Основні характеристики та властивості вантажів

Гранулометричний склад. Гранулометричний склад сипкого вантажу характеризує кількісний розподіл часток (кусків) за крупністю. Крупність визначається найбільшими лінійними розмірами часток вантажу. Для визначення гранулометричного розподілу складу з маси сипкого вантажу беруть пробу потрібного обсягу у різних частинах штабелю.

Гранулометричний склад взятої проби визначається методом просіювання сипкого вантажу через ряд сит, отвори яких поступово збільшуються. Частина проби, яка пройшла через сито, називається виходом знизу, а частина, як залишається на ситі, - виходом зверху. За даними ситового аналізу будують графік, який характеризує склад сипкого вантажу за крупністю кусків.

За відносністю розмірів кусків сипкі вантажі поділяються на рядові та сортовані. До рядових відносяться ті, у яких розмір найбільшого куска перевищує розмір найменшого більш ніж у 2,5 рази. Якщо вказане співвідношення дорівнює чи менше 2,5 то вантажі відносять до сортованих.

Розмір типового куску рядового вантажу визначається за формулою:

 

(1.1)

 

Розмір типового куску сортованого вантажу визначається за формулою:

 

(1.2)

 

Зернисті, порошкоподібні та пиловидні вантажі носять назву дрібнофракційних.

Класифікацію вантажів за крупністю кусків (часток) наведено у таблиці 1.1.

 

 

Таблиця 1.1 - Класифікація вантажів за крупністю кусків

 

Найменування фракції	Розмір типового куску, мм
Особливо крупнокускові	a’ > 400
Крупнокускові	160 < a’ ≤ 400
Середньокускові	60 < a’ ≤ 160
Дрібнокускові	10 < a’ ≤ 60
Грубозернисті	2 < a’ ≤ 10
Дрібнозернисті	0,5 < a’ ≤ 2
Порошкоподібні	0,05 < a’ ≤ 0,5
Пиловидні	a’ ≤ 0,05

Вологість. Вологість сипкого вантажу визначається просушуванням проби проби при t = 10 5°С з періодичним її зважуванням. Просушування продовжується до тих пір, поки у пробі не наступить сталість мас.

Вологість знаходять за формулою:

 

(1.3)

 

де та – маса порції проби до та після просушування.

Волога, яка виходить при просушуванні, складається з внутрішньої вологи, яка вбирається частками сипкого вантажу з навколишньої атмосфери (гігроскопічна волога) та зовнішньої, яка вкриває частки сипкого вантажу у виді плівки (плівкова та молекулярна волога) та заповнює пори, простір між частками (гравітаційна та вільна волога).

За цією властивістю вантажі підрозділяються на: повітряно-сухі (природної вологості), які не містять зовнішньої вологи; вогкі, які містять плівкову вологу; вологі, які містять гравітаційну вологу.

За ступенем зволоження сипкі вантажі поділяються на вологі (мокрі, вогкі) та природної вологості (повітряно-сухі).

Сипкість. Сипкість вантажів характеризується часом висипання вантажу через конусоподібну воронку. За властивостями сипкі вантажі поділяються на добресипкі та поганосипкі (зв’язні), тобто які мають внутрішні зв’язки між частками.

Зв’язні вантажі створюють вертикальний укіс обмеженої висоти. Добресипкі вантажі вертикального укосу не створюють.

До зв’язних відносяться, як правило, матеріали, які містять фракції менш 2 мм та мають вологість більш 2%, а до незв’язних – щебінь, галька та інші матеріали з крупністю зерен 2 мм та більш, а також пісок з крупністю зерен до 2 мм та вологістю до 2%.

Зовнішнє тертя. Опір сипких вантажів переміщенню відносно поверхні твердих тіл, який спричиняється силою тертя, характеризується коефіцієнтом зовнішнього тертя

Властивості сипких вантажів наведені у таблиці 1.2.

 

Таблиця 1.2 - Властивості сипких вантажів

Сипкий вантаж	Матеріал	Коефіцієнт зовнішнього тертя, f
Вугілля кам’яне	сталь дерево бетон	0,29...0,84 0,84...1,0 0,5...0,9
Торф сухий	сталь дерево бетон	0,45...0,25 0,35...0,8 0,27...0,8
Кокс	сталь дерево бетон	0,47...0,55 0,83...1,0 0,84...1,0
Руда	сталь	0,57...0,84
Цемент	сталь дерево резина бетон	0,3...0,65 0,3...0,4 0,64 0,58
Глина волога	сталь	0,75...1,0
Пісок сухий	сталь резина бетон	0,32...0,8 0,46...0,56 0,58...0,84
Земля формова	сталь резина	0,46...0,71 0,46...0,61
Земля ґрунтова волога	сталь	0,75...1,0
Гравій	сталь	0,75...1,0
Бут	сталь бетон	0,58...0,84 0,84

Об’ємна маса. Об’ємною масою або насипною щільністю сипкого вантажу називається маса речовини, яка міститься у одиниці об’єму, який займає цій вантаж. Розрізняють об’ємну масу при вільній насипці вантажу та ущільненого сипкого вантажу.

За об’ємною масою насипні вантажі поділяються на легкі (γ < 0,6 т/м³), середні (0,6 < γ ≤ 1,1 т/м³), важкі (1,1< γ ≤ 2 т/м³) та особливо важкі (γ > 2 т/м³).

Об’ємна маса вантажу приймається за додатком В.

Абразивність. Сипкі вантажі (руда, боксит, вугілля та ін.), які стирають стінки лотків, робочі органи затворів та ін., називають абразивними. Абразивність вантажу залежить від твердості його часток, для якої встановлена 10-бальна шкала оцінки (наприклад: гіпс, кам'яна сіль – 2; вапняковий шпат – 3; залізо – 4; апатит – 5; кварц - 7).

Деякі вантажі, наприклад, вугілля – мають властивість стирання внаслідок гостроти кромок, а не абразивності.

Корозійність. Вологі сипкі вантажі (зола, пісок та ін.) та деякі сухі (сіль поварена, селітра аміачна та ін.), які хімічно взаємодіють з матеріалом стінок та які викликають їх корозію, називають корозійними.

Крихкість. До крихких відносяться вантажі, частини яких легко руйнуються (подрібнюються) у процесі переміщення (наприклад: кокс, антрацит та ін.).

Самозаймистість. Це властивість деяких сипких вантажів займатися під дією тепла, яке виділяється при протіканні в них хімічних процесів (до цих вантажів відносять вологе вугілля, сірку).

Вибухонебезпечність. До вибухонебезпечних відносять вантажі, що виділяють пил, яка здатен вибухати (вугілля, борошно), а також вантажі, які створюють вибухові суміші з іншими матеріалами (селітра, бертолетова сіль).

Гігроскопічність. Вантажі, які схильні вбирати атмосферну вологу (сіль поварена, суперфосфат), носять назву гігроскопічних.

Отруйність. До шкідливих для здоров’я обслуговуючого персоналу на вантажних операціях належать не тільки отруйні, але й вантажі, пил яких здатен викликати захворювання очей, органів дихання та нервової системи (вапно, цемент).

Злежуваність. Деякі вантажі втрачають рухомість при тривалому зберіганні – злежуються (наприклад, глина, цемент, вологий пісок, кам’яна сіль та ін.).

Змерзнення. При низькій температурі навколишнього середовища перевезення та зберігання вологих вантажів супроводжується змерзанням. Вантажі мають межу вологості, нижче якої змерзання виключається (наприклад, пісок – 1…1,2%; щебінь – 2%; кам’яне вугілля – 4…5%; буре вугілля – 18…30%; агломерат, концентрати, вапняк, гравій – 2%).

Сводоутворювання. Закупорка отворів бункерів може статися внаслідок сводоутворювання (рисунок 1.1).

 

 

Рисунок 1.1 - Сводоутворювання кускових (а) та зв’язних (б) вантажів

 

Для усунення сводоутворювання добресипких вантажів необхідно виконання умови

 

, (1.4)

 

Для усунення сводооутворювання зв’язних сипких вантажів гідравлічний радіус найбільшого випускного отвору повинен перевищувати гідравлічний радіус найбільшого сводоутворюючого отвору.

Липкість. Вологі дрібнофракційні вантажі прилипають до стінок рухомого складу, бункерів та ін. у результаті молекулярної взаємодії плівок рідини, яка вкриває частини сипкого вантажу, з матеріалами стінок. Деякі сухі вантажі володіють властивостями липкості (крейда липне до дерева, сірка – до сталі).

Рухливість вантажу характеризує кут природного укосу – найбільший кут, який може утворити вільна поверхня штабелю вантажу з горизонтальною площиною [1].