Основные способы гидравлической классификации

 

В гравитационных и центробежных классификаторах используются два основных способа разделения частиц:

разделение в потоке, направление которого совпадает с направлением основных действующих сил или противоположном им (используется в классификационных камерах гидравлических классификаторов и реже в центрифугах).

разделение в потоке, направление которого перпендикулярно действующим силам или располагается под углом (исп. в корытной части гидравлических классификаторов, в механических классификаторах различных конструкций и гидроциклонах).

 

Отношение размеров частиц, имеющих одинаковую скорость падения (крупность) называется коэффициентом равнопадаемости:

Формула справедлива для частиц, имеющих одинаковые значения показателя степени п.

Для условий свободного падения частиц (т₁=m_i= 1 ) коэффициент (К_р) рассчитывается по формуле

Задавая п и φ, можно определить по формуле (4.84) значения К_р для частиц различной крупности, формы и плотности.

 

15. ПРОМЫВКА ЩЕБНЯ, ГРАВИЯ, ПЕСКА. ОТСАДКА. ОБОГАЩЕНИЕ В ТЯЖЁЛЫХ СРЕДАХ

Одним из распространенных методов обогащения щебня, гравия и песка является промывка водой с целью удаления из материала загрязняющих примесей в виде глины, суглинка, ила, пыли, частиц слюды и т. д.

Промывка - процесс дезинтеграции (разрыхления, отделения и т. д.) глинистого и другого материала, цементирующего (щебень, гравий, песок), с одновременным удалением его вместе с водой. После промывки получается готовый чистый продукт (щебень, песок) и шлам, содержащий дисперсированную в воде глину и мелкие частицы материала.

Процесс промывки материала состоит из двух операций: дезинтеграции (разрыхления) и собственно промывки. Машины для промывки щебня, гравия и песка называются мойками или промывочными машинами и установками.

Промывистость нерудных строительных материалов

Промывистость материала определяется временем, необходимым для диспергирования «цементирующего» вещества.

Промывистость щебня (гравия, песка) зависит от пластичности глин (суглинков) и характеризуется числом пластичности П (ГОСТ 21216.1-80), которое отражает разность между ее текучестью (W_T) и влажностью глины на границе (W_р): П = W_T - W_P

Чем выше число пластичности глин, тем труднее промывается материал.

По числу пластичности глина подразделяется на:

— высокопластичную (более 25),

— среднепластичную (15,1-25),

— умереннопластичную (7,1-15),

— малопластичную (3,1-7)

— непластичную (менее 3).

В связи с этим различают материалы:

— легкопромывистые (П=1-7), среднепромывистые (П=7-15)

— труднопромывистые (П>15).

Коэффициент промывистости рассчитывают по формуле: K_П = t_эт / t_n,

где t_эm и t_n - соответственно продолжительность промывки эталонной и исследуемой пробы материала.

Промывистость материала оценивается также удельным расходом электроэнергии на дезинтеграцию, который составляет:

— для легкопромывистых материалов менее 0,25 кВт·ч/т;

— для среднепромывистых материалов - 0,25 - 0,5 кВт·ч/т.

Существуют следующие методы определения промывистости нерудных строительных материалов:

1. Непосредственная оценка промывистости по результатам опытной промывки в промышленной промывочной машине (наиболее точная, но трудоемкая).

2. Косвенная оценка промывистости по результатам определения физико-механических свойств промывочного материала или глинистых примесей, содержащихся в щебне.

На эффективность промывки влияют следующие факторы: способ подготовки материала перед промывкой; расход воды; температура воды; солевой состав воды (кальцинированная со­да, жидкое стекло и др.) и режим работы промывочной машины.

Для промывки щебня, гравия и песка применяют неподвижные и подвижные промывочные машины. К первым относятся: гидровашгерды, гидроэлеваторы, желоба и др., к подвижным — скрубберы, бутары, корытные мойки, гравие- и пескомойки, вибромойки, барабанные и инерционные мойки, классификаторы и др.

Кинетика промывки

Это закономерности протекания процесса промывки во времени. Зависимость убывания глинистых включений от времени можно выразить в следующем виде: E = E₀ e^-kt

Е - максимально возможное качество промывки;

Е_о — текущее значение качества промывки материала;

к - опытный коэффициент технологической эффективности промывки;

t - время промывки материала.

Отсадка

Отсадка – процесс разделения по плотности сыпучего материала в водной или воздушной среде, колеблющейся (пульсирующей) в вертикальном направлении. Пульсации среды, в которой происходит разделение, создаются движением поршня, диафрагмы, периодической подачей в машину сжатого воздуха или механическими колебаниями решета, на котором располагается материал. В процессе отсадки материал, помещенный на решето, периодически разрыхляется и уплотняется, т. е. перераспределяется по плотности по высоте слоя.

Распределение тяжелых и легких частиц материала до (а) и после (б) разделения отсадкой.

Слой материала, находящийся на решете, при отсадке крупного материала называется постелью, а при отсадке мелкого материала (меньше 5 мм) — надпостельным слоем. Машины, в которых реализуется процесс отсадки, получили название отсадочных машин. Вода, равномерно или периодически подаваемая под решето в отсадочной машине, называется подрешетной водой.

 

Цикл отсадки - закономерность вертикального перемещения рабочей среды или решета в течение одного цикла колебаний. Элементами цикла являются: подъем, пауза и опускание среды.

Основным циклом, используемым в отсадочных машинах, является гармонический (рис.7.2), при котором перемещение среды или решета и изменение ее скорости во времени происходят соответственно по законам (без подачи подрешетной воды)

S = l/2 (1-cos wt), V = lw/2 sin wt

где S - перемещение среды от крайнего нижнего положения; l -размах колебаний; ω - угловая скорость, ω = 2πп; п - частота колебаний; v - скорость перемещения; t — текущее время, отсчитываемое от начала цикла.

 

16. СМЕШЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ СЫПУЧИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ (МАСС)

17. ПЕРЕМЕШИВАНИЕ КОМПОНЕНТОВ И ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ГОМОГЕНИЗАЦИИ МАСС

Смешение (перемешивание) - это технологический процесс образования однородных систем путём приведения в тесное соприкосновение твёрдых и вязко-пластичных тел, жидкостей, газов или их сочетаний.

Смешение твёрдых тел, вязко-пластичных, жидких и других сред осуществляется механическим, гидравлическим, пневматическим, комбинированным и другими способами.

Машины, применяемые для смешения компонентов строительных смесей, называются смесителями (миксерами) и реже мешалками.

Основная задача этого технологического процесса - получение однородной смеси компонентов, т.е. гомогенизация составляющих смеси. Скорость и результат смешения во многом определяются формой и величиной частиц, общим зерновым составом и каждого компонента в отдельности, числом смешиваемых компонентов и соотношением их количеств, плотностями смешиваемых компонентов и их коэффициентами трения, степенью увлажнения и способностью к слипанию отдельных частиц, степенью измельчения зернового состава в процессе перемешивания.

В зависимости от физического состояния перемешиваемых веществ различают:

1) машины для перемешивания жидких смесей (шлама, красителей и т. п.) — шламовые, пропеллерные, турбинные, планетарные, грабельные и др.;

2) машины для приготовления грубодисперсных суспензий (бетонных смесей, строительных растворов, керамических масс и т. п.);

3) машины для перемешивания сухих порошковых и зернистых материалов зачастую с последующим увлажнением — лопастные, бегунковые, планетарные и другие смесители механического типа принудительного действия.

Наиболее важной характеристикой перемешивающих устройств является эффективность аппарата и интенсивность его действия. Эффективность перемешивающего устройства характеризует качество проведения процесса перемешивания и в промышленности строительных материалов определяется степенью гомогенизации массы, т.е. степенью равномерности распределения компонентов в объеме полученной смеси. Интенсивность перемешивания определяется временем достижения заданного технологического результата.

Так как основным назначением операции смешения является максимальная однородность состава, то в случае двухкомпонентной смеси это требование идентично максимальному увеличению первоначальной поверхности раздела между компонентами смеси. Для осуществления этого требуется некоторое минимальное время.

Рис. 8.1. Принципиальные схемы основных типов смесителей:

а – глиноболтушка: 1 - траверса; 2 – рама; 3 – резервуар; 4 – бороны на цепной подвеске; б – горизонтальный лопастной смеситель для роспуска глины: 1 – корпус; 2 – вал с пропеллером; г – гравитационный смеситель периодического действия: 1 – барабан; 2 – венцовая шестерня; 3 - лопасти; д – бетоносмеситель принудительного действия: 1 – чаша; 2 – лопасти; 3 – выгрузочное отверстие; е – горизонтальный двухвальный смеситель непрерывного действия: 1, 3 – загрузочные и выгрузочные воронки; 2 – вал с винтовыми разрезными лопастями; 4 – корыто; ж – растворосмеситель: 1 – корпус; 2 – вал с лопастями; з – бегуны: 1 – чаша; 2 – катки; 3 – лопасти.