«Машины для классификации сыпучих материалов. Основные способы классификации.»

В общем случае под классификацией смеси частиц по некоторому признаку понимается процесс разделения этой смеси на две или несколько частей с существенно отличающимся содержанием этого признака в рассматриваемых частях. Признаком классификации могут быть:

– крупность частиц;

– плотность частиц;

– форма частиц;

– диэлектрические свойства;

– магнитные свойства и т.д.

Механические способы классификации.

В механических процессах химической технологии термин “классификация” относится в основном к разделению частиц сыпучего материала по их крупности. Основная технологическая задача в процессах промышленной классификации – разделение исходного полидисперсного продукта минимум на два класса: мелкий, с преимущественным содержанием частиц мельче граничного размера dгр, и крупный, с преимущественным содержанием частиц с размером больше граничного. Эта задача чаще всего решается с помощью классификаторов непрерывного действия. Классификаторы периодического действия в виде набора стандартных сит чаще всего используются в лабораторных исследованиях для получения характеристик гранулометрического состава сыпучего материала.

Существуют три вида классификации:

– механическая (грохочение);

– пневматическая (сепарация);

– гидравлическая.

На рис. 102 схематически показаны конструктивные типы наиболее распространенных классификаторов.

Рис. Основные типы классификаторов:

1,2,3-исходный, крупный и мелкий продукты;

В-воздух, Ж- жидкость.

На рис поз. “а” приведена конструктивная схема распространенного механического классификатора – виброгрохота, относящегося к аппаратам непрерывного действия с механическим перемещением частиц исходного сыпучего материала 1 относительно снабженной отверстиями просеивающей поверхности и непрерывным перемешиванием самих частиц. Движение частиц обусловлено силами тяжести и силами вибровоздействия. Частицы с размером, меньшим размеров отверстий, проваливаются сквозь них, образуя мелкий продукт 3, называемый подрешетным (нижним) классом. Более крупные частицы движутся вдоль разделяющей просеивающей поверхности до конца и попадают в крупный продукт 2, называемый надрешетным (верхним) классом.* Применяют сухой и мокрый способы грохочения. Мокрый способ применяется только в тех случаях, когда контакт с водой не ухудшает товарных свойств продукта. При мокром способе материал поступает на грохот либо в виде пульпы, либо в сухом виде и на грохоте орошается водой из специальных брызгал. Таким образом, сыпучий материал одновременно с классификацией промывается от возможных загрязнений глиной, илом, шламом и другими загрязнениями.

.На рис. поз “б” показана конструктивная схема объемного классификатора непрерывного действия с пневматическим транспортом сыпучего материала в классифицирующем объеме, в котором исходный полидисперсный сыпучий материал 1 переходит из концентрированного состояния в сквозной газодисперсный поток непосредственно в зоне разделения. Частицы разделяются по крупности за счет альтернативных сил тяжести и аэродинамического сопротивления частиц обтекающему потоку газа. Эти силы по разному зависят от размера частиц полидисперсного сыпучего материала. Мелкий продукт 3 уходит в виде пылевоздушной смеси В+3, крупный продукт 2 в виде частиц, отсепарировавшихся из газодисперсного потока под влиянием сил тяжести, выводится через нижнюю часть аппарата.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

*Пределы “класса” определяются размерами отверстий сит, на которых происходит грохочение.

Пределы “фракции” определяются предельными размерами граничных частиц, которые требуется получить в процессе классификации

Классификатор на рис.поз. “в” относится к той же группе, что и предыдущий, но разделение частиц в поступающем исходном газодисперсном потоке В+1 происходит под влиянием центробежных сил.

Мелкий продукт в виде газодисперсной смеси В+3 покидает зону разделения (воздушно-проходной классификатор), а крупный продукт 2 выводится в концентрированном виде снизу аппарата.

Широкое применение находят центробежные классификаторы с внутренней циркуляцией, в которых в одном агрегате объединены побудитель движения воздуха (вентилятор), а также сепарирующие и осадительные устройства. Такой сепаратор работает по замкнутому циклу циркуляции разреженного газодисперсного потока, что практически снимает непростую проблему очистки воздуха от тонкодисперсной пыли.

Аппарат на рис. поз “г” является непрерывным объемным многокамерным классификатором с несущей средой в виде капельной жидкости, т.е. гидравлическим. Процесс классификации основан на различном времени осаждения разных по крупности частиц в горизонтальном потоке суспензии. К этой же группе аппаратов относятся и другие типы гидроклассификаторов: гидроциклоны, спиральные аппараты с механическим перемешиванием, противоточные аппараты многофракционного разделения и т.п.

Необходимо отметить, что во всех случаях, если это возможно, гидравлической классификации следует предпочесть пневматическую по причинам значительных расходов жидкости при гидроклассификации, необходимости последующей сушки твердой фазы и частая невозможность применения мокрого способа разделения вследствие ухудшения свойств разделяемого продукта.

Конструктивно гидроклассификаторы в основном не имеют движущихся элементов, формально не относятся к категории машин и по этой причине не рассматриваются в данном лекционном курсе.

В настоящее время нет надежных методов расчета кривых разделения для классификаторов различных типов или надежного банка опытных данных о кривых разделения. По этой причине при выборе классифицирующего оборудования чаще всего ориентируются на граничный размер разделения dгр. Область применения классификаторов различных типов в зависимости от граничного размера разделения dгр для крупнотоннажных производств показана на рис.103.

Рис. Области применения различных типов классификаторов.