Процессы в производстве строительных материалов и изделий

Процессы в производстве строительных материалов и изделий

 

Грохотом называется машина сортирующая сыпучие строительные нерудные материалы механическим способом.

Сыпучий материал (насыпной груз)

Сыпучий материал (насыпной груз )  представляет собой зернистый или битый материал, находящийся в сыпучем/текучем  состоянии. Размер фракций и их распределение, а также температура продукта, насыпная плотность, влажность и угол естественного откоса определяют характеристики того или иного насыпного материала. 

Все сыпучие материалы можно разделить на две категории:

1)не связывающиеся, свободно текучие материалы

2)связывающиеся, не распадающиеся материалы 

d=Dcosα-esinα

d - Наибольший размер частицы;

D – размер отверстия;

e – толщина листа (проволоки)

α – угол наклона решета (сита)

 

Степень отклонения частицы от шара оценивают коэфициентом сферичности Ψ, представляющим отношение поверхности шара к поверхности равновеликой по обьёму частицы

 

Например, если частица имеет форму куба с рёбром а, то отношение поверхности шара диаметром d к поверхности куба с рёбрами а будет равно

Ψ =

 

Средневзвешанный диаметр

=/

Или в развёрнутом виде

 

Гармонический средневзвешанный диаметр по величине удельной поверхности рассчитывается по формуле

=/)

 

 

Насыпная плотность сыпучего строительного материала – это его плотность в неуплотненном состоянии. Она учитывает не только объем самих частиц материала (песчинок или отдельных камней гравия), но и пространство между ними, таким образом насыпная плотность меньше обычной. При уплотнении сыпучего материала, его плотность становится больше и перестает быть насыпной. 

 

Важными критериями сыпучих материалов являются: 

1)Насыпная плотность

2)Угол естественного откоса

3)Размер фракций

4)Распределение фракций по размеру

5)Форма фракций

6)Связность

7)Сцепление

Истинная плотность (r) – масса единицы объема вещества в абсолютно плотном состоянии, без пор, пустот и трещин. Согласно СТБ 4.211-94  

Средняя плотность (rср) – масса единицы объема материала (изделия) в естественном состоянии с пустотами и порами

Насыпная плотность (rн) – масса единицы объема сыпучих материалов в свободном (без уплотнения) насыпном состоянии.

, ко всем трём  г/см3

Угол естественного откоса — угол, образованный свободной поверхностью рыхлой горной массы или иного сыпучего материала с горизонтальной плоскостью. Иногда может быть использован термин «угол внутреннего трения».

Частицы материала, находящиеся на свободной поверхности насыпи, испытывают состояние критического (предельного) равновесия. Угол естественного откоса связан с коэффициентом трения и зависит от шероховатости зерен, степени их увлажнения, гранулометрического состава и формы, а также от удельного веса материала.

По углам естественного откоса определяются максимально допустимые углы откосов уступов и бортов карьеров, насыпей, отвалов и штабелей. угол естественного откоса из различных материалов

 

Абразивность – (г/т)    А=()/

-исходная масса оборудования

-масса оборудования  после измельчения пробы материала

ГРОХОЧЕНИЕ (а. screening, screen sizing; н. Siebung, Klassierung, Siebklassierung; ф. tamisage, criblage; и. cribado, tamizado) — процесс разделения (сортировки) сыпучих материалов по крупности частиц (кусков) на грохотах. Грохочение — важный элементрудоподготовки, комбинируется, как правило, с дроблением.  
 
По технологическому назначению различают грохочение: вспомогательное, в том числе предварительное — отделение мелких классов исходного материала, которые нецелесообразно направлять в дробилку (при дроблении в открытом цикле); контрольное или поверочное — отделение мелких классов дроблёного материала (при дроблении в замкнутом цикле); совмещённое (предварительное и контрольное), когда обе операции совмещены в одну (при дроблении в замкнутом цикле); подготовительное — выделение продуктов различных классов крупности с целью раздельной обработки, обусловленной требованиями технологии на рудоуглеобогатительных и брикетных фабриках; самостоятельная или механическая сортировка — получение готовых продуктов (сортов), отправляемых потребителю (в угольной промышленности самостоятельное грохочение называется окончательным для получения на сортировочных и обогатительных фабриках угля или антрацита, отвечающего требованиям стандартов по крупности); обезвоживающее — с целью обезвоживания и обесшламнивания (для удаления в основном массы воды, содержащейся в исходном материале, как правило, в руде после её промывки) или для отделения суспензии от конечных продуктов (при сепарации в тяжёлой среде и аналогичных операциях), а также преимущественно в угольной промышленности — избирательное (разделение угля на различные классы, отличающиеся не только по крупности, но и по качеству).  
 
По последовательности выделения классов крупности грохочение разделяют от крупного к мелкому, от мелкого к крупному, а также комбинированное. По крупности наибольших кусков в исходном материале и требуемым классам крупности различают грохочение: крупное (до 1200 мм) — на классы от 300 до 100 мм; среднее (до 350 мм) — на классы от -60 до +25 мм; мелкое (до 75 мм) — на классы от -25 до +6 мм; тонкое (до 10 мм) — на классы от -5 до +0,5 мм; особо тонкое грохочение. (до 0,045 мм). Приведённое разделение условно. Разделение частиц по крупности размером от 1 мм до 40 мкм осуществляют, как правило, классификацией. По характеру движения исходного материала на просеивающих поверхностях грохота выделяют грохочение на неподвижных, частично подвижных, подвижных и вращающихся грохотах. При грохочении материал перемещается по ситу грохота слоем. Частицы, размер которых в поперечнике меньше размера отверстия сита (так называемый нижний класс), достигнув поверхности сита, проваливаются через отверстия, то есть просеиваются (в нижний, подрешётный, продукт), более крупные частицы (так называемый верхний класс) перемещаются по ситу и образуют верхний, надрешётный, продукт. Из-за ограниченности длины грохота не все частицы с размерами меньше размера отверстия сита успевают просеяться, часть из них остаётся в надрешётном продукте, засоряя его и уменьшая массу подрешётного.

Грохочение возможно лишь при перемещении слоя материала с соблюдением некоторых условий, благоприятствующих проходу куска или зерна через отверстия. Непрерывное перемещение слоя по ситу при небольшой скорости исключает возможность перелёта зёрен через отверстие. При грохочении мелких зёрен периодически очищают отверстия от зёрен, размер которых близок к размеру отверстия. При большом количестве крупных кусков в исходном материале, частично закрывающих отверстия сита, эффективность грохочения снижается. В некоторых случаях хорошие результаты даёт мокрое грохочение (с орошением материала водой из брызгал или частичным погружением сита в пульпу), применяемое при просеивании влажных или содержащих пыль материалов.  
 
Основные технологические показатели процесса — эффективность грохочения, производительность, "замельчённость" надрешётного продукта, характеризующая содержание подлежащих отсеву мелких классов. Эффективность и производительность (т/ч, м3/ч) связаны обратной зависимостью; при увеличении производительности качество снижается, и наоборот. Эффективность грохочения зависит от времени рассева, гранулометрического и вещественного состава исходного материала, а также его влажности. К числу важных факторов относится геометрическая форма зёрен и кусков материала. Наиболее благоприятна — округлая форма (типичная для гальки и песчано-гравийной смеси). Показатели грохочения определяются и конструктивно-механическими факторами: конструкцией сита, формой и размером отверстий, отношением длины к ширине просеивающей поверхности, равномерностью подачи материала во времени, углом наклона, частотой и траекторией колебаний грохота.

Дисперсность — величина, показывающая какое число частиц можно уложить вплотную в одном метре. Чем меньше размер частиц, тем больше дисперсность.

 

 Усредненным показателем дисперсности является удельная поверхность.

Удельную поверхность чаще всего определяют по количеству адсорбированного материалом инертного газа и по воздухопроницаемости слоя порошка или пористого материала. 

По технологическому назначению различают два основных вида грохочения:

- предварительное - для выделения готового по крупности продукта (перед дробилкой);

- контрольное, или поверочное - для контроля крупности дробленого продукта (после дробилки) (рисунок 1).

 

Рисунок 1 – Грохочение в сочетании с дроблением:

а - предварительное (при дроблении в открытом цикле);

б - поверочное, или контрольное (при замыкании грохота на дробилку);

в - совмещенное предварительное и контрольное

(при замыкании дробилки на грохот)

 

Включение в схему дробления операции предварительного грохочения позволяет выдержать принцип «не дробить ничего лишнего».

 

 

Эффективность грохочения (коэффициент полезного действия) - отношение, массы подрешетного продукта к массе материала той же крупности в исходном питании грохота, выраженное в процентах или долях единицы

 

 

 

 

К числу важных факторов первой группы относится геометрическая форма зерен и кусков материала. Наиболее благоприятной является шарообразная, округлая форма. В большинстве случаев куски и зерна руды, продуктов дробления имеют кубообразную форму. Наименее благоприятной является Продолговатая, и пластинчатая форма зерен.

При встряхивании короба в слое зерен лежащих на сите, происходит их сегрегация (расслоение по крупности), причем наиболее крупные зерна оказываются в верхнем слое, а наиболее мелкие на поверхности сита. Последние легко достигают поверхности сита и проходят, через его отверстия. Но, зерна, близкие по величине к размеру отверстий сита, с трудом проходят в промежутках между более крупными зернами слоя материала, лежащего на сите, а также и через отверстия сита.

Практика грохочения показала, что зерна, диаметр которых меньше, чем три четверти отверстия сита, легко проходят в промежутках между крупными зернами материала на сите и по достижении ими поверхности сита сразу проваливаются через отверстия. Такие зерна в отношении проходимости называют «легкими». Зерна крупнее трех четвертей отверстия сита с трудом проходят в промежутках между крупными зернами и через отверстия. Эта трудность прохождения нарастает по мере приближения диаметра зерен к размеру отверстий сита. Такие зерна называют «трудными». Зерна, диаметр которых более полуторного размера отверстия сита, существенно не влияют на перемещение «легких» и «трудных» зерен к поверхности сита. Зерна, близкие по диметру к размеру отверстия сита, но больше их, легко застревают в отверстиях и забивают сито. Зерна, размер которых больше отверстий сита, но меньше полуторной величины их, называют «затрудняющими».

Чем меньше в исходном материале «трудных» и «затрудняющих» зерен, тем легче его грохочение и тем выше, при прочих равных условиях, эффективность процесса.

Наличие большого количества влаги и глины отрицательно сказывается на работе грохота, так как происходит слипание зерен, замазывание отверстий сита.

К факторам второй группы относятся: конструкция сита, отношения его длины к ширине, способ подачи материала на просеивающую поверхность.

Форма отверстий просеивающей поверхности оказывает заметное влияние на грохочение. Предпочтение отдают продолговатым отверстиям, так как они меньше подвержены забиванию трудными и затрудняющими зернами.

Основным требованием к способу подачи материала на просеивающую поверхность является ее равномерность. Необходимо подавать материал равномерно во времени и по всей ширине грохота, что обеспечивает постоянство средней скорости движения материала по ситу и стабильность толщины его слоя. Угол наклона короба на практике принимают в пределах от 0 до 26 град. Оптимальный угол, т. е. обеспечивающий наибольшую эффективность при заданной производительности или наибольшую производительность при заданной эффективности, устанавливается экспериментально.

Частота и амплитуда колебаний выбираются в соответствии с паспортными данными завода-изготовителя.

 

Эксцентрисите́т — числовая характеристика конического сечения, показывающая степень его отклонения от окружности. Обычно обозначается “е” 

Размеры поверхности грохочения

Производительность грохота почти прямо пропорциональна ширине сита. Увеличение длины повышает вероятность прохождения сквозь сито, главным образом увеличивая эффективность и лишь незначительно повышая производительность (рис. 9.1.3.2). Практика показывает, что длина должна быть в 2–3 раза больше ширины сита.

Влажность материала

Для грохочения имеет значение содержание внешней влаги, покрывающей пленкой поверхность зерен материала. Вода, находящаяся в порах и трещинах зерен, а также химически связанная, на грохочение не влияет. Например, грохочение некоторых каменных углей практически невозможно при их влажности более 6 %, т. к. влага в основном представлена поверхностными пленками, в то же время сильно пористые бурые угли просеиваются даже при влажности до 45 %.

Особенно сильно влияет влажность материала при грохочении его на ситах с мелкими отверстиями. Мелкие классы имеют наибольшую внешнюю влажность вследствие их большой удельной поверхности. Внешняя влага в материале вызывает слипание мелких частиц между собой, налипание их на крупные куски и замазывание отверстий сит вязким материалом. Кроме того, вода смачивает проволоки сита и может под действием сил поверхностного натяжения образовывать пленки, затягивающие отверстия. Все это препятствует расслоению материала по крупности на сите и затрудняет прохождение мелких зерен через отверстия, в результате чего они остаются в надрешетном продукте.

При некотором предельном содержании влаги, зависящем от свойств материала и размера отверстий сита, эффективность грохочения резко падает. С увеличением влажности материала сверх этого предела подвижность зерен возрастает, и постепенно наступают условия для мокрого грохочения, т. е. грохочения материала с водой. Конкретно о влиянии влажности на грохочение данного материала можно судить только на основании экспериментальных работ.