книги из ГПНТБ / Мельников, Е. М. Обогащение промежуточных продуктов на крупозаводах

висит от физико-механических характеристик материала, и в первую очередь от приведенных коэффициентов со­ противления относительному сдвигу слоев. Приведен­ ные коэффициенты сопротивления определяют по мето­ дике, разработанной В. В. Гортинским. Эти коэффици­ енты зависят не только от свойств материала, но и от опорной (сепарирующей) поверхности, причем коэф­ фициент сопротивления нижнего слоя /Прт более сущест­ венно зависит от шероховатости опорной поверхности, тогда как коэффициент сопротивления верхнего слоя fnpo зависит от характера опорной поверхности мало. Большая разница этих коэффициентов соответствует бо­ лее интенсивному послойному движению, а так как fпро практически мало зависит от состояния опорной по­ верхности, то большая разница в коэффициентах будет при увеличении коэффициента сопротивления нижнего

послойного движения может быть использован безраз­ мерный коэффициент

ные нами данные для металлотканого сита № 080 пока­ зывают, что значения коэффициента %лежат между приведенными выше коэффициентами.

Упругие свойства. По мнению большинства исследо­ вателей, нешелушеные зерна отличаются большей упру­ гостью, чем шелушеные. Однако экспериментов, подтвер­ ждающих это положение, почти нет. Б. В. Жиганко-

и, отражаясь от нее, попадали в ячеи, расположенные на разном расстоянии от места падения. Конечно, эта ме­ тодика не может считаться совершенной, так как при этом не учитываются коэффициенты ударного трения, но относительное различие в упругих свойствах определить возможно. Необходимо учитывать также и то, что пада­ ющие на плоскость зерна ударяются об опору по-разно­

10

му, что сказывается на их отражении. Это обстоятельст­ во и различные свойства отдельных зерен дают разные результаты, но после соответствующей обработки мож­ но получить некоторое среднее значение этих показате­ лей.

Данные, полученные авторами, показывают, что упру­ гие свойства индивидуальных шелушеных и- нешелушеных зерен сходны и не могут служить признаком дели­ мости.

В. Д. Бабченко, используя такую же методику, полу­

друга. Однако в реальных условиях крупоотделительных машин сортируются не отдельные зерна, а слой продукта, поэтому наиболее интересно определить упругие свойст­ ва именно слоя (массы) смеси. Количественно характе­ ризовать упругие свойства очень трудно, поэтому в ряде исследований применена своеобразная методика. Эти свойства определяли на специально изготовленном при­ боре, представляющем собой элемент канала падди-ма- шины (рис. 2). В середину элемента непрерывно по­ дается продукт, элемент получает колебательные движе­ ния с амплитудой, соответствующей реальным условиям

11

можно характеризовать количественно амплитудным ус­ корением А(о2 (где А — амплитуда; ю — угловая ско­ рость) элемента, при котором в верхний и нижний сходы направляется по 50% продуктов. Меньшее значение ам­ плитудного ускорения соответствует большей упругости продукта, и наоборот.

Шелушеные и нешелушеные зерна имеют различную упругость (табл. 5).

Т а б л и ц а б

Величина амплитудных ускорений элементов канала падди-машины, характеризующих упругие свойства компонентов

Таким образом, шелушеные и нешелушеные зерна от­ личаются самыми различными свойствами, хотя практи­ чески все свойства отдельных зерен (как шелушеных, так и нешелушеных) в значительной мере перекрывают друг друга и, следовательно, не могут быть использова­ ны в качестве разделительного признака.

Однако для некоторых крупяных культур отдельные признаки шелушеных и нешелушеных зерен достаточно разнятся и могут быть использованы для разделения.

Кроме того, различия в совокупности многих призна­ ков являются одной из причин самосортирования смеси, имеющего важное значение в рабочем процессе многих крупоотделительных машин.

12

МЕТОДЫ КРУПООТДЕЛЕН ИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС КРУПООТДЕЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН

Разделение шелушеных и нешелушеных зерен, отли­ чающихся размерами. Для разделения шелушеных и не­ шелушеных зерен по размерам необходима значитель­ ная разница либо в ширине, либо в толщине. Эта разни­ ца для риса, овса, проса не является значительной и не мо­ жет служить надежным признаком делимости смеси. Не­ сколько больше такая разница у гречихи. Однако и для нее невозможно полное разделение шелушеных и неше­ лушеных зерен без предварительного сортирования зер­ на на фракции.

Как показали исследования, разница в размерах яд­ ра и зерна гречихи обычно не менее 0,5 мм. Под разме­ рами понимается либо диаметр описанной окружности, либо высота треугольника поперечного сечения гречихи. Диаметр описанной окружности является определяющим размером при сортировании зерна на ситах с круглыми отверстиями, высота треугольника — на ситах с продол­ говатыми отверстиями (рис. 3).

Из рисунка видно, что разница в диаметрах описан­ ных окружностей больше, чем в высотах треугольников;

настоящее время принято деление гречихи на фракции на ситах диаметром 4,5; 4,2; 4,0; 3,8; 3,6 и 3,3 мм. Сходом с каждого сита получаю^ определенную фракцию. Тео­ ретически для разделения смеси достаточно применить сито, диаметр отверстий которого равен диаметру отвер­ стий того сита, с которого получена данная фрак­ ция. Практически же при­ ходится брать сито с диа­ метром отверстий на 0,2 мм меньше (рис. 4).

Это объясняется недосе^ вом, который получают в каждой фракции. Не про­ сеявшиеся при предвари­ тельном сортировании бо­ лее мелкие зерна, как правило, имеют размер,

13

близкий к наименьшему размеру зерна данной фракции. Поэтому, если не уменьшить при разделе­ нии шелушеных и нешелушеных зерен размер отверстий сита, то такие зерна неизбежно попадут в ядро. Небольшое уменьшение размера отверстий сит практиче­ ски исключает попадание нешелу­ шеных зерен в ядро.

Для данной операции приме­ няются просеивающие машины — крупосортировки БКГ и КСЗ, рассева. ЗРЛ, центробежные ви­ бросортировочные машины.

Разделение смеси шелушеных и нешелушеных зерен по разме­ рам хотя и является достаточно громоздким процессом, но тем не менее и достаточно эффективным.

Проводились исследования, связанные с возможностью применения данного метода и для других культур, в частности проса, так как для проса существующие кру­ поотделительные машины недостаточно эффективны.

С. С^Бакал установил принципиальную возможность разделения шелушеных и нешелушеных зерен проса по размерам предварительным сортированием его на фрак­ ции. Разница в размерах шелушеных и нешелушеных

составляет в среднем соответственно 0,18; 0,20 и 0,23 мм, что является достаточным для крупоотделения на ситах (предлагается использовать для разделения смеси то же сито, сходом с которого получена данная фракция). Воз­ можность перерабатывать просо по схеме без промежу­ точного отбора ядра позволяет отказаться от крупо­ отделения, поэтому ни этот, ни другие методы в техноло­ гии проса не нашли применения.

Разделение шелушеных и нешелушеных зерен в трие­ рах. Для разделения шелушеных и нешелушеных зёрен овса на многих крупозаводах применяются триеры. Трие­ ры имеют сравнительно высокую производитель­

14

смеси шелушеных и нешелушеных зерен овса в цилинд­ рическом триере лучшие результаты получаются при ис­ пользовании ячеек размером 9 мм и глубиной 4,5 мм при окружной скорости основного триера 0,625 м/с (20—21 об/мин при 0 600 мм) и контрольного — 0,75 м/с (23—25 об/мин). Наклон оси триера к горизонту ус­ танавливают в пределах 8—9°. Угол подъема края лот­ ка, улавливающего ядро, устанавливается в основном триере 85—90°, в контрольном — 90—95°.

При сортировании смеси в дисковых триерах эффек­ тивность их зависит от окружной скорости дисков, сте­ пени загруженности, размера и формы ячеек. Для этой операции наиболее целесообразно использовать ячейки формы III, а размеры ячеек—9 мм на основном триере и 8 мм на контрольном. Оптимальная окружная скорость дисков находится в диапазоне 1,4—1,5 м/с (54—60 об/мин). Триеры должны быть заполнены смесью на 50—100 мм выше вала дисков. При недостаточной загрузке триеров ячейками захватываются нешелушеные зерна, что ухуд­ шает эффект крупоотделения.

Эффективность цилиндрического триера регулируют изменением положения края лотка. Дисковые триеры не имеют специальных приспособлений для регулирования. Наиболее удобно регулировать технологический процесс основного триера загрузкой (в случае недостаточной за­ грузки можно в триер возвратить часть продукта), а также положением задвижки у выходного отверстия для схода. Для увеличения высоты слоя продукта в триере задвижку устанавливают выше.

М. Е. Гинзбург указывает на возможность примене­ ния триеров и на рисозаводах. Для зерна удлиненной формы могут быть использованы триеры с размером яче­ ек 6,5 мм; для риса, имеющего округлую форму,— 5,2 мм. Однако применению триеров препятствует то. что диски дробят ядро, быстро забиваются и имеют недостаточно высокую эффективность.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ОСНОВНЫХ КРУПООТДЕЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН

В практике советских и зарубежных крупозаводов для крупоотделения применяют различные машины. Неко­ торые из них имеют очень широкое распространение,

15

другие применяются меньше. В данном разделе будет описан рабочий процесс наиболее известных машин: пад- ди-машины, крупоотделителя с плоской сортирующей поверхностью, крупоотделителя Беспалова, самосортирую.щего крупоотделителя, пневматического сортироваль­ ного, стола.

Падди-машина. Наиболее известная и широко приме­ няемая машина для разделения шелушеных и нешелушеных зерен (падди-сепаратор, сортировальный стол, отражательный стол). Эта машина широко применяется не только на рисозаводах, но и на овсозаводах. Извест­ ны также случаи ее использования на просозаводах. Кроме того, падди-машину применяют для подготовки семенного зерна (выделение шелушеных зерен, щуплых зерен, некоторых сорняков).

Рабочим органом машины является наклонный канал с гладким днищем и зигзагообразными боковыми стен­ ками (рис. 5). Канал совершает горизонтальные прямо­ линейные колебания в плоскости, перпендикулярной на­ правлению канала. Канал современной машины имеет 11 рабочих элементов, а его правая часть восемь элемен­ тов и меньший угол наклона, чем канал с тремя элемен­ тами. Эта разница составляет примерно 4°. Продукт по­

влево, а шелушеные—в противоположную сторону вниз по каналу.

В литературе рассматриваются в основном две при­ чины разделения смеси: вследствие различия упругих или фрикционных свойств шелушеных и нешелушеных зерен.

Первая схема разделения основана на предположе­ нии, что нешелушеные зерна более упруги, чем шелуше­ ные.

Нешелушеные зерна, попадая в канал машины, за счет очень большой упругости отражаются от стенок с большей силой, чем шелушеные, и попадают на следую­ щий выступ стенки, тогда как шелушеные зерна, отра­ жаясь с меньшей силой, не смогут попасть на вышеле­ жащий выступ стенки и постепенно спускаются вниз.

Вторая схема разделения основана на предположении, что нешелушеные зерна имеют меньший коэффициент

16

Смесь ~

трения о стенки, чем шелушеные. При соприкосновении со стенками зерна не отражаются, а двигаются в течение некоторого времени вдоль стенок вверх по каналу, причем

ного и нешелушеного риса происходит так же, как и не­ шлифованного и нешелушеного риса, хотя коэффициент трения шлифованного риса заведомо меньше, _че_м неше­ лушеного, а нешлифованного — больше. Если следоват$>- фрикционной теории, то разделение смеси щлдфовдннсь;

го и нешелушеного риса должно быть противополож­ ным, т. е. нешелушеный рис должен перемещаться вниз, а шлифованный — вверх.

Н. Н. Ульрих считает, что разделение смеси происхо­ дит по удельному весу, форме и свойствам поверхности зерен.

Ряд специалистов, например фирмы «Nagema», при­ ходят к мнению, что сортирование происходит по абсо­ лютному весу частиц. Такого же мнения придерживал­ ся и П. А. Козьмин.

В. Д. Бабченко делает вывод, что смесь разделяется по размерам и удельному весу.

Имеются и другие гипотезы, в которых основное зна­ чение придается определенным признакам. Однако поч­

транспортированием верхних слоев вверх по каналу, а нижних — вниз.

баний и их амплитуда. У большинства машин регулиру­ емыми являются два первых параметра.

При нормальной работе падди-машины в верхний сход поступают нешелушеные зерна, в нижний — шелу-

верхности, наклоненные в двух взаимно перпендикуляр­ ных плоскостях. Сортирование происходит по принципу избирательного транспортирования шелушеных и неше­ лушеных зерен на вибрирующих поверхностях.

На всей сортирующей поверхности выштампованы ячейки глубиной около 1 мм. Профиль ячейки выполнен

18

Материал, подлежащий сортированию, подается ъ верхний угол сортирующей поверхности, и под действи­ ем вибрации смесь распределяется по всей ячеистой по­ верхности слоем 10—15 мм. Шелушеные зерна движут­ ся вдоль верхней ограничительной стенки — в направле­ нии, перпендикулярном плоскости колебаний, а нешелушеные зерна опускаются вниз и перемещаются одновре­ менно под действием поперечного уклона влево, т. е. вдоль боковой ограничительной стенки. Во время рабо­ ты крупоотделителя лишь нижний угол рабочей поверх­ ности остается не закрытым продуктом. По этому участ­ ку перемещается небольшое количество продукта, со­ стоящего из нешелушеных и шелушеных зерен в соот­ ношении, близком к исходной смеси. Этот продукт об­ разует промежуточную фракцию, которая отбирается и

Наибольшее распространение до недавнего времениимела гипотеза, согласно которой разделение смеси про­

сортированию смеси, в результате которого оказавшие­ ся в верхних слоях нешелушеные зерна теряют связь с опорной поверхностью и сползают вниз, в то время как находящиеся в нижних слоях шелушеные. зерна под действием вибрирующей поверхности поднимаются вверх. Данная гипотеза имеет место в работах А. Я. Со­ колова, Я. М. Жислина и др., а также японских специа­ листов фирмы «Satake».

сываемым крупоотделителем, разделение происходит по

ячеистой поверхностью можно рассматривать как част­ ный случай цилиндрического триера с бесконечным ра­ диусом.

Крупоотделитель БКО принципиально не отличает­ ся от крупоотделителя «Satake». Наиболее характерным