Основні закономірності механічної класифікації зернистих матеріалів.

У виробництві будівельних матеріалів механічне сортування займає провідне місце. При грохоченні розділення на класи за крупністю (фракції) здійснюється шляхом просіювання сипкого матеріалу через одне або декілька сит. Матеріал, що пройшов крізь дане сито, але не пройшов крізь сито з меншими отворами, називається фракцією. Розміри зерен, обмежені розмірами отворів верхнього та нижнього сита, визначають фракцію зерен.

Розділення по фракціям можна здійснювати 3-ма способами:

- Грохотами – примусове – набір сит;

- Стрічковим – під дією власної ваги – від мілкого до крупного;

- Комбінованим;

У технологічному процесі виробництва будівельних матеріалів розрізняють такі види сортування:

- Попереднє – для виділення з гірської маси мілких кусків, що не потребують сортування, або для відокремлення завеликих шматків;

- Проміжне – для розподілення матеріалу за різними стадіями дроблення;

- Остаточне – для розділення матеріалу на товарні фракції.

Основна кількість кам’яних матеріалів сортується механічним способом на грохотах – машинах, що забезпечують відносний рух сипкої суміші за робочою поверхнею.

За характером дії грохоти розділяють на рухомі та нерухомі. У нерухомих грохотах матеріал рухається за просіювальною поверхнею під дією сили тяжіння, для чого грохот встановлюють під кутом, що перевищує кут тертя матеріалу об сито, застосовуються для попереднього відокремлення над крупних кусків перед дробленням. Більшість грохотів – рухомі. Розділяються на барабанні, валкові, вібраційні (інерційні, само балансні), граційні, хитні грохоти.

За даними ситового аналізу можна побудувати криві розподілу. На осі абсцис послідовно відкладають розміри зерен за фракціями, на осі ординат – їх масу у %. Крива розподілу визначає гранулометричний склад сипкого матеріалу. При виробництві будівельних матеріалів до гранулометричного складу матеріалу (найчастіше заповнювача) висуваються вимоги стосовно щільності, що залежить від упаковки зерен.

Умови просіювання:

швидкість v, розмір зерна d, розмір отвору D.

– ступінь трудності грохочення. Для підвищення продуктивності просіювання сітка сита повинна бути прямокутною. d/D=0,7-0,8.

ймовірність проходження зерна крізь сито:

 

номер сита, крізь яке зерно точно пройде

Закономірність механічної кінетики грохочення:

, де Е – ефективність грохочення, К – коефіцієнт грохочення, τ – час грохочення, n – показник відносної швидкості.

c – вміст зерен нижнього класу у вихідному матеріалі.

відносний вміст зерен нижнього класу, що залишається на решітці, де А – маса проби, яку необхідно просіяти - маса проби після просіювання

 

2. Масообмінні процеси. Закономірності Фіка.

Пр и молекулярній дифузії молекули дифундуючої речовини переходять через поверхню розділу фаз в обох напрямках, що відбувається в результаті того, що траєкторія руху молекул має суто випадковий характер і не залежить від концентрації речовини. Загальне число молекул розподіленої речовини, які рухаються з боку області високої концентрації більше ніж з боку низької концентрації, то результатом дифузії буде перенесення молекул речовини в область низької концентрації. Процес масообміну буде відбуватись до тих пір, поки не настане рівновага, тобто такий стан системи, коли кількість молекул перенесених з однієї фози в іншу буде рівна. Крім концентрації істотний вплив на кінетику процесу масопередачі мають: природа фаз, їх агрегатний стан, гідродинамічні умови руху фаз. Процес масообміну може здійснюватися при різному відносному русі взаємодіючих фаз. За напрямком їх відносного руху розрізняють: прямоток, протитечію, перехресний і змішаний потік. При прямоточному русі фаз вздовж поверхні їх розподілу відбувається прцес масообміну.

Перший закон Фіка. Молекулярна дифузія відбувається в газах, рідинах (при відсутності конвективного руху), а також в твердих тілах в результаті хаотичного («теплового») руху молекул. Якщо в системі є області з високою і низькою концентраціями будь-якої речовини, то при відсутності протидіючих сил концентрації в зазначених областях прагнуть вирівняти. Кінетика такого перенесення речовини підпорядковується першому закону Фіка, аналогічного закону теплопровідності, , де dG-кількість речовини; - градієнт концентрації в напрямку дифузійного потоку; dF - площа контакту фаз; - час дифузії; D - коефіцієнт дифузії.

Другий закон Фіка. Диференціальне рівняння молекулярної дифузії

або

 

3. Виготовлення виробів методом напівсухого пресування.

Напівсухе пресування: передбачає пресування виробів з сипких порошкоподібних мас (прес-порошку) вологістю 8...12% під великим тиском (15...40 МПа). Різновидом його є сухий спосіб, що передбачає пресування керамічних порошків вологістю 2...8%.

За напівсухим способом виробництва глину спочатку подрібню­ють і підсушують до вологості 6...8%, потім подрібнюють у дезінтеграторах, просіюють, зволожують порошок парою до потрібної вологості і ретельно перемішу­ють у глинозмішувачі.

Напівсухе пресування широко застосовується при виготовленні пласких тонкостінних виробів (плиток), а також для виробництва керамічної цегли і порожнистих каменів.

Цей спосіб має ряд переваг порівняно з пластичним формуванням, а саме: відкривається можливість використання малопластичних глин, більшої кількості спіснювальних добавок (золи, шлаку, відходів вуглезбагачення); відформовані вироби мають більш точні розміри і правильну геометричну форму; виключається з технологічного циклу складний та тривалий процес сушіння перед випалюванням, скорочується тривалість всього технологічного циклу майже вдвічі, зменшується потреба у виробничих площах і кількості працівників.

Пресування виробів відбувається в індивідуальних пресформах на пресах різних конструкцій: колінно-важільних, ротаційних і гідравлічних. Оптимальна величина пресового тиску залежить від виду сировини.

До недоліків напівсухого пресування треба віднести необхідність використання більш складного пресового обладнання, підвищеної температури випалю­вання виробів та висококваліфікованого обслуговування. Крім того, цегла напів­сухого пресування має меншу морозостійкість.

Білет 12

Рушійна сила процесу і інтенсивність його протікання.

Всі основні процеси (гідродинамічні, теплові, масообмінні, механічні) можуть протікати тільки під дією рушійної сили, яка для гідромеханічних процесів визначається різницею тисків, теплообмінних - різницею температур, масообмінних - різницею концентрацій. Ці кінетичні закономірності можуть бути сформульовані у вигляді закону: швидкість процесу прямо пропорційна рушійній силі і обернено пропорційна опору. Отже, рівняння процесу може бути виражене: ,де М - величина, що характеризує кінцевий результат процесу; D - величина, що характеризує рушійну силу процесу; т - час; А - величина, що характеризує робочий параметр даного процесу, апарату; k-коефіцієнт пропорційності, що характеризує швидкість процесу. Якщо наведене рівняння записати у вигляді , то k можна розглядати як коефіцієнт, що характеризує інтенсивність процесу. Інтенсивність протікання будь-якого процесу завжди пропорційна його рушійній силі D і обернено пропорційна опору і може бути виражена: . Наведені рівняння дозволяють встановити основні параметри: величину площі, об’єму, різниці температур, тиску, що забезпечує протікання даного процесу. Ці залежності дозволяють визначити також основні параметри апаратів, машин для здійснення зазначених процесів.

2.Вплив зовнішнього середовища на подріб твердих матер. Дослідженнями академіка Ребіндера та його наступників встановлено, що міцність твердого тіла може змінюватися в результаті фізико-хімічної дії зовнішнього середовища. Процес руйнування та деформації твердого тіла значно полегшується, якщо ввести в оточуюче середовище поверхнево-активну речовину ПАР. ПАР називаються речовини, молекули яких адсорбуються поверхнею даного твердого тіла та знижують його поверхневу енергію. Процеси деформації та руйнування завжди зводяться до виникнення та розвитку нових поверхонь на межі з навколишнім середовищем.