4.2.4. Ситовий аналіз
Розсів сипучого матеріалу з метою визначення його гранулометричного складу називаютьситовим аналізом.Методи проведення ситових аналізів уніфіковані.
Методика проведення ситового аналізу, що застосовується у практиці сепарації подрібненого матеріалу, така. Для розсівання використовують набір дротяних сит із квадратними отворами, що відповідають стандартній шкалі.
Матеріал більший за 25 мм розсіюється на горизонтальних гуркотах і ручних ситах, що хитаються, а дрібніше 25 мм - на лабораторних ситах. Сітка лабораторного сита натягнута на циліндричну обичайку діаметром 200 мм та висотою 50 мм. У верхню кромку обичайки для надання їй жорсткості закатано дротяне кільце. Нижня кромка обічайки має трохи менший діаметр, ніж верхня, що дозволяє набирати комплекти сит, вставляючи їх одне в інше, і одночасно вести розсівання матеріалу на кількох ситах. Верхнє сито закривають кришкою, а нижнє вставляють у чашку-піддон, куди збирається підгратний продукт останнього сита.
Масу проби для ситового аналізу приймають в залежності від крупності найбільшого шматка в пробі:
Розмір найбільшого шматка, мм
Мінімальна маса проби, кг
Проби розсіюють сухим або мокрим способом залежно від великої кількості матеріалу та необхідної точності ситового аналізу. Якщо не потрібно особливої точності і матеріал не злипається, то застосовують сухий спосіб розсіву. Сита встановлюють зверху вниз від великих розмірів отворів до дрібних. Пробу засипають на верхнє сито і весь набір сит струшують на механічному струшувачі протягом 10÷30 хв. Залишок на кожному ситі зважують з точністю до 0,01 г на технічних терезах. Сума мас всіх отриманих класів має розходитися більш ніж 1% з масою вихідної проби. Якщо цеумова виконується, то суму всіх класів приймають за 100%. Вихід класів отримують розподілом маси кожного класу на загальну їхню масу.
За наявності в пробі значної частки дрібного матеріалу і необхідності підвищеної точності аналізу пробу розсіюють мокрим способом. Її засипають на сито з отворами найменшого розміру, наприклад 0,074 мм, і відмивають дрібні частинки (шлам) слабким струменем води або занурюючи сито. у бак з водою. Промивку ведуть доти, доки промивна вода не стане прозорою. Залишок на ситі висушують, зважують і різницею мас визначають масу відмитого шламу. Висушений залишок розсіюють сухим способом на ситах, включаючи найдрібніше, на якому відмивався шлам. Гратний продукт цього останнього сита додають до отриманої раніше маси відмитого шламу.
Результати ситового аналізу оформляють як таблиці, подібної табл. 4.12. Обчислюють сумарні виходи, що являють собою суму виходів всіх класів більші (сумарний вихід по плюсу) і дрібніші (сумарний вихід з мінусу) отворів даного сита. Сумарні виходи класів іноді називають кумулятивними, що буквально означає накопичені.
Результати типового ситового аналізу
Класи крупності, мкм
Номінальний розмір отверстия х, мкм
з мінусу
за плюсом
Гранулометричний складподрібнених природних матеріалів визначається методами, встановленими ГОСТ 2093-82, 17495-80 та 24236-80 (останні два відносяться до відбору та підготовки проб).
ГОСТом передбачається роздільний розсів матеріалу більший і дрібніший за 5 мм. При разовому розсіві (разовим називається розсівання, при якому надрешітний продукт залишається на просіюючійповерхні до закінчення розсіву.) матеріалу більше 5 мм навішування матеріалу підбирається такою, щоб на верхньому ситі набору утворився шар товщиною не більше двох максимальних шматків. Час просіювання класу більше 5 мм становить 10 хв. Для матеріалу дрібніше 5 мм навішування становить 500÷1000 г, а для матеріалу дрібніше 0,1 мм - 100 г. Час просіювання 30 хв. Мокрий розсівання дрібних матеріалів з безперервною подачею води проводиться протягом 3 хв. Втрати матеріалу під час виконання ситового аналізу мають бути трохи більше 1%.
Для ситового аналізу застосовують струшувачі сит різних конструкцій. У вітчизняних лабораторіях найбільш поширені механічні струшувачі, що повідомляють набору (колонці) сит кругові хитання в горизонтальній площині та удари по кришці набору (струшування). Механічні струшувачі поступово витісняються більш досконалими та простими електромагнітними вібраційними струшувачами, які мають регульовану частоту та амплітуду вібрацій. Наприклад, струшуючий апарат Фріч (ФРН) може встановлюватися на частоту 3000 вертикальних коливань за хвилину при амплітуді до 3 мм або на 6000 кіл/хв при амплітуді 0,5 мм. Для запобігання резонансним коливанням сіток сит при режимі 3000 кіл/хв передбачено автоматичне переривання вібрацій на 0,5 с через кожні 3÷10 с. Частота 6000 кіл/хв застосовується при мокрому просіюванні на мікроситах, робочі поверхні яких мають отвори до 5 мкм. Для мокрого просіювання на струшувачі матеріалів, що важко просіваються, розроблені кришки, сита і піддони, до яких можна прикріпити форсунки-бризкала і підвести воду до колонки сит (рис. 4.12).
Мал. 4.12. Набір сит для мокрого аналізу з орошенням: 1 - сито; 2 – обичайка сита; 3 - форсунка із бризкалом
ДляТочних аналізів дуже тонких пилів застосовують мікросити, робоча поверхня яких є нікелевою фольгою з квадратними отворами, що розширюються вниз. Такі сітки виготовляються електрогальванічним та електродуговим способами або травленням. Точність розміру отворів у мікроситах значно вища, ніж у тканих сітках; відхилення від номінального розміру ±2 мкм. Робоча поверхня оговтується в масивний обід з нержавіючої сталі; ефективний діаметр сита 110 мм. Виготовляють мікросити з отворами розмірами від 5 до 100 мкм з інтервалами 5 або 10 мкм. Живий переріз для сітки з отворами розміром 5 мкм становить 6,25%, розміром 10 мкм - 16% і розміром 40 мкм - 25%. На ситах з отворами розміром 25 мкм можливе сухе просіювання, але частіше мікросита застосовують при мокрому розсіві. Просіювання ведеться в рідинному стовпі, тобто в кришку набору сит підводиться вода, яка заповнює їх і відводиться від піддону. Це оберігає сита від ушкоджень та виключає затримку проходження води через сітку внаслідок дії сил поверхневого натягу.
Наважка матеріалу для аналізу дорівнює 1÷3 г (1÷2 см 3 ). Сита після аналізу очищаються в ультразвуковій ванні.
Мал. 4.13. Схема пристрій для розсіву: 1 – механізм розсіювання; 2 – електронні ваги; 3 – руки; 4 - пристрій управління та обчислення (центральний процесор); 5 - друкувальний пристрій; 6 - координатний графобудівник; 7 – маніпулятор
Повну механізацію та автоматизацію трудомістких операцій ситового аналізу можна забезпечити застосуванням роботів. Так, японський електронний робот RPS-75 (рис. 4.13) для розсіву, робота якого заснована на використанні акустичних коливань набору шести сит, забезпечує аналіз сумішей від 5000 до 5 мкм. Всі операції, починаючи відустановки сит та закінчуючи розрахунком та видачею результатів на принтер комп'ютера, механізовані та автоматизовані.