8.4.3 Условия прохождения зерна через сито
Основная задача рассева – отделение зерен заданной фракции (класса).
Предельным является случай, когда в выделенной фракции не содержится зерен, которые должны были пройти через сито. Это возможно лишь в том случае, если зерно перемещается перпендикулярно плоскости сита и геометрический центр зерна совпадает с центром отверстия сита. Практически этот случай не реализуем.
Пусть зерно формы, близкой к сферической, движется по ситовому полотну со скоростью w. Диаметр отверстия сита D в несколько раз больше диаметра зерна d (рис. 8.11).
Рис. 8.11. Условия прохождения зерна через сито
Если принять, что центр тяжести зерна при прохождении через отверстие сита движется по параболе, то его вертикальное перемещение y во времени :
(8.11)
Принимая y = 0.5d и x = D-0.5d = w, получаем:
(8.12)
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.
При ряде допущений можно определить вероятность прохождения зерна через отверстие сита. Пусть зерно падает перпендикулярно ситу с прямоугольными отверстиями, не касаясь стенок. При этих условиях вероятность прохождения зерна через отверстие определяется неравенством:
(8.13
При D d/0.8 имеется реальная возможность прохождения зерна через сито. Трудность прохождения зерен при d 0.8D прогрессивно возрастает по мере приближения зерна к величине отверстия сита. Такие зерна называются «трудными». Точность просеивания уменьшается с увеличением содержания «трудных» зерен в составе материала.
Качество просеивания зависит от ряда факторов, важнейшими из которых являются следующие:
зерновой состав исходного материала;
форма зерен;
влажность материала;
наличие глинистых примесей;
скорость прохождения материала через сито;
форма и толщина сита.
Процесс грохочения принято оценивать двумя показателями:
Производительностью Q – количеством поступающего на грохот исходного материала в единицу времени;
Эффективность грохочения Е – отношением массы материала, прошедшего через сито, к массе материала данной крупности, содержащегося в исходном сырье:
,
(8.14)
где c – содержание по массе зерен нижнего класса в исходном материала; d – то же, не прошедших сквозь сито.
Процесс грохочения состит из двух стадий:
прохождения зерен нижнего класса сквозь слои материала к поверхности сита;
прохождения этих зерен через отверстия сита.
В начале процесса грохочения его эффективность интенсивно увеличиваетс, а затем резко замедляется. Общее уравнение кинетики грохочения имеет вид:
(8.15)
где k – константа скорости грохочения; n – константа изменения скорости грохочения в течение процесса.
8.4.4 Способы грохочения
В технологии строительных материалов применяются следующие виды грохочения:
предварительное, при котором из исходной массы выделяется негабаритный материал, либо материал, не требующий измельчения;
контрольное, применяемое для контроля крупности готового продукта и выделения отходов; зерна, крупнее заданного размера, возвращаются на повторное измельчение;
окончательное для разделения продуктов на товарные фракции.
При грохочении с выделением зерен более двух классов применяют многократное грохочение по одному из трех способов (рис. 8.12):
Рис. 12. Схемы грохочения
от мелкого к крупному (рис. 8.12,а) – через последовательный ряд сит с увеличивающимися размерами;
от крупного к мелкому (рис. 8.12,б) - через расположенные друг над другом сита с уменьшающимися размерами;
комбинированный (рис. 8.12,в).
Достоинством грохочения по 1-му способу является: удобство смены сит и наблюдения за их состоянием, рассредоточенность разгрузки классов по длине сит, облегчающая распрделение классов. Недостатки этого способа: пониженная эффективность разделения, перегрузка и повышенный износ мелких сит, значительное крошение хрупкого материала.
Достоинством грохочения по 2-му способу является: более высокая эффективность грохочения, меньший износ сит вследствие первоначального отсева крупных кусков, меньше крошения материала, компактность установки. К недостаткам этого способа следует отнести разгрузку материала всех классов у одного конца грохота, сложность ремонта и смены сит.
Недостатки первых двух способов грохочения частично преодолеваются при грохочении комбинированным способом.