Машины для разделения твердых материалов

После измельчения твердый материал обычно разделяют по размерам частиц с выделением отдельных фракций. Такое разделение называют классификацией или сортировкой. В промышленности применяются сле­дующие методы классификации: механическая классификация (грохоче­ние), гидравлическая и воздушная классификации.

Материальный баланс процесса классификации:

G_пр = ΣG_{фр i} + G_пот, (3.3)

где G_np - масса поступившего на разделение материала, кг; G_{фp i} -общая масса i-го количества фракций материала, кг; G_пот - потери материала (в основном пыли), кг.

При механической классификации материалов используются рассеи­вающие устройства в виде сит и решеток. На рис. 3.7 приведены схемы многократного грохочения исходного сыпучего материала на четыре фракции.

Частицы материала, размеры зерен которого меньше диаметра отвер­стий в сите или решете, под действием силы тяжести проваливаются в бункеры для сбора фракций или поступают на следующее сито (решето), где протекает аналогичный процесс разделения. В зависимости от формы рассеивающего устройства и типа привода применяются неподвижные ко­лосниковые, роликовые, барабанные, качающиеся и вибрационные грохо­ты.

На неподвижные грохоты, установленные наклонно под углом, боль­шим угла естественного откоса, высыпают подлежащий разделению мате­риал, который, ссыпаясь по поверхности грохота, одновременно при этом классифицируется (мелкие частицы просеиваются). Такие грохоты приме­няются редко из-за низкой производительности. Более широкое примене­ние нашли вибрационные грохоты, в которых наклонные сита с помощью специального механизма колеблются с частотой 15-50 с^-1 при амплитуде 0,5-15,0 мм. Благодаря вибрации отверстия в ситах практически не заби­ваются материалом, обеспечивается высокая производительность, пони­женное пылеобразование и меньший расход энергии.

Наибольшее распространение получили барабанные грохоты. Пока­занный на рис. 3.8 барабанный грохот представляет собой уста­новленный наклонно (под углом до 9 градусов к горизонту) вращающийся цилиндрический ба­рабан с перфориро­ванными стенками (с отверстиями раз­ного размера). По­ступающий через приемную воронку 1 материал движется внутри вращающе­гося барабана 2 сле­ва направо,

проходя сначала секцию с мелкими отверстиями, а затем сек­ции с постепенно увеличивающимися размерами отверстий. Под каждой секцией устанавливаются приемные бункеры (на рисунке не показаны). Вращение барабана осуществляется с помощью привода 3. Если приме­нить конический барабан, то его можно установить горизонтально, а пере­мещение материала в нем происходит благодаря конусности стенки. Про­изводительность барабанных грохотов значительно больше, чем непод­вижных, но больше и пыление при наличии мелкодисперсных частиц в рассеиваемом материале. Недостатком барабанных грохотов является низ­кое качество сортировки. Помимо этого секции с мелкими отверстиями часто повреждаются крупными кусками в рассеиваемом материале. При диаметре барабана 1,5-3,0 м скорость его вращения составляет 5-20 об/мин.

В процессах гидравлической классификации и воздушной сепарации используется принцип разделения частиц на фракции по величине скоро­сти осаждения в жидкости или в воздухе. Сущность работы воздушно-проходного центробежного сепаратора (рис. 3.9) заключается в следующем: из­мельченный в мельнице материал в пото­ке воздуха, движущегося по трубопрово­ду со скоростью около 20 м/с, через пат­рубок 1 поступает в кольцевое простран­ство между корпусом 2 и внутренним ко­нусом 3 сепаратора. Здесь скорость пото­ка резко снижается и наиболее крупные частицы (грубая фракция) под действием силы тяжести выпадают из потока и через патрубок 4 возвращаются в мельницу. Воздушный поток со взвешенными час­тицами твердого материала движется вверх, проходит между тангенциально ус­тановленными к оси сепаратора лопатка ми 5 во внутренний конус 2, приобретая вращательное движение. Более крупные частицы материала отбрасываются центробежной силой к стен­кам внутреннего конуса, движутся по ним вниз и также удаляются через патрубок 4. Воздушный поток вместе со взвешенными частицами тонкой фракции выходит из сепаратора через патрубок 6 и направляется в циклон, где твердые частицы отделяются от воздуха, который возвращается в мельницу. Работа воздушных сепараторов сопровождается интенсивным пылеобразованием и имеется опасность разрядов статического электриче­ства и появления фрикционных искр.

Гидравлическая классификация осуществляется в горизонтальном или восходящем потоке жидкости (обычно воды). Поток жидкости выносит из классификатора в слив частицы, меньшие определенного размера, а в клас­сификаторе осаждаются частицы больших размеров, обладающие большей скоростью осаждения.