Методы механической классификации грубозернистых и дисперсных материалов

Разделение твердых зернистых материалов на классы по круп­ности кусков или зерен называется классификацией. Известны два основных вида классификации: механическая — разделение на си­тах и гидравлическая, основанная на различной скорости осаждения зерен разной крупности в водной или воздушной среде.

Процесс разделения сыпучих материалов на классы по крупно­сти путем просеивания через сита называется грохочением.

Вне зависимости от метода разделения, классификация пресле­дует две цели. При многостадийном измельчении отделяют зерна, достигшие заданных размеров, и подвергают дальнейшему измель­чению только более крупные зерна. Готовый же продукт разделя­ют на более узкие фракции для того, чтобы обеспечить получение плотного скелета путем подбора необходимых фракций.

Существуют три основных схемы рассева: 1) с последователь­ным выделением фракций от крупных к мелким; 2) то же, от мел­ких к крупным; 3) комбинированный. При использовании первой схемы крупность кусков уменьшается и, следовательно, уменьша­ется износ полотен сит, повышается точность рассева. Однако удаление мелких фракций на последних ступенях рассева значи­тельно увеличивает пыление, особенно при классификации дисперс­ных материалов. Применение второй схемы исключает этот недо­статок, но увеличивает износ полотен и понижает точность рассева.

Рассмотрим условия прохождения зерна через сито (рис. 3.10). Пусть зерно формы, близкой к сферической, движется по ситовому полотну со скоростью v. Диаметр отверстия сита D в несколько раз больше диаметра зерна d.

Рис. 3.10. Условия прохождения зерна через отверстия сита

Если принять траекторию движения центра тяжести зерна при прохождении через отверстие параболической, то его вертикальное перемещение y ко времени t можно описать уравнением параболы

y = gt²/2. (3.9)

Принимая y = 0,5d и x = D - 0,5d = vt, получаем

v = (D - 0,5d)/ t = (D - 0,5d) . (3.10)

Таким образом, возможность прохождения зерна через отвер­стие сита зависит от ряда условий: соотношения размеров зерна и отверстия, скорости движения зерна, формы зер­на и сечения отверстия, толщины ситового по­лотна и его живого сечения. Сделав ряд допуще­ний, можно определить вероятность прохождения зерна через отверстия.

Пусть зерно падает перпендикулярно ситу, отверстие сита прямоугольное, зерно попадает в отверстие, не касаясь стенок. При этих условиях возможность прохождения зерна через отверстие определяется неравенством:

P (D - d)/d ≥ 1, откуда D ≥ 2d. (3.11)

Качество просеивания зависит от ряда факторов, важнейшими из которых являются зерновой состав исходного материала, фор­ма зерен и влажность материала, наличие глинистых примесей, скорость прохождения материала через сито, форма и толщина сит.

Форма зерен в значительной степени определяется кристалли­ческой структурой минералов, от которой зависит наличие плоско­стей спайности. Например, глинистые минералы обычно имеют форму пластинок, т. е. развиты в двух измерениях. Пластинчатые зерна просеиваются труднее, так _;как им присуща способность вы­носиться в верхние слои материала, проходящего по полотну сита.

Процесс грохочения принято оценивать двумя показателями: производительностью Q — количеством поступающего на грохот исходного материала в единицу времени, и эффективностью грохо­чения Е —отношением массы материала, прошедшей через сито, к массе материала данной крупности, содержащейся в исходном материале:

E=(c-d/c) 100%, (3.12)

где с — содержание по массе зерен нижнего класса в продукте питания, %; d — то же, не прошедших сквозь сито, %.

При грохочении существенное значение имеет влажность мате­риала, в особенности при рассеве на ситах с мелкими отверстиями» Если при грохочении сухого мате­риала достигается некоторая точка отсева ɛ, то по мере увеличения влажности она постепенно по­нижается. На рис. 3.11 показана за­висимость точности отсева мелочи из дробленого известняка от содер­жания в нем влаги.

Рис. 3.11. Зависимость эффективности грохочения известняка от его влажности

При переработке нерудных строительных материалов применя­ют следующие виды грохочения: предварительное, при котором из исходной массы выделяется негабаритный материал, либо ма­териал, не требующий дробления; контрольное, применяемое для контроля крупности готового продукта и выделения отходов, зерна крупнее заданного размера возвращаются на повторное дробле­ние; окончательное — для разделения продукта на товарные фрак­ции.

Рабочей частью грохотов является просеивающая поверхность, которая может быть выполнена в виде сита — плетеной проволоч­ной сетки, решета — стального листа с отверстиями или колосни­ковой решетки. В последнее время в качестве просеивающей поверхности используют резиновые штампованные или литые ар­мированные листы — решета или сетки из резинового шнура — струнные сита. При грохочении материалов, склонных к налипанию, грохоты с такой рабочей частью имеют более высокую производи­тельность и эффективность грохочения, так как вследствие воз­буждения дополнительных колебаний в резине они почти не заби­ваются.

Грохоты характеризуются следующими конструктивными особенностями: 1) геометрической формой просеивающей поверхности и
конструкцией ее элементов; 2) расположением рабочего органа от­носительно горизонтальной плоскости; 3) характером движения
просеивающей поверхности.

По форме просеивающая поверхность выполняется плоской, цилиндрической, многогранной призматической («бурат»).

По расположению просеивающей поверхности грохоты разделя­ют на наклонные, в которых перемещение материала осуществля­ется главным образом за счет силы тяжести, и горизонтальные (или слабонаклонные), где движение материала обусловлено в основном механическим воздействием рабочего органа — подбрасы­ванием или проталкиванием зерен грохотимого материала.

По характеру движения рабочего органа все грохоты могут быть разделены на группы: неподвижные, качающиеся, вибрирую­щие, вращающиеся. Характер движения рабочей поверхности яв­ляется основным признаком для классификации грохотов. На рис. 3.12 показаны принципиальные схемы механических грохотов. В неподвижных грохотах (рис. 3.12 а) материал сползает по рабочей поверхности под действием силы тяжести. Угол колосников к горизонту для сухих материалов принимают —35° и уве­личивают при влажных породах или для пород с глинистыми вклю­чениями до 40°. В качающихся грохотах (рис. 3.12 б) рабочая поверхность совершает возвратно-поступательные движения, со­общаемые ей кривошипно-шатунным механизмом 2. Конструкции виброгрохотов весьма разнообразны. На рис. 3.12 в показан виб­рогрохот с инерционным приводом. Рабочий орган 4 на пружинах 1 совершает колебательные движения за счет центробежной силы, возбуждаемой дебалансами 2, установленными на валу 3. В вибро­грохотах с направленными колебаниями (рис. 3.12 г) просеиваю­щая поверхность 1 совершает колебательные движения под дейст­вием вибратора 2 с двойными дебалансами, вращающимися навст­речу друг другу.

Рис. 3.12. Принципиальные схемы механических грохотов: а – неподвижный; б – качающийся; в – с инерционным приводом; г – виброгрохот с направленными колебаниями; д – барабанный грохот

Вращательное движение цилиндрической рабочей поверхности
барабанного грохота (рис. 3.12 д) сообщают приводные ролики
2. Материал, находящийся внутри барабана, движется по сложной
прерывистой винтовой траектории и сортируется последовательно
от мелкого к крупному. Разновидностью барабанного грохота является сито-бурат, рабочая поверхность которого выполнена в виде
многогранника.

Date: 2015-10-21; view: 1592; Нарушение авторских прав