницам периодического действия, предназначенным для измельчения материалов (см. рис. 16.2 а). Поскольку в них происходит дезагрегация, а не измельчение пигментов, применяется лавинообразный режим и шары работают раздавливанием и истиранием.

На рис. 16.12 показаны шаровые мельницы периодического действия, применяемые для диспергирования пигментов в плёнкообразователях, с металлическими шарами и бронёй (а) и керамическими шарами и футеровкой (б). Особенности мельниц: гладкая поверхность футеровки барабана, наличие рубашки у мельниц со стальными шарами и установка решётки с отверстиями малых размеров над разгрузочным патрубком для задержания мелющих тел и образующихся при их раскалывании кусков.

При получении пигментных суспензий белых и светлых колеров, а также когда недопустим примол металла, применяют мельницы с шарами и футеровкой из керамики (фарфора, стеатита, уралита). В остальных случаях используют мельницы со стальными шарами. Стальные шары обычно имеют диаметр 30 мм, фарфоровые – 30-40 мм. Футеровка мельниц со стальными шарами состоит не из отдельных плит, а из съёмной цилиндрической обечайки из листовой стали, вставляемой в корпус мельницы.

Рисунок 16.12 – Шаровые мельницы со стальными (а) и керамическими (б) шарами: 1 – корпус; 2 – футеровка; 3 – загрузочный люк; 4 – рубашка; 5 – зубчатый венец; 6 – редуктор; 7 – электродвигатель; 8 – решётка; 9 – разгрузочный патрубок; 10 – стойка; 11 – днище.

Шаровые мельницы периодического действия для диспергирования пигментов в плёнкообразователях выпускаются объёмом от 0,1 до 8 м³. На отечественных заводах преимущественное применение находят мельницы объёмом 2 и 4 м³.

Использование шаров диаметром 10-15 мм позволяет в 2-3 раза повысить производительность шаровых мельниц. Поскольку стальные шары такого диаметра дороги, вместо них используют отработанный чугунный цильпебс цементных мельниц.

При использовании шаров малого диаметра пигментная суспензия должна иметь малую вязкость, для суспензий большой вязкости уменьшение размеров рабочих тел может не повысить, а снизить производительность мельницы.

Степень объёмного заполнения барабана шарами зависит от их материала Для мельниц со стальными шарами максимальное значение =22÷25%, а для керамических рабочих тел и футеровки – 30÷35%.

Главные достоинства шаровых мельниц: Полная герметизация; исключение необходимости предварительного смешения пигментов с плёнкообразователями; простота конструкции; малые затраты труда; возможность диспергирования любых пигментов, лёгкость и простота замены изнашивающихся рабочих тел при диспергировании природных грубодисперсных пигментов и наполнителей, а также абразивных пигментов; полное устранение примола металла у мельниц с керамическими шарами и футеровкой; простота обслуживания.

Шаровые мельницы являются эффективными диспергаторами для диспергирования природных грубодисперсных пигментов и наполнителей и синтетических тонкодисперсных, но труднодиспергируемых пигментов. Они незаменимы, когда недопустима даже ничтожная примесь металлических частиц в получаемом пигментированном материале.