Sitnjenje (tehnološka operacija)

Sitnjenje čvrstog materijala je proces smanjivanja dimenzija čvrstog komada. Smanjenjem dimenzija polaznog komada postiže se dobijanje veće aktivne površine istog materijala što se manifestuje povećanjem kvaliteta i brzine obavljanja tehnoloških procesa koji slede. Najbitnija veličina koja karakteriše sitnjenje je stepen sitnjenja (q), koji je jednak odnosu srednjeg prečnika ulaznog komada (komada koji ulazi u proces sitnjenja)(D) i srednjeg prečnika izlaznog komada (komada koji je isitnjen) (d). Stepen sitnjenja predstavlja meru kvaliteta obavljenog procesa sitnjenja.

Isitnjen materijal na izlazu iz mlina.

$q=\left({\frac {D}{d}}\right)$

Vrste sitnjenja

Za uspešno i kvalitetno obavljanje tehnološkog procesa sitnjenja potrebno je izabrati najpovoljniji način sitnjenja. Treba napomenuti da sitnjenje nije identično kod svih materijala. Pojedini materijali zahtevaju dodavanje izvesne količine vode (vlažno sitnjenje) pri sitnjenju, da ne bi došlo do narušavanja pojedinih njihovih svojstava usled delovanja mehaničke sile mašine za sitnjenje.

Podela sitnjenja se može izvršiti i na osnovu veličine ulaznog komada:

Oblik sitnjenja	Veličina ulaznog komada (D) u mm	Stepen sitnjenja (q)
Grubo	1000-200	2-6
Srednje	250-50	5-10
Fino	50-20	10-50
Najfinije	20-0	>50

Prema osnovnim vidovima mehaničkog naprezanja razlikuju se:

• Sitnjenje pritiskom
• Sitnjenje udaranjem
• Sitnjenje istezanjem i
• Sitnjenje smicanjem.

  

  Vrste sitnjenja prema dejstvu sile koja uzrokuje sitnjenje

Zakoni sitnjenja

Zakoni sitnjenja povezuju energiju potrebnu za sitnjenje sa geometrijskim karakteristikama materijala.

Postoje tri zakona sitnjenja:

• Kikov zakon se zasniva na pretpostavkama iz teorije elastičnosti i plastičnosti i prema njemu je energija potrebna za sitnjenje (u daljem tekstu energija) proporcionalna zapremini komada.
• Ritingerov zakon čini pretpostavka da je energija proporcionalna povećanju površine isitnjenog komada.
• Bondov zakon se smatra najpouzdanijim jer ima najveći opseg praktične primenljivosti u procesima povezujući energiju sa veličinom komada.

Teorijski, sitnjenje nekog materijala se može predstaviti kao istezanje ravne ploče dužine l i visine h koja se pod dejstvom sile F isteže za dužinu deformacije ∆l. Energija koja se utroši da bi ploča promenila svoju površinu za ΔA = Δl*h iznosi ∆E = F∗∆l.

Sve tri teorije se mogu izvesti iz sledeće jednačine $dE=-k{\dfrac {dx}{x^{n}}}$ gde je:

E [J/kg] – specifična (jedinična) energija sitnjenja,

x [m] – karakteristična veličina komada,

k – koeficijent sitnjenja,

n – eksponent koji može imati vrednosti u zavisnosti koju od teorija sledi: 1-za Kikov zakon; 1,5 za Bondov zakon; 2-za Ritingerov zakon.

Kikov zakon (područje sitnjenja krupnijih komada (x > 50) što odgovara procesu drobljenja gde je potrebna energija praktično nezavisna od veličine komada: $E=-k\int \limits _{D}^{d}{\frac {dx}{x}}\,=k_{K}ln{\frac {D}{d}}$;

Ritingerov zakon područje finog mlevenja: $E=-k\int \limits _{D}^{d}{\frac {dx}{x^{2}}}\,=k_{R}\left({\frac {1}{D}}-{\frac {1}{d}}\right)$;

Bondov zakon obuhvata područje između drobljenja i finog mlevenja: $E=-k\int \limits _{D}^{d}{\frac {dx}{x^{1.5}}}\,={\frac {k_{B}}{\sqrt {d}}}\left(1-{\frac {1}{\sqrt {q}}}\right)$.

Treba imati u vidu da postoje veze između konstanti gde je:

$k_{K}=1.115*k_{B}*\left(\ d_{B1}\right)^{-0.5}$ i

$k_{R}=0.5*k_{B}*\left(\ d_{B2}\right)^{0.5}$

s tim što su $d_{B1}=50mm$ i $d_{B2}=0.05mm$ granične vrednosti veličine komada kod Bondove teorije.

Vidovi sitnjenja

Osnovni vidovi sitnjenja su:

• Grubo drobljenje (q = 2 -6 ): čeljusne drobilice, konusne drobilice
• Srednje drobljenje(q = 5 – 10): drobilice sa valjcima, žrvnjevi, drobilice a čekićima, drobilice sa noževima.
• Fino sitnjenje (q = 10 – 50): mlinovi sa mlinskim kamenjem, mlinovi sa valjcima, centrifugalni mlinovi, mlinovi sa kuglama, mlinovi sa čekićima.
• Najfinije sitnjenje (q > 50): smicajni koloidni mlinovi i vibracioni koloidni mlinovi.

Mašine za sitnjenje

Postoji dosta oblasti primene, odnosno grana industrije u kojima se primenjuju razne mašine mašine za sitnjenje: mašinska industrija, prehrambena tehnologija, građevina, hemijska industrija, i mnoge druge.

Čeljusne drobilice

Ovaj vid mašina za sitnjenje se koristi za drobljenje krtog i tvrdog materijala. Materijal u čeljusnu drobilicu dolazi odozgo neprekidnim doziranjem i sitni se periodičnim kretanjem jedne kose površine prema drugoj nepokretnoj (vertikalnoj) površini.Isitnjeni proizvod slobodno pada kroz otvor sa donje strane drobilice.

• Prednosti čeljusnih drobilica su: jednostavnost i sigurnost konstrukcije, široka oblast primene i kompaktnost konstrukcije.
• Mane čeljusnih drobilica: periodični režim rada, nepotpuno uravnoteženje mase koja vrši kretanje, pojava buke i oscilacija tokom rada.

Drobljenje valjcima

Drobilice sa valjcima sastoje se od dva valjka sa paralelnim osama koji se obrću oko svojih osa u suprotim smerovima i materijal sitne u najvećoj meri pritiskom. Da bi se regulisao razmak između valjaka, osa jednog valjka je pomerljiva, a fiksiranje ose ovog valjka se najčešće vrši oprugom.

Mlinovi sa kuglicama

Princip sitnjenja mlina sa kuglicama.

U mlinovima ovog tipa dolazi do sitnjenja usled pada kuglica u unutrašnjost šupljeg cilindra koji se obrće. Cilindar je obično ispunjen 40-45% svoje zapremine kuglicama nekog čvrstog materijala.

Vidi još

• Destilacija
• Tehnološke operacije
• Flotacijske mašine

Spoljašnje veze

• Working principle of Ball Mill /ball cement milling machinery plant-Vipeak Group
• Jaw Crusher Animation
• GlobeCore Colloid Mill animation
• „Mill”. Encyclopædia Britannica (na jeziku: engleski). 18 (11 izd.). 1911. 
• Video of fine grinder in mining application
• Image of SAG mill during installation