Классификация, смешивание и дозирование сыпучих материалов

Классификация сыпучих материалов — это разделение их на фракции (классы). Под фракцией понимают набор кусочков, зерен и частиц вещества, размеры которых заключены в определенном диапазоне.

Классификация может быть как самостоятельной, так и вспомогательной операцией. Самостоятельную операцию называют сортировкой. Цель сортировки — получение продукта с заданным зернистым составом. Классификация является вспомогательной oneрацией, когда крупные фракции отделяют для возврата на повторное дробление.

Классификацию применяют и для определения зернистого состава материала. Тогда ее называют ситовым анализом.

Как можно разделить мелкие и крупные частицы? Первый способ основан на том, что перегородка с отверстиями (ячейками)! определенного размера задерживает крупные частицы, а мелкие! проходят через нее. Этот процесс называют грохочением, а соответствующее оборудование — грохотом.

Второй способ разделения твердых частиц, называемый гид­равлической классификацией, основан на разной скорости их осаж­дения в жидкости: крупные частицы оседают быстрее, чем мел­кие. Движущей силой процесса осаждения является сила тяжести или центробежная сила.

качающегося грохота (рис. 5.2). Материал движется по колеблющимся наклонным ситам с разным размером ячеек. Размер ячеек! от сита к ситу может изменяться от меньшего к большему или наоборот. На приведенной схеме представлен второй вариант: сначала происходит отсев крупных фракций, а затем (последователь-j но) все более мелких.

В барабанном грохоте (рис. 5.3) реализован вариант изменения- размера ячеек от меньшего к большему. Через воронку 7 материал поступает в полость вращающегося наклонного барабана 2, в стенке которого выполнены отверстия. Барабан приводится во вращение от вала 4, на котором он закреплен посредством спиц 3 и ступиц. Просев фракций происходит по длине барабана, причем самая крупная фракция ссыпается через его кромку.

На рис. 5.4 представлена схема вибрационного грохота. Вибрация сита происходит с частотой, в несколько раз большей, чем частота колебаний плоских качающихся грохотов, но малой амплитудой колебаний. При высокой частоте колебаний сит ячейки почти; не забиваются материалом в отличие от качающихся грохотов.

На станине 1, на стойках-пружинах 2, закреплен короб 3 гро­хота. Короб совершает сложные колебания (вибрации), возника­ющие при вращении неуравновешенного шкива 4, на котором несимметрично закреплен груз-дебаланс 5. Исходный материал загружают на вибрирующее сито 6. Сначала в просев попадает мелкая фракция, а в конечный отсев — крупная (использован вариант «от меньшего размера ячеек к большему»).

Спиральные классификаторы. Исходный материал под действием силы тяжести разделяется на две фракции — крупную и мелкую.Классификатор (рис. 5.5) включает в себя наклонный короб 3 и спиральный шнек 4, а также снабжен окном 2 для выгрузки круп-

ой фракции и переливным порогом 1. Когда водная суспензия поступает в короб, крупные частицы оседают на дно, вдоль кото­рого они перемещаются шнеком и удаляются через окно для вы­грузки. Мелкие частицы, не осевшие за время пребывания в коро­бе, вместе с большей долей воды перетекают через переливной порог 1 в режиме гидротранспорта.

Достоинствами гидроциклонов являются их высокая производительность, малые габариты и отсутствие движущихся частей.

Смешивание сыпучих материалов — это процесс обратный классификации. Смешиванием, например, получают комплексное минеральное удобрение, составленное из отдельных компонентов.

Смешивание сухих сыпучих материалов проводят либо как предварительную операцию перед основным технологическим процес­сом (например, при получении бетона сначала готовят песчано-­цементную смесь), либо как основной процесс изготовления ко­нечного продукта с заданными свойствами.

На рис. 5.7 схематично показана конструкция шнекового смеси­теля. В корытообразном корпусе 5 вращается вал 6, на котором закреплены лопатки двух форм. Одни из них (лопатки 2) являются транспортирующими и выполнены с наклоном. Они перемещают? смешиваемые компоненты от бункера 1 к выпускному окну 4. Между этими лопатками размещены перемешивающие лопатки 3 с продольными плоскостями. Эти лопатки перемешивают материал в направлении поперечном направлению движения потока. Совер­шаемое сложное движение обеспечивает эффективное смешива­ние компонентов.

Для смешивания густых и вязких масс применяют аппараты периодического действия с лопастными валками сложной формы.

Дозирование сыпучих материалов предусматрива­ет равномерное поступление в аппарат исходных компонентов с заданным расходом. Выполнение этого условия обеспечивает по­лучение высококачественного продукта.

Бункеры. Для бесперебойной подачи сыпучего материала тре­буется его накопление в бункере — емкости прямоугольной или цилиндрической формы, нижняя часть которой имеет форму со­ответственно усеченной пирамиды или усеченного конуса. Наклон­ные стенки обеспечивают ссыпание материала в выпускное от­верстие (выпускной патрубок) бункера. Угол их наклона должен быть больше угла естественного откоса сыпучего материала. При плохой сыпучести (слеживаемости) материала возможно его за­висание или сводообразование. В этом случае бункеры оборудуют устройствами для ручного рыхления и механическими устройства­ми вибрационного действия. Возможна также подача сжатого воз­духа под слежавшийся слой.

Выпускные патрубки бункеров снабжены плоскими или сек­торными затворами с ручным или электромеханическим приво­дом. Данные устройства позволяют выпускать материал из бунке­ра порциями или грубо регулировать его непрерывную подачу.

Питатели. Это устройства, обеспечивающие непрерывную и равномерную выгрузку сыпучего материала из бункеров. Подача материала с заданным расходом называется дозированием, а соот­ветствующие питатели — дозаторами. В дозаторах предусмотрена возможность регулирования расхода материала.

Если из бункера выгружают легкосыпучий материал, то воз­можно применение ленточного питателя, аналогичного ленточ­ному транспортеру (см. гл. 3). При неподвижной ленте питателя на ней образуется конус из сыпучего материала. В таком состоянии сам материал служит «пробкой» для выпускного отверстия бунке­ра, выполняя тем самым функции затвора.

При движении ленты высыпавшийся материал отводится («пробка» открывается), и на освободившееся место поступает ма­териал из бункера. Пока лента движется, этот процесс происхо­дит непрерывно. Расход материала из бункера можно регулировать величиной зазора между лентой и выходным патрубком.

Винтовые питатели, по принципу действия аналогичные вин­товым транспортерам (см. гл. 3), используют для дозирования мел­козернистых неабразивных материалов и в том случае, если необ­ходима герметизация аппарата.

В тарельчатом питателе (рис. 5.8) вращающийся горизонталь­ный диск (тарелка) 2 установлен с зазором по отношению к вы­пускному отверстию бункера 1. При выгрузке материала на непод­вижную тарелку образуется коническая «пробка», а при враще­нии тарелки материал срезается ножом 3, углубленным в кони­ческий слой. На освобождающееся место из бункера непрерывно выгружается новая порция материала. Его расход можно регули­ровать величиной зазора или степенью углубления ножа в слой.

В состав секторного питателя (рис. 5.9) входит цилиндриче­ский корпус 2 с загрузочной воронкой 1 и разгрузочным окном (патрубком) 3. Внутри корпуса расположен барабан 4 с радиаль­ными лопастями.

При неподвижном барабане питатель препятствует выходу материала и служит затвором. При вращении барабана (повороте сек­тора) материал, заполнивший сектор из воронки, высыпается в окно. Загрузка секторов происходит под действием собственного веса материала. Его расход регулируется частотой вращения барабана.

Секторные питатели применяют в тех процессах, при проведе­нии которых необходимо герметизировать аппарат.

Контрольные вопросы

1.Что представляет собой классификация сыпучих материалов? С какой целью ее проводят?

2.Какой процесс называется грохочением? Каковы особенности и принцип действия известных вам конструкций грохотов?

3.На каком физическом явлении основан процесс гидравлической классификации? Какова природа действующих сил?

4.Как устроены и как действуют механические смесители сыпучих материалов?

5.Вчем состоят особенности конструкций и принцип действия спи­рального классификатора и гидроциклона?

6.Как устроены и как действуют питатели сыпучих материалов?

7.Вчем заключается задача дозирования сыпучих материалов? Каки­ми средствами ее решают?

РАЗДЕЛ III