A gyöngymalom egy olyan típusú malom , amelyet ultrafinom termékek előállítására használnak folyékony közegben anyagszuszpenzió kemény golyókkal - gyöngyökkel történő őrlésével . A gyöngymalmok egyik változata az osztályozott homokkal vagy kavicsokkal töltött kavicsmalmok .
A gyöngymalmokat sokféle anyag köszörülésére használják a festék- és lakk-, kerámia-, élelmiszer-, vegyipari, bányászati és egyéb iparágakban. A különféle gyöngymalmok d50 őrlési vastagságot biztosítanak 6 nanométertől d97 = 200 mikronig, így lefedik a részecskesugár 5 nagyságrendjét. A termelékenység a grammtól a több tonnáig terjed óránként.
A gyöngymalom egy hengeres edény keverővel vagy keverőrotorral, amely számos segédfunkcióval rendelkezik, és a gyöngyök különféle keverési és keringtetési módjait biztosítja. A malom térfogatának 70-80%-a gyöngyökkel van megtöltve. Az őrlés során az őrölendő por szuszpenzióját öntik a kamrába, amely kitölti a teljes szabad térfogatot. Amikor a malom forgórésze forog, a gyöngyök elmozdulnak, ami őrli az anyag részecskéit. A munka végén az anyagszuszpenziót leeresztik a malomból. Az ipari gyöngymalom folyamatos vagy keringető üzemmódban működik, vagyis a szivattyúzott szuszpenziót őrli. Minden modern malom működhet ebben az üzemmódban, és rendelkezik szitapatronnal vagy résszel a gyöngyök és a szuszpenzió elválasztására.
A gyöngymalmok 2 típusra oszthatók - vízszintes és függőleges. A legelterjedtebbek a vízszintes malmok, amelyekben a hengeres kamra és a forgórész vízszintesen helyezkedik el. A függőleges malmokat főként kerámiák gyártására és kemény anyagok őrlésére használják. Ha a malomkamra függőlegesen helyezkedik el, akkor az öntött gyöngyök tömege miatt a fenék nagy koptató terhelést szenved. Kerámia anyagok feldolgozása esetén ez a hatás hasznos, mivel nagy energiaintenzitású köszörülést tesz lehetővé.
A gyöngymaró rotor különféle konfigurációkkal rendelkezhet. Az alacsony energiaintenzitású malmok esetében excenteres elemekkel ellátott rotorokat használnak, például 5-10 excentertárcsás rotort. A nagyobb energiaintenzitás elérése érdekében csapokkal ellátott rotorokat használnak - 4-6 csap a kerület mentén, 4-10 csap a rotor mentén. A forgórész tartalmazhat hűtőfolyadék-keringető és anyagelszívási rendszert. A rotorba érzékelők és a termék gyöngyöktől való elválasztására szolgáló rendszer is beépíthető. A forgórész külső része a legnagyobb terhelésű, a külső rész kerületi sebessége ~20 m/s. A rotor forgásközéppontja kisebb terhelésnek van kitéve, ott egy szitapatron helyezhető el a termék eltávolításához.
A gyöngymaró kamra egy 3-5 átmérőjű henger. A kamra belső fala a legnagyobb kopásnak van kitéve, és általában cserélhető béléssel rendelkezik. Az ipari gyöngymalmok kamrái hűtőköpennyel rendelkeznek, amely a beállított hőmérséklet fenntartására szolgál.
A kamra végfalain lyukak találhatók a termék be- és kimenetéhez, tengelytömítő rendszer stb.
A gyöngymaró kamra a feladattól függően lehet acél vagy kerámia vagy poliuretán betéttel. A malom rotorja azonos anyagokból készül.
A gyöngyök 0,05-5 mm átmérőjű golyók. A gyöngyök gyártásához üveget, cirkónium-szilikátos üveget, cirkónium -szilikátot, cirkónium-oxidot, alumínium-oxidot, porcelánt, acélt, rozsdamentes acélt, volfrámkarbidot , szilícium-karbidot stb. használnak.
A malom működése során valamennyi fő szerkezeti elem enyhe kopása tapasztalható. A gyöngyöket térfogat szerint adják a malomhoz, a többi alkatrészt a munkafelületek fejlesztésével cserélik ki. A malomanyagot megőrlik, és a termékkel együtt távozik a malomból, amit figyelembe kell venni például az élelmiszer- és vegyiparban. A ferritek csiszolásához acélgolyókat, kerámiákhoz alumínium-oxidból, cirkónium-szilikátból, festék- és lakkiparban üveget vagy kerámiát célszerű használni.
A működési módok és anyagok helyes megválasztása döntő szerepet játszik a folyamat gazdaságossági hatékonyságában és biztosítja a termék megkívánt tisztaságát, ha a technológia megköveteli. A gyöngymalmok vizes környezetben vagy szerves oldószerek környezetében működnek. Az anyagszemcsés zagynak kellően folyékonynak és az ülepedéssel szemben ellenállónak kell lennie ahhoz, hogy stabil működést lehessen elérni.
A nagy kopásállóságú és nagy keménységű kerámia gyöngyök használata lehetővé teszi 10 nm-nél kisebb átlagos méretű részecskék előállítását. Az ultrafinom porok őrléssel történő előállítását nagy energiafogyasztás jellemzi. A szubmikron tartományban lévő kristályok őrlésekor a zúzott anyagok szilárdsága eléri az elméleti határt, mivel minden agglomerátum és hibás kristály megsemmisül. A részecskék csökkenésével az energiafogyasztás négyzetesen növekszik, vagyis az őrlési sebesség meredeken csökken, és nő az őrölt termékek mennyisége és az oldalsó energiaköltségek aránya, például a viszkózus súrlódásnál. Ennek ellenére a modern gyöngymarási technológiák lehetővé teszik nanorészecskék előállítását. Az ilyen malom egyes részei cirkónium-dioxidból készülnek, a gyöngyök mérete 50 mikron. Utóbbiak legnagyobb kopásállósága, a keringtető rendszer, valamint a forgórész és ház hűtése lehetővé teszi magas fajlagos energiaparaméterek és alacsony szennyezettségű minták előállítását. Ennek a technológiának a megkülönböztető jellemzője az eredmény jó reprodukálhatósága és a folyamat technológiai irányíthatósága.
Érckoncentrátumok és egyéb ásványi nyersanyagok flotálás előtti őrlésére malom használható, amelybe frakcionált homokot vagy kavicsot töltenek. A flotációs reagensek a malom előtt és után is hozzáadhatók. A malom használható az érc aktiválására, sőt az érc vegyszerekkel való reakciójára is az őrlési folyamat során, például aranykitermeléskor. Ebben az eljárásban csiszolóközegként nagy kopásállóságú természetes anyagokat használnak, amelyek lekerekítettek. Az érckoncentrátum nagy részecskéi őrlőtestként használhatók. Ebben az esetben a malomba időnként egy nagy frakció ércet adnak, és a takarmányt finom frakció pépéből állítják elő.