Гранулирование

Классификация на грохотах

Разделение частиц по размерам чаще проводят после про­цесса гранулирования. Помимо пневмосепарации, эффективной главным образом для частиц размером менее 0,5—1,0 мм или при одновременном осуществлении другого процесса (сушки, охлаждения и т. п.), наибольшее распространение получило ме­ханическое разделение, сущность которого заключается в про­пускании материала через разделительную перегородку с отвер­стиями. Неподвижная перегородка малоэффективна и такую конструкцию применяют в основном для продавливания сыпу-

I чего Материала при загрузке бункеров. Движение просеиваю - ^ щей поверхности может быть вращательным, колебательным (как вдоль, так и поперек полотна) или более сложным. Вра­щающиеся грохоты обычно встраивают в барабанные грануля­торы и используют для отделения крупных кусков. Вследствие малых эффективности грохочения и удельной нагрузки для дру­гих целей их не используют.

Для рассева гранул применяют гирационные и подвесные грохоты, привод которых осуществляют от коленчатого вала, и электромагнитные с нормальной траекторией движения сита. Последние, обладая большей пропускной способностью, менее надежны в работе из-за поломок сеток и приводов.

В промышленности чаще всего используют инерционные гро­хоты различных модификаций. Они обычно совершают круговые или эллиптические колебания, амплитуда которых изменяется от 1 до 4 мм. Частота колебаний наклонного грохота

/=44((/а)0-5,

где а — амплитуда колебаний; I — размер отверстия.

Экспериментально установлено, что самоочищение от «труд­ных» зерен происходит при высоте подбрасывания материала /і >0,4 I [129].

Производительность вибрационных грохотов точному расчету не подда­ется и является величиной опытной. Однако известно, что она пропорцио­нальна ширине сита, высоте слоя материала (наиболее благоприятна высота слоя, равная двум-трем границам разделения) и скорости его движения. Последняя зависит от угла наклона, частоты и амплитуды вибрации сита. Ориентировочно ее определяют следующим образом [130]. Находящаяся на наклонном сите частица в результате его вибрации подбрасывается на высо­ту, равную амплитуде вибраций, а затем под действием силы тяжести пада­ет вертикально, смещаясь вдоль сита на расстояние a tg а (где а — угол на­клона сита). При п колебаниях сита в минуту скорость движения части­цы (в м/с)

o=(ntg ос) «/60.

При длине сита L время пребывания на нем т = L/v (в с). Задаваясь временем рассева, можно определить длину сита при определенной произ­водительности грохота, которую рассчитывают по формуле

Q=Bhv р„, (7.8)

где В — ширина сита; h — высота слоя материала на нем; р„ — насыпная плотность материала.

Как видно из уравнения (7.8), производительность не связана с качест­вом рассева, а основной показатель для расчета процесса — время рассева может быть определен только из эксперимента и зависит как от свойств продукта, так и от режимов классификации.

В других известных из литературы [130—132] методиках расчета грохочения также используются полученные экспери­ментально константы, анализ которых показывает, что при по­стоянных параметрах работы грохота они определяются требова­ниями к качеству продукта, его физическими свойствами и мо­гут быть заменены комплексным показателем — удельной на-

грузкой, рассчитываемой как отношение расхода материала, поступающего на сито, к его площади. Тогда размер протаиваю­щей поверхности определится по заданной производительности, а соотношение ее ширины и длины — из условия равномерного распределения продукта по ситу.

Данные по удельным нагрузкам [130, 133] не всегда охва­тывают нужный диапазон размеров, иногда противоречат друг другу, поэтому для каждого конкретного продукта необходимы экспериментальные исследования. В частности, исследовалось [134, 135] влияние различных параметров на допустимую удельную нагрузку и эффективность разделения минеральных удобрений на инерционных грохотах. Установлено, что допусти­мая для получения удобрений требуемого гранулометрического состава удельная нагрузка на сито по границе разделения 1 мм зависит от содержания мелкой фракции в исходном продукте. Для суперфосфата по промышленным данным эта зависимость приведена на рис. 7.2.

Удельная нагрузка зависит и от требуемой эффективности разделения. В результате обработки экспериментальных дан­ных получена зависимость

Q=<Qo(1~"4), (7-9)

где т] — общая эффективность грохочения, т. е. с учетом засорения подсн - тового продукта крупной фракцией

П= (Р —«) (а— 0)/а(1 —а) (Р— 0). (7.10)

Здесь а, Р, 0 — содержание какой-либо фракции соответственно в ис­ходном, Подситовом и надситовом продуктах; — нагрузка, при которой эф-

Рис. 7.2. Зависимость допустимой удельной нагрузки Q прн рассеве по границе
1 мм на сите с размером ячеек 1,8X1,8 мм н углом наклона 13° от содержа-
ния меньших этой границы фракций a_i в исходном суперфосфате

Рис. 7.3. Зависимость эффективности грохочения т] от удельной нагрузки на

сито Q

фективнЪсть равна нулю (зависит от конструкции, режима работы грохота и крупност^ рассеиваемого материала); п — эмпирический коэффициент, зави­сящий от сыпучести и адгезионных свойств продукта.

Для практического использования этой формулы необходи­мо для данных типа грохота и рассеваемого материала экспе­риментально определить значения Qo и п.

Задавшись эффективностью, легко найти допустимую удельную нагруз­ку. Так, опытным путем установлено, что при разделении по границе 1 мм на электромагнитном грохоте с сеткой, имеющей ячейки 2X2 мм, (50= = 1,94 кг/(м2-с), л=1,4 для двойного суперфосфата со свободной кислот­ностью менее 7%, влажностью менее 6% и температурой менее 70°С. Сопо­ставление данных по рассеву такого продукта показывает удовлетворитель­ную сходимость эксперимента и расчета. Следует заметить, что суперфосфат имеет наибольшую из удобрений адгезию к рассеивающей поверхности. Именно этим свойством и определяются указанные выше ограничения по кис­лотности, влажности и температуре материала, отклонения от которых при­водят к полному прекращению процесса разделения по размерам из-за за­растания сеток материалом. Поэтому для других удобрений расчет по фор­муле (7.9) дает некоторый запас в сравнении с данными по рис. 7.3.

Грохот выбирают в основном по требуемой пропускной спо­собности с учетом эксплуатационных характеристик. Важный момент — подбор для данного типа грохота, продукта и техно­логической схемы вида сита и размера его ячеек. Используют плетеные и штампованные металлические и резиновые сита. Необходимость применения для влажных агрессивных продукт тов нержавеющих сталей снижает надежность работы штампо­ванных сит. Такие сита со шпальтовыми отверстиями устанав­ливают в многоретурных схемах гранулирования для увеличе­ния производительности грохота. Одновременно при этом сни­жается эффективность разделения и увеличивается эффектив­ность стадии гранулирования и в целом линии, так как в про­цессе гранулообразования участвуют сформировавшиеся центры роста гранул в виде мелкой фракции товарного продукта, т. е. создаются наиболее благоприятные условия именно для данной ретурной схемы (см. гл. 10).

Имеется опыт эксплуатации резиновых штампованных или литых решеток, а также сеток из резинового шнура (струнные сита). Они менее шумные, имеют большую эффективность, из­носостойкость, способны к самоочистке, что особенно важно для адгезионных продуктов. Рекомендуемое расстояние между стру­нами 1,6—1,2 границы разделения; натяжка струн — поперек грохота. Под ситом устанавливают укрепляющую решетку с большими отверстиями, на входе — резиновый лист для смяг­чения удара. Прокатные резиновые сита имеют расширяющие­ся книзу отверстия, что предотвращает их засорение. Недостат­ки резиновых сит — сложность крепежа, малое живое сечение, снижающее производительность.

От границы разделения, т. е. от размера ячеек сита, зависит удельная нагрузка на него. Оценка работы грохота при удель­ных нагрузках до 8,5 кг/(м2*с) показала, что с увеличением

Рис. 7.4. Зависимость относительной удельной нагрузки QncrlQrp от соот­ношения фактической границы разде­ления к размеру отделяемых частиц

drf, / С? ч

щая засорения продукта крупной фракцией, в отличие от об­щей названа частной и рассчитывается по формуле

тц= (а — 0)/а(1 — 0).

Общая эффективность грохота с увеличением размера ячеек проходит через максимум, определяемый углом наклона грохо­та и конфигурацией отсеваемых частиц. Сетки с ячейками раз­мером, соответствующим этому максимуму, целесообразно ис­пользовать в производствах, где состав и количество ретура мало влияют на эффективность гранулирования, а продукт не налипает на сетку.

Для продуктов, склонных к адгезии, рекомендуется увеличе­ние размера ячеек в 1,8—2,2 раза от границы разделения. Уве­личение размера ячеек целесообразно также в многоретурных схемах, где часть товарной фракции возвращается в процесс гранулирования. При одинаковом качестве отделения мелкой фракции от товарной с увеличением соотношения между истин­ной границей разделения и размером отсеваемых частиц произ­водительность грохота возрастает в несколько раз (рис. 7.4). Поэтому выведение в ретур части товарной фракции в резуль­тате увеличения истинной границы разделения позволяет под­нять производительность грохота без ухудшения качества про­дукции. При этом возрастает надежность работы как узла рассева, так и технологической линии в целом.

Таким образом, выбор размеров ячеек сетки грохота дикту­ется не только свойствами продукта, но и схемой его производ­ства. Зная размер ячеек, по соответствующей нагрузке Qo и за­данной (гранулометрическими составами продукта на входе и выходе грохота) эффективности определяют допустимую удель­ную нагрузку. Чем ниже ретурность и требования к чистоте и диапазону товарной фракции, тем выше эффективность грохота.

Другим способом повышения эффективности узла разделе­ния по размерам является комплексное использование грохота и пневмосепаратора-холоднльннка. По такой схеме увеличи­ваются нагрузки как на грохот, так и на сепаратор. Сита дол­

жны пропускать до 40—60% товарной фракции в подситовой продукт с последующей сепарацией его в пневмоклассификато­ре при высоких нагрузках. Незначительное увеличение содержа­ния мелочи в готовом продукте (с 5 до 6—7%) позволяет уве­личить нагрузку на пневмоклассифнкатор в 1,5—2 раза. Даль­нейшим смешением надситового продукта с продуктом после сепаратора, содержащим 10—15% мелкой фракции, получают товарный продукт. Это обеспечивает увеличение производитель­ности на 10—15%. Повышение энергозатрат компенсируется одновременным охлаждением гранул.