Öğütme bilyası boyutunun planet bilyalı değirmenin öğütme davranışına etkisi

Ne zamanbilyalı frezelemeFe tozu, Φ15, Φ10 ve Φ5'lik üç çaplı öğütme bilyaları kullanıldı. Deney sırasında her 2 saatte bir katkı maddesi olarak 5 mL mutlak etanol ilave edildi. Toz inceltme etkisi açısından bakıldığında, üç deney grubunun bilyalı öğütme işlemi üç aşamaya bölündü. Toz, 0.15 saatten önce hızla rafine edildi ve ardından rafine etme hızı yavaşladı. Φ15, Φ10 ve Φ5'lik üç bilya çapına karşılık olarak, bilyalı öğütme süresi sırasıyla 3 saat, 4 saat ve 6 saate ulaştığında, arıtma hızı daha da azalır ve bu zamanda karşılık gelen kritik toz boyutları sırasıyla yaklaşık 7μm, 5μm ve 3μm olur. Kritik boyuttan önce büyük topların arıtılma oranı daha yüksek iken, kritik boyutu geçtikten sonra küçük topların arıtılma oranı daha yüksek olmaktadır. Son iki aşamada toz parçacık boyutunun logaritması, bilyalı öğütme süresiyle yaklaşık olarak doğrusaldır. Bu durum diğer proses koşullarındaki deneysel sonuçlarda da gösterilmektedir. 16 saatlik bilyeli öğütme sonrasında üç deney grubunun ortalama parçacık boyutları sırasıyla 3,125 μm, 2,11 μm ve 1 μm olmuştur.
Yukarıdaki olay, öğütme bilyesi tarafından taşınan enerji miktarı, öğütme bilyası ile toz arasındaki temas sıklığı ve Fe tozunun başlangıç ​​formu ile ilgili olmalıdır. Orijinal Fe tozu kaba, neredeyse eş eksenli düzensiz bir şekle sahiptir ve ilk öğütme sırasında üç boyutlu çarpışmayla kolayca kırılır. Sonraki rafinasyon prosesinde, öğütme bilyalarının sürekli sarsılma ve yuvarlanma etkileri nedeniyle toz partikülleri kademeli olarak düzleşir, bireysel partiküllerin çarpışma yönünün tek olmasına neden olur ve bu da daha sonraki rafinasyon verimliliğinde bir azalmaya neden olur. Bilya çapı ne kadar büyük olursa, her çarpışma sırasında bilyenin toza aktardığı enerji de o kadar büyük olur; bu da kaba tozun hızlı bir şekilde arıtılmasına olanak sağlar, ancak büyük topların sayısı küçük topların sayısından çok daha azdır (en yüksek noktada). Aynı bilya-malzeme oranı, bilyaların sayısı bilyaların sayısıyla aynıdır) (küp çapıyla ters orantılıdır), bilyalar arasında az sayıda çarpışma noktası vardır, dolayısıyla toz belirli bir dereceye kadar rafine edildiğinde, tozu yakalama olasılığı azalır ve malzeme arıtmanın genel kuralına göre, toz işlemde rafine edildikçe yüzey enerjisindeki artış daha fazla arıtmayı zorlaştırabilir. Küçük topun taşıdığı enerji küçüktür ve kaba tozun öğütülmesi sırasındaki arıtma verimliliği büyük topunkinden daha düşüktür. Bununla birlikte, çok sayıda çarpışma noktası nedeniyle, ince toz yakalama olasılığı daha yüksektir ve öğütme etkisi büyük topunkinden daha güçlüdür. Bu nedenle, ince toz için, çok sayıda küçük enerjiye sahip küçük topların ezilme etkisi, büyük toplara göre daha belirgindir. Daha büyük toplardan oluşan bir grupla karşılaştırıldığında, tozun parçacık boyutu dağılımı, bir grup küçük topunki kadar konsantre değildir. Açıkçası bu, öğütme bilyesinin tozu yakalama olasılığının bir sonucudur. .
Çok sayıda küçük bilya grubuyla yapılan deneylerde, bilya öğütme sırasında bilya-bilya çarpışmasının rastlantısallığı ve kaosu arttı, bu da toz dağılımını daha düzgün hale getirdi. Yukarıdaki deneyler küçük bir doldurma faktörü (1:5) altında gerçekleştirildi. Doldurma faktörü artarsa ​​veya dönüş hızı değişirse, analiz edilen nedenlere bağlı olarak malzeme çalışma koşullarının değişeceği tahmin edilecektir. Bu deneyin sonuçları, planet bilyalı değirmenlerin öğütme davranışının, öğütme bilyalarının boyutuyla yakından ilişkili olduğunu göstermektedir.