7.3. 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 ситаDв несколько раз больше диаметра зернаd(рис. 11).
Рис. 11. Условия прохождения зерна через сито
Если принять, что центр тяжести зерна при прохождении через отверстие сита движется по параболе, то его вертикальное перемещение yво времени:
(22)
Принимая y = 0.5dиx = D-0.5d = w, получаем:
(23)
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:
(24)
При D d/0.8имеется реальная возможность прохождения зерна через сито. Трудность прохождения зерен приd 0.8Dпрогрессивно 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:
(25)
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 грохоченияимеет вид:
(26)
где k– константа скорости грохочения;n– константа изменения скорости грохочения в течение процесса.
7.4. 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;
окончательноедля разделения продуктов на товарные фракции.
При грохочении с выделением зерен более двух классов применяют многократное грохочение по одному из трех способов (рис. 12):
Рис. 12. Схемы грохочения
от мелкого к крупному(рис. 12,а) – через последовательный ряд сит с увеличивающимися размерами;
от крупного к мелкому(рис. 12,б) - через расположенные друг над другом сита с уменьшающимися размерами;
комбинированный(рис. 12,в).
Достоинствомгрохочения по1-му способуявляется: удобство смены сит и наблюдения за их состоянием, рассредоточенность разгрузки классов по длине сит, облегчающая распрделение классов.Недостаткиэтого способа: пониженная эффективность разделения, перегрузка и повышенный износ мелких сит, значительное крошение хрупкого материала.
Достоинствомгрохочения по2-му способуявляется: более высокая эффективность грохочения, меньший износ сит вследствие первоначального отсева крупных кусков, меньше крошения материала, компактность установки. Кнедостаткамэтого 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.