Принципи на смачкване

Използваната мелница определя не само принципа на раздробяване, но и постижимата форма на частиците, крайната финост и производителността. Лошият избор на мелница може да доведе до прекомерно износване, генериране на топлина или недостатъчна хомогенизация. Вибрационните мелници комбинират сили на удар и триене и са подходящи за малки проби, както и за сухо, мокро или криогенно смилане. В криогенната мелница материалът се охлажда непрекъснато с течен азот, което го прави крехък и запазва летливите компоненти. Режещите мелници са идеални за влакнести или еластични материали и осигуряват определени размери на частиците, докато челюстните трошачки или центробежните трошачки са подходящи за предварително раздробяване на големи, твърди буци. Добре обмислената комбинация от няколко типа мелници гарантира, че материалът се обработва ефективно и внимателно, а последващите анализи или производствени стъпки дават надеждни резултати.

Компресионното напрежение е един от най-старите принципи на раздробяване. Материалът се компресира между две неподвижни или движещи се повърхности, докато преодолее вътрешната си якост и се счупи. Типични машини като челюстни трошачки или ролкови трошачки работят на следния принцип: Пробите се подават в тясна междина и се раздробяват чрез механично налягане. Този метод е особено ефективен за твърди и крехки проби като руди или скали, които се разрушават сравнително спонтанно под налягане. В първичните трошачки, като например жирометричните трошачки, ексцентрично монтиран раздробяващ конус осигурява равномерно напрежение и висока производителност. Принципът на компресия е по-малко подходящ за жилаво-еластични материали, тъй като те са склонни да се деформират, а не да се раздробяват. При използване на този метод е важно да се гарантира, че материалът се подава равномерно, за да се избегне образуването на мостове и неравномерно разпределение на размера на частиците.

При ударното смилане пробата се привежда в контакт с твърда повърхност с висока скорост. Ускорените частици се удрят в ударни повърхности или шлифовъчни инструменти и се разрушават поради получените ударни сили. Топковите мелници, чуковите мелници и струйните мелници използват този принцип, като генерират множество удари чрез бързи въртения или въздушни потоци. Той е особено подходящ за твърди, крехки и кристални материали, които се разпадат на по-фини частици при удар. При вибрационните мелници този принцип се комбинира с триене за ефективно хомогенизиране на малки проби; те са подходящи дори за сухо, мокро и криогенно смилане. Крайната финост зависи от скоростта на удара, геометрията на шлифовъчните инструменти и процеса на смилане. Ударното смилане може да генерира топлина; следователно е препоръчително адекватно охлаждане за температурно чувствителни проби или материали, съдържащи летливи компоненти.

Фрикционното смилане се основава на движението на повърхността на шлифовъчния инструмент спрямо пробата, генерирайки сили на триене между двете. Твърдите частици по същество се абразират; компресионните и срязващите сили действат едновременно. Дисковите мелници и шлифовъчните плочи използват това триене при плъзгане, за да смилат или хомогенизират меки до средно твърди материали. Генерирането на топлина обикновено е по-високо, отколкото при компресионно или режещо смилане, тъй като енергията непрекъснато се преобразува в топлина по време на плъзгащото движение. Следователно, пробите с ниски точки на топене или чувствителни към топлина компоненти трябва или да се смилат бавно, или да се охладят предварително. Фрикционното смилане е подходящо, когато се изисква равномерно разпределение на размера на частиците и много фин краен размер на частиците, например при производството на прахове за аналитични определяния. В много мелници триенето се използва заедно с ударни или срязващи сили, за да се постигне по-ефективен резултат от раздробяването.

Срязването възниква, когато две повърхности се изместят една спрямо друга и материалът между тях се реже или смила чрез срязващо движение. Този принцип е особено подходящ за влакнести, жилави и еластични материали като пластмаси, зеленчуци, дърво или хартия, които са трудни за смилане само с помощта на сили на натиск. Роторните ударни мелници и кръстосано-ударните мелници имат противоположно въртящи се инструменти, които срязват пробата; полученият размер на частиците може да се определи чрез сита и скорост на рязане. Ключово предимство е ниското генериране на топлина, което предпазва чувствителните към топлина проби. Срязването води до относително чисти ръбове на рязане и тясно разпределение на размера на частиците. Предварителното смилане може да бъде полезно за по-големи проби или влакнести материали. За изключително еластични продукти често се използва комбинация от срязване и рязане.

При принципа на рязане, острите режещи ръбове разделят материала на пробата чрез срязване или нарязване. Режещите мелници, шредери и ротационни ножове имат остриета или ножове, които нарязват пробата на определени частици чрез въртеливо движение. Този метод е подходящ за меки, еластични, влакнести и твърди материали, като растения, текстил, пластмаси или филми. Острото рязане генерира само минимално триене и следователно малко топлина, предотвратявайки обезцветяване или термична промяна на пробата. Съвременните режещи мелници, като серията SM, позволяват променливи скорости на рязане и ситови вложки, което позволява възпроизводимо задаване на желаните размери на частиците. За разлика от чистите процеси на компресия или удар, формата на частиците тук често остава удължена или люспеста. Рязането е неподходящо за много твърди и крехки материали; за тези материали се препоръчват мелници, базирани на компресия или удар.