Классификация зернистых материалов

Для разделения смеси зернистых материалов на фракции применяют три вида классификаций:

· механическую, которая заключается в рассеве сыпучих материалов на ситах, решётах или других устройствах. При механической классификации через отверстия просеивающего устройства проходят частицы материала (проход), размеры которых меньше размеров отверстий. Не прошедшие через сита куски или частицы (сход) направляются на дополнительное измельчение;

· гидравлическую – разделение смеси твёрдых частиц на фракции в зависимости от скорости оседания частиц в жидкости;

· воздушную сепарацию – разделение смеси твёрдых частиц на фракции в зависимости от скорости отстаивания частиц в воздухе.

Классификацию используют как вспомогательную операцию для удаления мелочи перед измельчением материала, а также при возврате крупных частиц материала на повторное измельчение и в качестве самостоятельной операции – для выделения готового продукта заданного фракционного состава [1].

Механическая классификация

Механическая классификация, которую также называют сепарированием (грохочением), применяют для разделения частиц, размеры которых колеблются от нескольких сантиметров до долей миллиметра. Классификацию проводят на рассеивающих устройствах, называемых грохотами или сепараторами. Для рассеивания материалов используют металлические или другие сита, решёта из металлических листов со штампованными отверстиями, решётки из параллельных стержней – колосников.

Сита бывают с квадратными или прямоугольными отверстиями; размеры отверстий от 0,04 до 100 мм. Сита обозначают номерами, соответствующими длине стороны отверстий сита в свету, выраженной в миллиметрах или микронах.

Решёта изготовляют из металлических листов толщиной 2…12 мм, в которых штампуют круглые или прямоугольные отверстия размером 2…10 мм. Чтобы избежать забивания отверстий материалом, их выполняют в форме конуса, расширяющегося книзу.

Колосники собирают из стержней обычно трапецеидального сечения. При такой форме колосников облегчается проход частиц материала через расширяющиеся книзу зазоры между колосниками.

Классификация материалов происходит при движении их относительно перфорированной поверхности. При этом поверхность может быть неподвижной, установленной под углом к горизонту большим, чем угол трения материала, либо движущейся.

В результате классификации получают два продукта: отсев (проход) и отход (сход). Отсев – частицы, прошедшие через рассеивающее устройство, отход – куски (частицы), не прошедшие через рассеивающее устройство.

Классификация бывает однократной и многократной. При однократной классификации материал просеивается через одно сито, при многократной – через несколько сит.

В промышленности используют грохоты с неподвижными и подвижными решётками. Наибольшее применение нашли грохоты с неподвижными решетками. Грохоты бывают качающимися, барабанными, вибрационными, дисковыми, роликовыми, колосниковыми и цепными.

На рисунке 2.1.1 показан качающийся грохот, который широко применяется в промышленности.

Рис. 2.1.1. Качающийся грохот:

1 – эксцентрик, 2 – шатун, 3 – пружина, 4 – корпус, 5 – сито

Грохот приводится в колебательное движение при помощи кривошипного механизма. Отсев проваливается при сотрясении сита в отверстия, а отход перемещается вдоль сита и с него поступает непосредственно на измельчение. Для отбора нескольких фракций качающиеся грохоты делают многоярусными; в этих грохотах материал подается на верхнее сито, имеющее наибольшие отверстия. Крупные куски удаляются с этого сита как отход, а отсев поступает на расположенное ниже сито с более мелкими отверстиями. На этом сите снова получают отход и отсев, причём отсев попадает на следующее более мелкое сито, и т. д.

Преимущества плоских качающихся грохотов: высокая производительность и эффективность грохочения, компактность, удобство обслуживания и ремонта.

Недостатком этих грохотов является неуравновешенность конструкции, в результате чего их работа сопровождается сотрясениями и толчками.

К грохотам с подвижными колосниками относятся роликовые грохоты, у которой просеивающей поверхностью служат ролики или диски, насаженные на параллельно установленные вращающиеся горизонтальные валы. Разделяемый материал движется по дискам или роликам, при этом нижний материал проваливается в зазоры между роликами или дисками, а отсев выгружается в конце грохота. В результате встряхивании материала при движении его по роликам или дискам повышается эффективность разделения.

Барабанный грохот представляет собой барабан, установленный наклонно под углом 4…7 ° к горизонту. Барабан, изготовленный из сетки или перфорированных стальных листов, вращается на центральном валу либо на выносных опорных роликах. Материал загружается с открытого торца барабана. Отсев проваливается через перфорированные стенки барабана, а отход выходит с противоположного открытого торца барабана. Барабанные грохоты используют для механической классификации от мелкого к крупному. Размер отверстий в ситах увеличивается по ходу движения материала. Недостатками барабанных грохотов является громоздкость, малая эффективность разделения и низкая производительность.

Для очистки зерна зерновых, крупяных и бобовых культур от сорных и зерновых примесей используют горизонтальные или вертикальные цилиндрические зерноочистительные сепараторы. Разделение в таких сепараторах происходит на металлическом сите. Проходные размеры отверстий сита увеличиваются по ходу движения зерновой смеси. Смесь разделяется под действием центробежной силы в вертикальных сепараторах либо в результате вибрационных колебаний материала и сита в горизонтальных сепараторах.

Рис. 2.1.2. Барабанный сепаратор:

1 – воронка, 2 – корпус, 3 – барабан, 4 – перегородка с каналом, 5 – вал

На рисунке 2.1.2 схематично показан барабан центробежного сепаратора, который состоит из нескольких секций. Зерно с примесями поступает в верхнюю секцию и под действием центробежной силы вместе с примесями отбрасывается к перфорированной стенке барабана сепаратора. Примеси, которые мельче зерна, проходят через отверстия стенки и удаляются из сепаратора в виде отсева, а зерно поступает в нижнюю секцию. Стенки барабана этой секции имеют отверстия большего диаметра, через которые зерно проходит и удаляется из сепаратора.

В вибрационных грохотах плоское наклонное сито совершает колебания при помощи вибратора. При вибрации материала на сите происходит его разделение, причем отверстия сит не забиваются, даже если разделяются влажные материалы. Процесс легко регулируется путем изменения частоты и амплитуды вибраций; сита легко сменяются.

Рис. 2.1.3. Схема работы барабанного электромагнитного сепаратора:

1 – сепаратор, 2 – конвейер, 3 – бункер ПО ЦЕНТРУ

Магнитные (электромагнитные) сепараторы предназначены для извлечения из массы сыпучего материала, например зерна, стальных и чугунных включений. Барабанный электромагнитный сепаратор (рис. 2.1.3) снабжён эксцентрично расположенным неподвижным электромагнитом, работающим от постоянного тока. При вращении барабана поверхность его находится в непосредственной близости от полюсов электромагнита. Чугунные и стальные предметы, попадающие в зону сильного магнитного поля, удерживаются на поверхности барабана, а сыпучий материал, не обладающий магнитными свойствами, ссыпается с поверхности барабана в приемный бункер. При выходе барабана из сферы действия магнитного поля чугунные и стальные предметы под действием силы тяжести отделяются от основной массы материала вне бункера.

Магнитные сепараторы устанавливают в местах загрузки твёрдых материалов в различные машины, например в дробилки, сушилки и другие.