Процесс измельчения в вибрационных мельницах

Вибрационные мельницы (ВМ) относятся к агрегатам для сверхтонкого помола. ВМ целесообразно применять в тех случаях, когда требуется получать готовый продукт с размером менее 10 мкм, в этом случае эффективность ВМ в 25-30 раз выше, чем шаровых барабанных.

ВМ применяют как для сухого, так и для мокрого измельчения. Они могут работать в периодическом режиме, открытом и замкнутом циклах измельчения; одно-, двух-, трех- и четырехстадийном измельчении.

Измельчение в ВМ осуществляется методом раздавливания и истирания в цилиндрическом барабане, заполненном на 80 % мелющими телами, совершающими круговое движение под действием вибрационных нагрузок.

В зависимости от конструкции привода и траектории движения барабана ВМ подразделяют на две основные группы: инерционные и гирационные.

На рис. 3.56 представлены схемы инерционной (рис. 3.56, а) и гирационной (рис. 3.56, б) вибрационных мельниц.

Инерционная ВМ состоит из корпуса 1, заполненного мелю­щими телами 2. Корпус установлен на пружинах 4. По оси корпуса в подшипниках установлен дебалансный вал 3. При вращении дебалансного вала 3 каждая точка, принадлежащая корпусу 1 ВМ, совершает качательное движение по эллиптической траектории. При этом мелющие тела 2 оказывают интенсивное воз­действие на частицы материала и измельчают его. Измельчающие нагрузки осуществляются небольшими по величине импульсами при большой частоте, достигающей 50 Гц. В процессе работы ВМ шары и материал вращаются в сторону, противоположную направлению вращения дебалансного вала. Интенсивность движения мелющих тел зависит от величины коэффициента трения между шарами и футеровкой. Поэтому футеровку внутренней поверхности барабана ВМ зачастую выполняют резиновой.

Рис. 3.56. Схемы вибрационных мельниц:

а) - инерционная; б) - гирационная; 1 - корпус; 2 - мелющие тела; 3 - дебалансный вал; 4 - пружины; 5 - эксцентриковый вал; 6 -противовесы.

В отличие от инерционной траектория движения корпуса гирационной мельницы круговая с радиусом, равным эксцентриситету е (рис. 3.56, б). Ввиду значительных нагрузок на фундамент на эксцентриковом валу 5 гирационной мельницы устанавливают противовесы 6. Однако, в процессе работы, ввиду износа мелющих тел 2 условия равновесия не выполняются, в связи с чем опоры мельницы воспринимают значительные динамические нагрузки, что приводит к авариям. По этой причине гирационные мельницы не нашли широкого распространения.

В последнее время ВМ нашли широкое применение при домоле цемента с целью повышения его активности. Например, цемент с удельной поверхностью 300 м²/кг марки 400 домалывают в ВМ до удельной поверхности 500-600 м²/кг и тем самым повышают его марочность до 500 и 600.

ВМ открытого цикла измельчения непрерывного действия, которая используется для домола цемента:

Мельница состоит из цилиндрического корпуса 1, устанавли­ваемого на пружинах и снабженного загрузочным 2 и разгру­зочным 8 патрубками. Барабан мельницы разделен перфориро­ванными перегородками 4 и б на три камеры, соответственно, камеру 3 грубого помола, в которой размещены мелющие тела наибольшего диаметра, камеру 5 среднего помола, мелющие тела в которой имеют диаметр меньше, чем в камере 3 и камеру 7 тонкого помола, в которой помещены мелющие тела диамет­ром 3-5 мм.

Рис. 3.57. Схема трехкамерной вибромельницы:

1 - корпус; 2,8- загрузочный и разгрузочный патрубки; 3,5, 7 - камеры; 4, 6 - перфорированные перегородки; 9 - дебалансный вал.

Процесс измельчения осуществляется следующим образом. После включения привода дебалансный вал 9 вращается, вызывая колебательные движения корпуса 4 и мелющих тел. В загрузочный патрубок 2 подается материал с размером частиц 0,1 мм и меньше. Частицы материала попадают под воздействие мелющих тел в камере 3 грубого помола, в результате чего их размер уменьшается до 0,07-0,08 мм. Далее частицы попадают в камеру 5 среднего помола, где на них воздействует большее количество мелющих тел, т. к. их диаметр меньше, происходит измельчение частиц до размера 0,04-0,05 мм, в камере 7 тонкого помола частицы измельчаются до размера менее 0,03 мм и выходят из мельницы через патрубок 8.

В процессе измельчения температура мелющих тел повышается до 100-150 °С, материала до 90-110 °С, корпуса (с металлической футеровкой) до 100-120 °С.

С целью охлаждения мелющих тел, материала и корпуса мельницу вентилируют.

На эффективность процесса измельчения наибольшее влияние оказывают частота и амплитуда колебаний, масса и размер мелющих тел, крупность исходного материала, режим вентиляции мельницы.

Характер движения мелющих тел и интенсивность процесса измельчения зависят от режима работы ВМ. Различают следующие режимы: дорезонансный, резонансный и зарезонансный.

В резонансном режиме можно выделить пять зон, различающихся характером движения мелющих тел. В зоне 1 (рис. 3.58, а), приле­гающей к внутренней стенке помольной камеры, шары совершают циркуляционное движение с угловой скоростью а>ц и вращаются

вокруг своего центра тяжести в разные стороны со скоростью а>ш. В этой зоне происходит наиболее интенсивное измельчение материала при взаимодействии «мелющее тело-материал-внутренняя стенка помольной камеры». Скорость циркуляции б)ц загрузки зависит от частоты и амплитуды колебаний помольной камеры, при этом на­правление угловой скорости дебалансов сод противоположно на­правлению циркуляции загрузки ф.

В зоне 2 мелющие тела вращаются хаотично относительно своих центров тяжести и циркулируют со скоростью, близкой к со. Истирание материала в этой зоне меньше, чем в зоне /.

Рис. 3.58. Характер движения мелющих тел в поперечном сече­нии ВМ при различных режимах ее работы:

а) — зарезонансный; 6) — резонансный; в) — дорезонансный; 7-5 зоны движения мелющих тел.

В зоне 3 происходит ударно-истирающее измельчение мате­риала, а в зоне 4 - ударное.

Верхняя поверхность загрузки располагается под углом а. Наклон поверхности загрузки направлен навстречу направле­нию вращения дебалансов. Величина угла а зависит от ампли­туды и частоты колебаний помольной камеры.

Чем больше а, тем с большей скоростью и ударным им­пульсом шары сталкиваются между собой в зонах 3 и 4, тем выше эффективность процесса измельчения.

В центральной части загрузки наблюдается характерная застойная зона 5, в которой эффективность процесса измель­чения минимальная, материал в этой зоне практически не из­мельчается.

При зарезонансном режиме работы ВМ измельчение мате­риала происходит за счет: истирания между мелющими телами и внутренней поверхностью помольной камеры; истирания ме­жду мелющими телами, вращающимися вокруг своего центра тяжести; высокочастотного ударного воздействия с малыми ам­плитудами на материал, находящийся между мелющими телами.

При резонансном режиме (рис. 3.58, б) работы ВМ движение шаров по всему сечению камеры помола однообразно. Враща­тельное движение шаров вокруг центров тяжести отсутствует. Ударные импульсы передаются от стенки помольной камеры через слой шаров, контактирующий с ней на последующие слои шаров. Режим движения характеризуется большими амплитуда­ми колебаний шаров, значительно превышающими амплитуды колебаний при зарезонансном режиме. Резонансный режим це­лесообразно использовать при грубом помоле материала. Про­цесс измельчения материала при резонансном режиме осущест­вляется в основном за счет ударных воздействий шаров.

В дорезонансном режиме (рис. 3.58, в) работы шаровая за­грузка вращается в ту же сторону, что и дебаланс. Движение шаров по всему сечению помольной камеры однообразно. Цир­куляция загрузки происходит с меньшими скоростями, чем при резонансном режиме работы.

Рис. 3.59. Экспериментальные зависимости линейной скорости Зш движения шаров от частоты вращения сод дебаланса (в зарезо-нансном режиме):

1, 2,3,4 - масса дебаланса, соответственно, 0,36 кг; 0,54 кг; 0,9 кг; 1,26 кг; 5,6- коэффициент загрузки, соответственно, 0,7; 0,9.

Вследствие этого дорезонансный режим работы ВМ может быть рекомендован для грубого помола, либо для помола мяг­ких материалов.

Из графиков (рис. 3,59) следует, что на скорость Зш цирку­ляции шаров наряду с частотой вращения дебаланса влияет ко­эффициент загрузки помольной камеры шарами. С увеличением массы дебаланса и массы загрузки скорость циркуляции мелю­щих тел в зарезонансном режиме работы возрастает.

Установлено, что на скорость циркуляции шаров влияет ам­плитуда колебаний помольной камеры (рис. 3.60, а) и частота вращения дебаланса. Например, с увеличением а с 2 до 3,5 мм, Зш возрастает с 2 до 7 м/с при частоте вращения дебаланса, равной 30 с"1, а при увеличении частоты вращения дебаланса с 22 с"1 до 35 с"1 и амплитуде, равной 2 мм, скорость циркуляции возрастает с 0,1 до 3,2 м/с (рис. 3.60, а).

На величину угла а наклона поверхности загрузки оказыва­ют влияние как частота п вращения дебаланса, так и его масса (рис. 3.57, б). Например, с увеличением частоты вращения деба-

ланса с 26 с"1 до 35 с"1 угол а наклона поверхности загрузки возрастает с 7 до 24° (рис. 3.57, б, 1). V.м/с

17 20 23 26^29 32 35п с-'

д '

Рис. 3.60. Экспериментальные зависимости влияния амплитуды колебаний на скорость Зш циркуляции шаров и частоты враще­ния п дебаланса на угол а наклона поверхности загрузки:

а) - Зш = f(a); б) - а - f(n); а) - 1, 2, 3, 4 - частота вращения деба­ланса, соответственно, 22 с"1; 26 с"1; 30 с"1; 35 с"1; б) - 1, 2, 3 - масса дебаланса, соответственно, 0,54 кг; 0,9 кг; 1,26 кг.

Наибольшая эффективность процесса измельчения достига­ется при зарезонансном режиме работы ВМ. Это объясняется тем, что при зарезонансном режиме мелющие тела перемещают­ся с максимальной интенсивностью, при этом часть мелющих тел работает в ударном режиме измельчения, часть в истираю­щем и раздавливающем, а объем застойной зоны минимальный.

Расчет вибромелънщ. На рис. 3.61 представлена расчетная схема вибромельницы.

Рис. 3.61. Расчетная схема вибромельницы

 

3.4.8. Процесс помола в струйных мельницах

Установлено, что технологические свойства строительных материалов и качество изделий во многом определяются разме­ром частиц. Например, прочность цементного камня пропор­циональна содержанию в цементе частиц размером 5-25 мкм, а ранние сроки схватывания определяются содержанием в цемен­те частиц размером менее 3 мкм. Чем меньше размер частиц ме­ла, пигмента, тем качественнее окраска ими пластмассовых из­делий. От размера частиц шликера зависит качество керамиче­ской плитки и т. п.

Для получения материалов с размером частиц менее 5 мкм рекомендуются и используются струйные мельницы.

Измельчение материалов в струйных мельницах осуществля­ется ударом, истиранием при столкновении частиц друг с дру­гом или об отражательные плиты при движении в потоке воз­душной струи со скоростью, в дальнейших случаях превышаю­щей скорость звука.

Струйные мельницы применяются при помоле мела, мрамо­ра, кварца, сухой глины, пигментов и домоле цемента.

В зависимости от вида используемого энергоносителя они бывают: воздухоструйные, которые работают на сжатом возду­хе; пароструйные, работают на перегретом паре; газоструйные, работают на инертном газе.

В промышленности строительных материалов применяют воздухоструйные мельницы.

В зависимости от конструкции помольной камеры струйные мельницы подразделяются на мельницы: с вертикальной труб­чатой помольной камерой (рис. 3.63) - рекомендуются для по­лучения материалов с размером частиц менее 1 мкм; с плоской помольной камерой (рис. 3.64) - рекомендуются для получения материалов с размером частиц менее 10 мкм; с противоточной помольной камерой (рис. 3.65) - рекомендуются для получения материалов с размером частиц менее 60 мкм.

Рис. 3.63. Струйная мельница с вертикальной трубчатой помоль­ной камерой:

1 - загрузочный бункер; 2 - трубопровод подачи материала; 3, 5 - тру­бопровод подачи сжатого воздуха; 4 - диффузор; б - размольная плита с соплами; 7 — труба; 8, 9 — внутренняя и наружная стенки трубной камеры; 10 - жалюзи; 11 — трубопровод отвода измельчённого мате­риала; 12 — коллектор.

Процесс измельчения материала в струйной мельнице с верти­кальной трубчатой камерой осуществляется следующим образом.

Сжатый воздух давлением 0,6-0,9 МПа по трубопроводу 5 одновременно подаётся в коллектор 11 под размольную плиту 6 и по трубопроводу 3 в диффузор 4. Измельчаемый материал с размером частиц 3-5 мм из бункера 1 поступает в приёмный тру­бопровод 2. При истечении струи воздуха перед диффузором и создаётся разрежение, вследствие чего измельчаемый материал затягивается в диффузор, и подхватывается струей сжатого воз­духа и со скоростью до 200 м/с направляется на размольную плиту 6. Размольная плита 6 снабжена двумя рядами сопел, оси которых перекрещиваются над плитой. Скорость воздуха, выхо­дящего из этих сопел, также достигает 200 м/с.

Разрушение частиц материала происходит в зоне пересечения струи воздуха на размольной плите б за счёт их соударения, далее измельчаемые частицы подхватываются потоком воздуха и посту­пают в вертикальную трубу 7. Под действием центробежной силы крупные частицы придавливаются к наружной части 9 трубы 7, менее крупные - к внутренней 8. В зонах А и Б при повороте ско­рость резко снижается и частицы из них возвращаются назад, по­падая под струи сжатого воздуха над размольной плитой б, а дру­гая часть, преодолев зону Б, падает вниз, с исходным материалом и также попадает в зону измельчения над плитой 6.

Мелкие частицы измельчаемого материала, движущиеся вдоль внутренней части 8 помольной камеры 7, засасываются через жалюзийные решётки 10 и через трубопровод 11 поступа­ют в сепаратор и систему очистки - циклон, фильтр.

Производительность мельницы и тонкость помола материала зависят от крупности частиц исходного материала, расхода и давления сжатого воздуха. Регулирование тонкости помола, кроме изменением давления сжатого воздуха, осуществляется изменением ширины щелей в жалюзийной решётке 10. Такую конструкцию мельницы используют для помола мягких неабра­зивных материалов, т. к. помольная камера, особенно в зонах А и Б, подвергается интенсивному износу.

На рис. 3.64 представлена схема струйной мельницы с пло­ской кольцевой помольной камерой.

 

 

Процесс измельчения в этой мельнице осуществляется сле­дующим образом. Сжатый воздух давлением 0,6-0,9 МПа по трубопроводу 1 подаётся в кольцевой коллектор 2. По всему пе­риметру коллектора 2 в его внутренней части установлены со­пла 3 с диаметром отверстий 2-3 мм.

Струи выходящего из сопла 3 воздуха перекрещиваются. Че­рез патрубок 9 в помольную камеру 4 подаётся измельчаемый материал с размером частиц до 5 мм. Частицы захватываются струями воздуха, соударяются между собой и измельчаются. При этом поток воздуха и частиц закручивается вокруг верти­кальной оси мельницы. Патрубок 8 соединён с сепаратором, а он, в свою очередь, с циклоном, фильтром и вентилятором. В трубе 5 мельницы создаётся разрежение. Вследствие этого час­тицы измельчаемого материала по винтовой траектории пере­мещаются вниз. Крупные частицы под действием центробежной силы отбрасываются к внутренней поверхности трубы 5. Вслед­ствие трения скорость их гасится, и они выпадают в бункер б, мелкие через трубу 7 вместе с воздушным потоком через трубу 8 поступают в сепаратор и далее осаждаются в циклоне и фильтре, а крупные падают вниз в бункер б.

Регулирование производительности и тонкости помола осу­ществляется изменением режима работы сепаратора и давлени­ем рабочего агента, в данном случае - сжатого воздуха.

Наибольшее распространение в промышленности строитель­ных материалов при помоле мела, пигментов, мрамора, талька, глины получила струйная противоточная мельница. Она состоит (рис. 3.65) из цилиндрической помольной камеры 1, на оси ко­торой, друг напротив друга, установлены разгонные трубки 4 и сопла 3 для подачи сжатого воздуха. Помольная камера 1 пат­рубком 6 соединена с сепаратором, циклоном, фильтром.

 

 

Рис. 3.64. Струйная мельница с плоской помольной камерой:

/ - трубопровод подвода сжатого воздуха; 2 - коллектор; 3 - сопла; 4 - помольная кольцевая камера; 5 - осадительная камера; 6 — бункер крупки; 7 -труба отвода мелкой фракции; 8 - присоединительная труба к сепаратору; 9 — подача измель­чаемого материала.

 

 

Рис. 3.65. Противоточная струйная мельница:

1 - помольная камера; 2 — загрузочная камера; 3 - сопло сжатого воз­духа; 4 - разгонная трубка; 5 - бункер исходного материала; б - тру­бопровод для отвода измельчённого материала.

Мельница работает следующим образом. При включенном вентиляторе в помольной камере 1 создаётся разряжение.

Сжатый воздух через сопло 3 подаётся в диффузор 8 разгон­ной трубки 4 (одновременно с обеих сторон), при этом в загру­зочной камере 2 создаётся разрежение, измельчаемый материал с размером частиц до 15 мм из бункера 5 засыпается в разгон­ную трубку 4, где увлекается воздушным потоком и со скоро­стью, близкой к сверхзвуковой, вылетает навстречу потоку, вы­ходящему из противоположной разгонной трубки.

Потоки частиц сталкиваются между собой. В результате про­исходит измельчение частиц за счёт их соударения и истирания. Измельчённый материал по трубе 6 поступает в сепаратор, от­куда крупка возвращается в бункер 5 на доизмельчение, а гото­вый продукт улавливается в циклонах и фильтре.

Регулирование производительности и тонкости помола мате­риала осуществляется изменением давления и расходом сжатого воздуха, изменением расстояния / между торцами разгонных трубок 4, изменением режима работы сепаратора.

Производительность струйной противоточной мельницы дости­гает 300 т/ч. Тонкость помола частиц менее 80 мкм. Однако эконо­мически целесообразно использовать мельницу производительно­стью 0,5-2,0 т/ч, тонкость помола частиц менее 50 мкм.

Эффективность процесса измельчения в струйных противо-точных мельницах зависит от точности центровки встречных потоков измельчаемого материала. Если оси потоков не совпа­дают, то часть потока ударяется по разгонной трубке, разрушая её в течение нескольких часов работы. При этом тонкость помо­ла материала закрупчивается, производительность по данной крупности готового продукта резко снижается.

Основным узлом любой струйной мельницы является эжек­тор, в котором происходит смешивание и обмен энергией двух потоков: энергоносителя и измельчаемого материала, формиру­ется единый двухфазный поток, движение полидисперсных час­тиц в котором представляет особый интерес. Мелкие частицы измельчаемого материала движутся по линиям тока рабочего агента, крупные под влиянием сил инерции смещаются по от­ношению к этим линиям. В процессе столкновения частицы об­мениваются между собой импульсом энергии и изменяют на­правление своего движения.

Разрушение при ударе определяется скоростью движения в момент столкновения и происходит вследствие распространения в теле продольных и поперечных ударных волн, их отражения от свободных поверхностей и интерференции. Разрушение час­тиц происходит в основном за счет возникновения поперечных растягивающих напряжений, создающих предельные нагрузки в месте концентрации напряжений. В результате этого образуются трещины, размер которых с каждым столкновением частиц уве­личивается и приводит в итоге к их разрушению.

Эффективность удара пропорциональна скорости частицы, наносящей удар.

Из дифференциального уравнения движения:

(3.312)

о •

mdv ldt = 8S = pSvc{

На показатели процесса измельчения существенное влияние оказывает эффективность работы эжекционного узла струйной мельницы.

При заданной величине коэффициентов инжекции в интерва­ле 0,1-0,2 (рис. 3.67, 1,2) мельница работает в неустойчивом ре­жиме, определяемом нагрузкой твердой измельчаемой фазы, и как следствие, сталкивающиеся потоки будут слабонасыщенны­ми, а процесс измельчения неэффективным. В этом случае уве­личение давления Ри инжектируемого потока не оказывает су­щественного влияния на величину коэффициента инжекции и на эффективность процесса измельчения в целом. При увеличении U3 от 0,3 до 0,4 происходит существенное изменение величины Un в зависимости от давления Ри инжектируемого потока. В ин­тервале Ри = 0,19-^0,21 МПа коэффициент инжекции достигает

своего максимума Uu = 0,55. Это говорит о том, что двухфазный поток насыщается твердой фазой; за счет придания частицам дополнительной кинетической энергии они легче проникают в пограничный слой струи рабочего агента и, вследствие этого, ускоряется процесс перемешивания потоков в разгонной трубке. Un.доли ед.

0 0,1 0,2 0,3 Ри.МПа

Рис. 3.67. Зависимость достижимого коэффициента инжекции С/„ от давления Ри инжектируемого потока:

/, 2, 3, 4, 5 — заданные коэффициенты инжекции U3, соответственно, 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5.

Увеличение Ри до больших значений, судя по характеру кри­вых 3, 4, 5 (рис. 3.67) является нецелесообразным, т. к. приводит к снижению достигаемого коэффициента инжекции.

При Ри = 0,2 МПа и t/j = 0,5 происходит оптимальное насы­щение струи рабочего агента частицами измельчаемого мате­риала, процесс смешения потоков в разгонной трубке протекает устойчиво и скорость смешанного потока на выходе из трубки достигает значений, близких к максимуму.

После выхода струи из сопла плотность энергоносителя сни­жается, вследствие чего происходит увеличение его скорости ив и, соответственно, его динамического давления Рдин (рис. 3.68). При статическом давлении, подаваемом в два сопла, равном ОД МПа (рис. 3.68), наблюдается повышение скорости частиц из­мельчаемого материала при движении по разгонной трубке до 65 м/с, а скорость энергоносителя возрастает до 183 м/с. При давлении Ри = 0,2 МПа скорость энергоносителя возрастает до 215 м/с, а скорость частиц до 110 м/с. При давлении энергоноси­теля Ри = 0,4 МПа и статическом давлении 0,26 МПа динамиче­ское давление в потоке достигает Рдт = 0,119 МПа, скорость энергоносителя ив = 240 м/с, а частиц материала 130 м/с.

МПа МПа м/с м/с

0,02 0,05 0,1 0,15 1,м Рис. 3.68, Изменение аэродинамических характеристик потока по длине разгонной трубки (при Р„ = 4 МПа).

Незначительное увеличение скорости энергоносителя по дли­не разгонной трубки (рис. 3.68) по сравнению с приростом скоро­сти частиц говорит о том, что частице измельчаемого материала передается большее количество кинетической энергии от энерго­носителя при таком режиме работы эжекционного узла.

На рис.3.69, 3.70 представлены экспериментальные зависи­мости влияния давления Ри энергоносителя и площади Sk коль­цевого зазора в разгонной трубке на производительность Q, удельную поверхность S готового продукта и удельный расход Ээнергоносителя.

Экспериментальные зависимости (Q, S) = f(P,J носят экстре­мальный характер с точкой экстремума в области Ри = 0,3 МПа, а удельный расход Э энергии возрастает линейно с увеличением давления Ри энергоносителя (рис. 3.69).

Экспериментальные зависимости (Q, S, Э) =-f(S0 имеют точ­ки экстремума в области значений Sk, равной 290мм2.

Функция Э = (Ри, S/J позволяет оценить экономические за­траты на измельчение материала в струйной мельнице. Основ­ные расходы складываются из количества энергоносителя, за­трачиваемого на помол материала до заданной удельной' по­верхности.

 

 

Механическая классификация на грохотах.

В общем случае под классификацией понимается распреде­ление предметов, явлений, понятий и т.д. по классам, отделам, разрядам и т.п. в зависимости от их признаков. Применительно к производству сыпучих строительных материалов это понятие имеет несколько другой смысл.

Такие строительные материалы, как песок, щебень, гравий, цемент, силикатная формовочная смесь, керамический и огнеупорный пресс-порошок и т. п. представляют собой сыпучий продукт, состоящий из кусков (зерен) различного размера (крупности). Следовательно, зерновой (гранулометрический) состав сыпучего материала является характеристикой распределения в нём зерен по крупности, т. е. характеристикой крупности.

Прогресс разделения (без деформирования) материала на части различной крупности называется классификацией материала по крупности: механической, гидравлической, воздушной (пневматической), электромагнитной, электрофизической, по упругости и трению, по цвету и др.

Самый распространённый и достаточно эффективный способ классификации сыпучих материалов — механический. Механическая классификация (грохочение) представляет собой разделение сыпучего материала по крупности на неподвижных и подвижных поверхностях (рабочих органах) с калиброванными отверстиями (ситах, решетах, колосниках и т. п.), установленных в машинах, называемых грохотами.

Грохочение бывает: вспомогательное (предварительное, контрольное или проверочное), когда из исходного материала выделяются классы крупности, не требующие или наоборот требующие технологической обработки; подготовительное - для разделения материала на классы крупности с последующей раздельной обработкой; самостоятельное (окончательное) - для выделения готовой продукции, отправляемой потребителю; обезвоживающее - для удаления воды.

В последнем случае вместе с материалом на грохот подаётся вода для одновременной промывки и отделения вредных примесей (глины, древесины и т. п.)

В зависимости от условий работы грохота различают крупное, мелкое, тонкое и особо тонкое грохочение. При крупном грохочении применяются отверстия колосников от 100 до 300 мм; при среднем (колосники и решета) - от 25 до 60 мм; при мелком (решета и сита) - от 6 до 25 мм; при тонком (сита) - от 0,5 до 5 мм и при особо тонком (мелкие сита) - от 0,05 до 0,5 мм.

Грохоты бывают дуговые, валковые, барабанные, качающиеся, инерционные (вибрационные) и др. Наибольшее распространение получили вибрационные грохоты с просеивающими поверхностями в виде колосников, решет и сит.

6.1.2. Просеивающие поверхности

Рис. 6.1. Просеивающие поверхности:

a - штампованные листовые; б - тканые проволочные.

Просеивающие поверхности бывают штампованные (пробивные), плетёные (проволочные), тканые, сварные и др. Они изготавливаются из стальных листов, проволоки, резины, полимеров и других материалов. Плетёные проволочные и другие сита имеют отверстия квадратной или прямоугольной формы. Форма отверстий штампованных (пробивных) решет может быть разнообразной (круглой, квадратной, прямоугольной, щелевой и т. п.) в зависимости от их назначения и применения. Размеры отверстий сит стандартизированы, например, 40; 20; 10; 5; 3; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14; 0,08 и т.п., т.е. соответствуют нормальному ряду чисел в машиностроении (R-20, R-10) или шкале (США, шкала Тайлера) с модулем = 1,41; = 1,189; =1,26; = 1,12 и т. п.

Характеристикой пропускной способности (производительности) просеивающей поверхности является живое сечение (коэффициент), определяемый по выражению

 

где F_o - суммарная площадь отверстий в сите; F - общая площадь сита.

Для сита с квадратными отверстиями живое сечение:

Для сита с прямоугольными отверстиями длиной l и шириной а живое сечение:

 

Чем больше коэффициент b, тем выше при прочих равных условиях производительность грохота. Живое сечение штампованных решет не превышает 60 %, а плетёных (тканых) проволочных - 80 %. Наряду с коэффициентом живого сечения просеивающая поверхность характеризуется также коэффициентом плотности, представляющим собой дополнение до 100 % к ср.:

Поэтому различают сита малой, нормальной, большой и особо большой плотности. С возрастанием плотности, т.е. с умень­шением живого сечения, производительность грохота уменьша­ется, но долговечность сит увеличивается, так как при изготовлении сит применяется проволока большего диаметра. Для сор­тировки сыпучих строительных материалов в грохотах обычно используются плетёные (тканые) проволочные сита.

Рис. 6.2. Расчетная схема проволочного сита.