Иногда уголь измельчают в два этапа. Перед
отправкой для составления пороховой смеси уголь подвергают
предварительному грубому измельчению, производимому на угольных
мельницах или эксцельзиорах. На большинстве же заводов уголь измельчают
за один раз в шаровых мельницах до нужной для составления пороховой
смеси степени.
Для окончательного измельчения угля могут быть применены самые
разнообразные аппараты, начиная от бегунов, шаровых мельниц (железных
бочек) обычного типа, шаровых мельниц непрерывного действия —железных
бочек, дающих возможность на ходу засыпать свежий материал и удалять
молотый, и кончая мельницами Рема, Раймонда, Кента и др. с воздушной
сепарацией, т. е. отсевом частиц нужной степени измельчения при помощи
воздушного дутья большей или меньшей силы.
Обычные железные бочки (шаровые мельницы) как у нас, так и за границей
пока являются самыми распространенными аппаратами для измельчения угля,
селитры, серы и двойных смесей.
Принцип действия шаровой мельницы заключается в следующем. Измельчение
материала в них производится ударом падающих металлических или
деревянных шаров и истиранием его между шарами и внутренней поверхностью
вращающегося аппарата.
Если шаровую мельницу, наполненную шарами, начать вращать, то вследствие
трения между стенкой мельницы и шарами последние поднимаются по
направлению вращения до некоторого предела, по достижении которого они
будут скатываться вниз.
С увеличением скорости вращения мельницы соответственно увеличивается
центробежная сила, увеличивающая в свою очередь угол подъема шаров до
тех пор, пока составляющая сила веса шаров не станет больше центробежной
силы. В этот момент шары падают вниз, описывая некоторую параболическую
кривую (фиг. 30) 1. Падая, шары встречают материал и измельчают его
ударом, при этом одновременно идет и его истирание перекатывающимися
шарами. При дальнейшем увеличении скорости вращения мельницы может
наступить такой момент, когда центробежная сила будет настолько большой,
что шары вовсе не будут падать, а будут вращаться вместе с мельницей, и
измельчения не будет.
Практически необходимо иметь такую скорость вращения, при которой шары
падали бы с наибольшей высоты, развивая при этом наибольшую скорость
падения (при измельчении невзрывчатых материалов), что и достигается
подбором наиболее выгодного числа оборотов мельницы. Перекатыванию и
большему подъему шаров помогает . устройство на внутренней поверхности
бочек ребер. Отсутствие последних приводит к тому, что обрабатываемая
масса с шарами только скользит по внутренней поверхности бочки; шары
имеют очень незначительное перемещение (вследствие трения их о
поверхности бочки) и измельчения состава не происходит.
Высота ребер в бочке должна быть такой, чтобы ребро могло захватывать
больше одного ряда шаров: тогда ребрами поднимется большая масса их, и
перетирание состава будет происходить в более благоприятных условиях.
При малой высоте ребер большая часть шаров пройдет общей массой мимо
ребер, и измельчение состава будет незначительное. При излишне большой
высоте ребер они будут поднимать при вращении бочки большую массу шаров
и измельчаемого материала на значительную высоту, что вызовет
бесполезную трату энергии на вращение бочки.
При обработке состава бронзовыми шарами диаметром 13 мм наивыгоднейшая
высота ребер 50,8 мм. При обработке материала деревянными шарами,
диаметр которых равен от 20 до 50 мм, высота ребер должна быть больше
высоты ребер, указанной для бронзовых шаров. Вообще высота ребер в
бочках (кожаных, деревянных и железных) делается равной 3—4 диаметрам
шаров.
Расстояние между двумя смежными ребрами должно быть таким, чтобы в
промежутке между ними (в сегменте) могли поместиться весь измельчаемый
состав и все шары.
На практике для железных бочек диаметром около 1,1
м при бронзовых шарах предельную скорость вращения берут в 25— 26
об/мин., при деревянных шарах—около 30—35 об/мин.
Одним из существенных моментов нормальной работы шаровых мельниц
является правильный подбор размера и веса шаров. Эти размеры шаров
устанавливают только опытом.
На пороховых заводах измельчение материала производят либо бронзовыми
(10—15% олова) шарами с диаметром обычно 13—18 мм, либо шарами из
твердого дерева (самшит, бакаут), или из древесной массы (например
лигнастона) несколько большего диаметра (20— 50 мм). На некоторых
заводах за границей применяют для одновременной загрузки бронзовые шары
двух диаметров — половина шаров-диаметром 15 мм и половина 30 мм.
Через железный склепаный цилиндр (фиг. 32, а и 32,
б) проходит ось, внутри бочки обложенная деревом; наружные концы ее
расположены в подшипниках. На одном из концов оси расположены
шкивы—холостой и рабочий.
На внутренней поверхности бочки (на цилиндрических частях) укреплены
железные ребра (фиг. 33). Для загрузки и выгрузки бочка имеет на
цилиндрической поверхности люк, закрываемый глухой железной крышкой,
притягиваемой шарнирными (латунными или бронзовыми) болтами. Вместо
глухой крышки люк можно закрывать медной или алюминиевой крышкой с
отверстиями диаметром 4 — 5 мм, удерживающей шарики при высыпании
закладки.
Чтобы устранить распыловку сырья, обрабатываемого в бочке, последнюю
окружают фанерным или парусиновым кожухом, переднюю часть которого можно
открывать (фиг 34 и 35).
Бочки устанавливают в верхнем этаже мастерской или на возвышении (фиг.
36) и под ними располагают просеивательные приспособления (фиг. 37 и
38).
На нижней части железного кожуха мельниц, соединяемых с ситовым
устройством, укреплен холщевый рукав 7, над которым на двух тягах 2—2
подвешено сито 3, приводимое в качательное движение от привода при
помощи шатуна 4 и кривошипа. Вал кривошипа вращается от шкива,
соединенного со шкивом рабочего вала. Ниже сита имеется холщевый рукав
5, по которому измельченный и просеянный материал попадает в ларь 6.
Размеры железных бочек весьма разнообразны. Чаще всего встречаются
следующие размеры: а) диаметр бочки 1000 мм, высота 1100
загрузка угля или двойной смеси 80—84 кг, загрузка
бронзовых шаров 115—126 кг, 25—26 об/мин., время обработки 2—4 часа в
зависимости от сорта пороха; б) диаметр бочки 1120 мм, высота 1020 мм,
загрузка углем или двойной смесью 70 кг, загрузка бронзовых шаров 80 кг,
20—25 об/мин., время обработки 4—5 час.
При применении бакаутовых шаров время обработки повышается до 4—6 час. в
зависимости от сорта пороха при 24—30 об/мин.