En kulkvarn är en typ av kvarn som används för att mala eller blanda material för användning i mineralberedningsprocesser, färger, pyroteknik, keramik och selektiv lasersintring. Det fungerar enligt principen om stötar och nötning: storleksminskning görs genom att bollarna faller från nära toppen av skalet.
En kulkvarn består av ett ihåligt cylindriskt skal som roterar runt sin axel. Skalets axel kan vara antingen horisontell eller i en liten vinkel mot horisontalplanet. Den är delvis fylld med bollar. Slipmediet är kulorna, som kan vara gjorda av stål (kromstål), rostfritt stål, keramik eller gummi. Den inre ytan av det cylindriska skalet är vanligtvis fodrad med ett nötningsbeständigt material som manganstål eller gummifoder. Mindre slitage sker i gummifodrade kvarnar. Kvarnens längd är ungefär lika med dess diameter.
Den allmänna idén bakom kulkvarnen är gammal, men det var inte förrän den industriella revolutionen och uppfinningen av ångkraft som en effektiv kulfräsmaskin kunde byggas. Det rapporteras ha använts för att slipa flinta för keramik 1870
Arbetssätt
Vid kontinuerligt driven kulkvarn matas materialet som ska malas från vänster genom en 60 graders kon och produkten matas ut genom en 30 graders kon till höger. När skalet roterar lyfts kulorna upp på den stigande sidan av skalet och sedan faller de ner (eller faller ner på matningen), från nära toppen av skalet. På så sätt reduceras de fasta partiklarna mellan kulorna och marken i storlek genom stötar.
Ansökningar
Kulkvarnar används för att mala material som gruvmalm, kol, pigment och fältspat för keramik. Slipning kan utföras våt eller torr, men den förra utförs med låg hastighet. Kulkvarnar används ofta i vetenskapligt arbete för att minska partikelstorleken, eliminera agglomeration, ändra formen på partiklar, tillhandahålla mekanisk legering, blandning, framställning av pulver och ändra materialegenskaper.[2] En kulkvarn med öppen källkod har designats som kan tillverkas med en 3D-skrivare för några hundra dollar.[3] Den kan drivas både på nät för labbarbete och utanför nätet med solceller och ett batteri för fältarbete.[3] Blandning av sprängämnen är ett exempel på en applikation för gummikulor.[4] För system med flera komponenter har kulfräsning visat sig vara effektiv för att öka kemisk reaktivitet i fast tillstånd.[5] Dessutom har kulfräsning visat sig vara effektiv för produktion av amorfa material.[5] Det kan också vara användbart att separera gaser som väte och lagra dem i pulverform.[6][7]
