Механическое оборудование. I. оборудование для измельчения и сортирования строительных материалов

• Название: I. оборудование для измельчения и сортирования строительных материалов
• Анкор: Механическое оборудование.doc
• Дата: 17.10.2017
• Размер: 9.08 Mb.
• Имя файла: Механическое оборудование.doc
• Тип: Документы; #9464
• страница: 8 из 16

Глава2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССАХ СОРТИРОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ

§1 Назначение и сущность процессов сортирования

Процессы сортирования широко используют в промышленности строительных материалов, так как исходный материал в боль­шинстве случаев представляет собой неоднородную по крупности смесь, содержащую различные примеси и включения.

В процессе переработки сырья материал необходимо разде­лять на классы по крупности, удалять из материала примеси и включения, снижающие его качество. Оборудование для этих процессов основывается на механическом, гидравлическом и воз­душном принципе действия.

Наиболее распространенный способ сортирования материа­лов — механический. Механическое сортирование, производимое на плоских или криволинейных поверхностях с отверстиями заданного размера, называется грохочением, а машины и устрой­ства, служащие для этого, — грохотами.

Сыпучая смесь, поступающая на грохочение, называется исход­ным материалом. Зерна материала, размер которых превышает размер отверстий поверхности грохочения, остаются на этой поверхности и называются надрешетным (верхним) классом; зерна материала, прошедшие через отверстия, представляют собой подрешетный (нижний) класс. Надрешетный класс обозна­чают знаком плюс, подрешетный — знаком минус. Например, если смесь зерен различной крупности разделялась на сите с от­верстиями 40 мм, то верхний класс обозначается +40, нижний -40, т. е. одна поверхность грохочения разделяет исходный материал на два класса. Если материал, подлежащий сортиро­ванию, будет последовательно проходить п поверхности грохо­чения, то в результате получится п + 1 классов.

Просеивающей поверхностью вибрационных грохотов является колосниковая решетка или сито, которые расположены в горизон­тальной или наклонной плоскости и приводятся в колебательное движение. Благодаря колебательным движениям просеивающей поверхности материал, поступающий на нее, перемещается к раз­грузочному концу грохота. Во время движения по просеивающей поверхности материал разделяется на подрешетный и надрешет­ный классы.

Просеивающие поверхности могут совершать круговые, эллип­тические или прямолинейные движения. Обычно для наклонных грохотов характерны все три вида движения, а для горизонталь­ных — прямолинейные, направленные под углом 35—45° к про­сеивающей поверхности.

Скорость колебательного движения просеивающей поверх­ности выбирают такой, чтобы она обеспечивала периодический отрыв материала от просеивающей поверхности при его движении к разгрузочному концу.

При переработке строительных материалов, например, не­рудных применяют следующие виды грохочения:

предварительное, при котором из исходной горной мас­сы выделяется материал негабаритных размеров или ма­териал, не требующий дробления в машинах первой стадии дро­бления;

промежуточное для выделения продукта, не требующего дроб­ления в последующей стадии;

контрольное, применяемое за последней стадией дробления для контроля крупности готового продукта и выделения отходов; частицы крупнее заданного размера возвращаются на повторное дробление (замкнутый цикл);

окончательное или товарное для разделения готового про­дукта на товарные фракции.

Различают сухой и мокрый способы грохочения. При мокром способе исходный материал поступает на грохот в виде пульпы или в сухом виде и орошается водой из специальных брызгальных устройств. Мокрый способ применяют обычно для сортирования материалов повышенной влажности и загрязненных глиной, илом и другими примесями. В этих случаях при грохочении материал не только разделяется по крупности, но и промывается.

Процесс грохочения принято оценивать двумя показателями: производительностью, т. е. количеством поступающего на грохот исходного материала в единицу времени, и эффективностью гро­хочения — отношением массы материала, прошедшей сквозь от­верстия сита, к массе материала данной крупности, содержа­щейся в исходном материале.

Эффективность грохочения отражает качественную сторону процесса грохочения. Качество получаемого продукта оценивается засоренностью (замельчением или закрупнением) которая равна процентному содержанию зерен посторонних фракций в данной фракции продукта.

Понятие фракция отличается от понятия класс тем, что пре­делы фракции определяются теми предельными размерами гра­ничных зерен, которые требуется получить, а пределы класса определяются размерами отверстий сит, на которых происходит грохочение. Например, чтобы разделить гравийную породу на две фракции: гравий с размером частиц более 5 мм и песок, размер частиц которого менее 5 мм, применяют сито с отверстиями 6,5 мм в свету. Следовательно, зерна размером 5—6,5 мм относятся к верхней фракции, но к нижнему классу. Это обстоятельство не позволяет заменить показатель чистоты продукта показателем эффективности грохочения.

Эффективность грохочения (%)

Е = [С — d (100 — С) ] 100/С,

где С — процентное содержание массы зерен нижнего класса в общей массе поступающего на грохот исходного материала (определяется рассевом пробы ис­ходного материала или по кривой ситового анализа этого материала); d = (А - А')/А' — относительное содержание массы зерен нижнего класса, оставшихся после грохочения в верхнем продукте; А — масса пробы надрешетного материала; А' — масса той же пробы надрешетного материала после отсева из него на лабо­раторном сите с размером и формой отверстий как у исследуемого сита зерен нижнего класса.

Засоренность продукта (%):



где А_о— масса пробы готового продукта; А'₀— масса той же пробы после рас­сева ее на стандартном лабораторном сите с размером отверстий, соответствующих выбранной границе разделения.
§2 Основы вероятностной теории процесса

грохочения

Рассмотрим теорию, поясняющую основы процесса грохочения, базирующуюся на вероятности прохождения зерна через отвер­стие просеивающей поверхности. Предположим, что шарообраз­ное зерно вертикально падает на просеивающую поверхность с квадратными отверстиями.

При этих условиях вероятность Р прохождения зерна через отверстие будет определяться как отношение числа случаев т про­хождения зерна через отверстие к общему числу всех случаев п:

Р = т/п.

При т=0 Р=0, т. е. ни в одном случае зерно не прошло через отверстие. При т=п Р=1, т. е. при каждом попадании зерна на просеивающую поверхность оно проходило через от­верстие.

Величина N, обратная вероятности Р, будет определять ве­роятное число случаев прохождения зерна через отверстие.

Если принять, что толщина проволок сита равна а (рис. 94), то вероятность прохождения зерна через ячейку сита:

Величина l²/(l+а)²=λ характеризует отношение световой поверхности сита ко всей площади сита. Отсюда видно, что ве­роятность прохождения зерна прямо пропорциональна световой поверхности сита и просеивание зерна зависит от соотношения раз­меров зерна и отверстия и не зависит от их абсолютных размеров.

При прямоугольном отверстии вероятность прохождения зерна значительно возрастает, так как препятствием для прохождения в этом случае является лишь одно направление (ширина отвер­стия), а не два, как при квадратном отверстии.

Для сравнения вероятности прохождения зерна через квад­ратное и прямоугольное отверстия В. Батель рекомендует зависимость:


где K_L, К_Q— вероятность прохождения зерна че­рез прямоугольное и квадратное отверстия; с = l'/т; l′—длина прямоугольного отверстия; т— ширина отверстия; d— диаметр зерна.

Рис. 95. Зависимость вероятного прохождения зерна через отверстие сита от диаметра зерна и размера от­верстия

Исходя из вероятностной теории грохо­чения можно сделать следующие выводы.

1. 
   Если построить график зависимости N = 1/P от соотношения d/l (рис. 95), то будет видно, что незначительное уве­личение диаметра зерна d более 0,75l вы­зывает необходимость существенного увеличения числа отверстий на сите для прохождения этого зерна через него. Следовательно, согласно тео­рии вероятности зерна размером менее 0,75l будут легко грохо­тимые, а зерна размером более 0,75l трудно грохотимые. Это подтверждает правильность деления зерен на легкие (при d <0,75l) и трудные (при d > 0,75l), как это принято на практике.
   
2. 
   Ввиду того, что вероятность просеивания не зависит от абсолютных размеров отверстий сита и зерна, можно утверждать, что при одинаковых просеивающих поверхностях и исходном материале одного и того же гранулометрического состава через каждое отверстие может проходить лишь определенное число зерен. Это число сохраняется примерно постоянным независимо от того, происходит ли грохочение крупного материала на ситах с большими отверстиями или мелкого материала на ситах с мел­кими отверстиями. При одинаковой производительности число зерен в исходном материале с увеличением крупности будет умень­шаться прямо пропорционально третьей степени диаметра зерен, в то время как число отверстий на единицу поверхности сита уменьшится прямо пропорционально лишь второй степени раз­мера отверстия сита. Следовательно, производительность грохота при прочих равных условиях с увеличением отверстий возрастает прямо пропорционально размеру этих отверстий.
   

Вероятностная теория процесса грохочения базируется на рассмотрении условий прохождения единичного зерна через от­верстие просеивающей поверхности. В действительности процесс грохочения протекает значительно сложнее. Результаты изучения работы машин в эксплуатационных условиях, а также экспери­ментальные данные позволили установить закономерности этого процесса и определить параметры машины и ее технико-эксплуа­тационные показатели.

Глава1. ГРОХОТЫ С ПЛОСКИМИ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ

§1 Конструкция просеивающих элементов

Рабочей частью грохота является просеивающая поверхность, которая может быть выполнена в виде сита — плетеной проволочной сетки, решета — стального листа с отверстиями или колосни­ковой решетки.

Показатели процесса грохочения во многом зависят от кон­струкции просеивающей поверхности, а именно от размеров по­верхности, размера и формы отверстий. Просеивающая поверх­ность для грохотов обычно характеризуется соотношением ши­рины и длины, равным 1:2,5. У колосниковых грохотов тяжелого типа это соотношение равно 1:2, что объясняется более низкими требованиями к эффективности грохочения.

Производительность изменяется прямо пропорционально пло­щади сита при соотношении его ширины и длины 1:2,5.

К конструкции проволочных сит предъявляются следующие требования: отношение суммарной площади отверстий ко всей площади сита должно быть наибольшим; форма изгиба проволок должна обеспечивать большую точность размеров отверстий и их неизменяемость при грохочении; сито не должно корродировать; сито должно быть износостойким. Наибольшую световую пло­щадь имеют плетеные сита, от прочности плетения которых зави­сит качество грохочения и срок службы сит.

На рис.96,а—г показаны проволочные сита. Сита различают по способу переплетения (рис.96,а), по форме ячейки: квадрат­ная и прямоугольная (рис.96,б), по сечению проволоки: круглая и специального профиля (рис.96,в), по форме проволоки: предва­рительно изогнутая (рис.96,в) и прямая (рис.96,г).

На рис. 96,г изображено сварное сито. Такое сито часто изго­товляют на месте эксплуатации из стальных прутков диаметром 7—8 мм и размером ячеек 60—100 мм.

Формы отверстий решет показаны на рис. 97. Поверхности грохочения с прямоугольными отверстиями имеют значительно большее живое сечение (70—80%), чем с квадратными (около 60%) и круглыми (приблизительно 40%), а следовательно, обеспечивают и большую пропускную способность. Однако при прямоугольных отверстиях в подрешетный продукт может попасть зна­чительное количество лещадных зерен.

Так как поверхности грохочения могут иметь различную форму отверстий, возникает необходимость определить эквива­лентность отверстий. Равноценными считаются отверстия, при которых обеспечивается один и тот же выход материала.

ВНИИстройдормаш рекомендует для решет с круглыми и пря­моугольными отверстиями применять следующие переходные ко­эффициенты: l_кр = 1,25l_кв при грохочении щебня; l_кр = 1,15l_кв при грохочении гравия; l_пр = 0,8l_кв (здесь l_кр — диаметр круг­лого отверстия; l_кв — размер квадратного отверстия; l_пр — ши­рина прямоугольного отверстия).

Качество грохочения, производительность и срок службы просеивающей поверхности во многом предопределяются кон­струкцией ее крепления к коробу грохота. Таким образом, дол­говечность сита зависит не только от материала, из которого оно изготовлено. Слабое натяжение сита приводит к его быстрому выходу из строя. Поэтому особенно при использовании плете­ных сит конструкция крепления должна обеспечивать постоянное и равномерное натяжение сита, исключающее излом проволок сетки.

Одно из натяжных устройств показано на рис. 98.

В последнее время используют резиновые штампованные или литые армированные листы-решета или сетки из резинового шнура (струнные сита). При эксплуатации таких сит установлено, что при грохочении абразивных материалов резиновые сита (рис. 99) экономичнее сит с металлическими поверхностями грохочения. Кроме того, например, при грохочении материалов, склонных к налипанию, грохот, оборудованный струнной резиновой поверх­ностью, имеет более высокую производительность и эффектив­ность грохочения, так как вследствие возбуждения дополнитель­ных колебаний в резиновых струнах они почти не забиваются.