Характеристика крупності матеріалу
Для визначення крупності та зернового складу матеріалу, що складається з частинок розміром більше 0,074 мм, застосовують ситовий аналіз, який виконується на механічному аналізаторі (приладі), що складається з набору стандартних сит (рис. 4.3), для цього пробу матеріалу певної маси та вологості піддають поділу на ситовому аналізаторі.
Попередньо зібраний, починаючи з піддону, за зростаючим розміром набір сит встановлюють на пристрій, що струшує.
Наважку матеріалу висипають на верхнє сито, закривають кришкою, а набір сит закріплюють гвинтами до струшувача.
Включають двигун струшувача і роблять поділ (розсівання) матеріалу протягом 15-20 хв. Розсів вважається закінченим, якщо через сито при повторному поділі (розсіві) протягом 2-3 хв проходить не більше 1% матеріалу, що знаходиться на ситі (рис. 6.4).
Мал. 6.3. Прилад визначення
1 – кришка; 2 – набір сит; 3 – стіл; 4 – ексцентриковий вал; 5 – станина; 6 – двигун; 7 – лаштунковий механізм; 8 – гвинт; 9 - важіль
Мал. 6.4. Схеми поділу матеріалу по крупності:
а – на приладі; б – умовне позначення
Матеріал, що пройшов через сито, називається нижнім (підгратовим) класом або нижнім продуктом і позначається знаком "мінус". Матеріал, що залишився на ситі, називається верхнім (надрешітним) продуктом або класом і позначається знаком "плюс". Таким чином, за допомогою однієї поверхні, що просіває (сита, решета) можна отримати два класи крупності матеріалу. Якщо матеріал піддається поділу на ситах, то в результаті виходить (і +1) класів. Після поділу матеріалу на ситах окремі класи зважують, а результат, поділений на масу всієї проби і виражений у відсотках
За даними аналізу та розрахунку будують так звану характеристику крупності матеріалу. Для чого по осі абсцис відкладають розмір отворів сит в мм, а по осі ординат приватні або сумарні виходи класів "плюсом" або "мінусом". Користуючись сумарними характеристиками, вихід окремого вузького класу знаходять по різниці ординат, що відповідають верхній і нижній межі класу. На вигляд кривих, наприклад, сумарних залишківRна ситах розрізняють опуклі, прямолінійні та увігнуті характеристики крупності.
Випукла форма кривої свідчить про переважання великих, увігнута - дрібних, а прямолінійна на рівномірне розподіл класів у вихідному матеріалі (рис. 6.5).
Мал. 6.5 Характеристики крупності матеріалу:
1- рівномірний розподіл матеріалу по крупності;2- переважання великих класів;3 -те саме, дрібних.
Для узагальнення характеристик продуктів дроблення застосовують спосіб градуювання осі абсцис над абсолютних розмірах отворів сит (мм), а частках ширини розвантажувальної щілини дробилок d/b=kок - відносна крупность.
Такі характеристики є типовими для різних дробарок. Тому кожному типу дробарок відповідає певна характеристика крупності продуктів дроблення.
Лінійна шкала осі координат застосовується переважно для побудови характеристик порівняно великого матеріалу. Для характеристики дрібнішого матеріалу будуються сітки з напівлогарифмічної, логарифмічної, подвійної логарифмічної та інших шкал.
Процес поділу матеріалу на класи крупності – це імовірнісний процес. Відомий ряд формул для функціональної залежності між виходом окремих класів та їх крупністю або між сумарним залишкомRна ситах та розміром ситdQ .
Для оцінки крупності дроблення і особливо подрібнених матеріалів широке застосування отримало експоненційно-статечне рівняння, запропоноване Розіним і Раммлер:
деR -сумарний залишок на ситіd0, %;е -основа натуральних логарифмів;т і п-постійні, характерні для даного матеріалу.
В.А. Олевським запропоновано спрощене експоненційне рівняння (приn= 1)
яке є окремим випадком по відношенню до рівняння Розіна - Раммлера. Ця формула може бути використана для практичних розрахунків.
Розмір частинки матеріалу кулястої форми характеризується діаметром кулі, до якої близька формою частка. В цьому випадку номінальний діаметр частинки збігається з діаметромd0найменшого круглого отвору сита (решета), через яке куляста частка проходить. Насправді частинки матеріалу мають неправильну форму і щодо номінального розміру їх умовно замінюють еквівалентним тілом правильної форми. Номінальним діаметром частинок (зерен), підданих ситовому аналізу, вважається діаметр круглого (або сторона квадратного) отвору, через який пройшли частинки матеріалу. Однак частіше оцінку крупності частинок (зерен) матеріалу проводять не за номінальним діаметром, а за іншими показниками, наприклад, за "середнім діаметром". Поняття "середній діаметр" стає певним лише за умови, коли зазначено, в якому відношенні встановлюється еквівалентність між часткою та тілом правильної геометричної форми. Наприклад, для частки у формі паралелепіпеда з розмірами: довжиною -l,шириною -bі товщиною -h"середній арифметичний діаметр"dср -визначається за формулою:
При заміні форми частки кубомсередньогеометричний діаметрdср
Ступінь відхилення форми частинки від кулі оцінюють коефіцієнтом сферичності ψ, що представляє відношення поверхні куліSшдо поверхні рівновеликої за обсягом частинкиSr
Наприклад, якщо частка має форму куба з реброма, то відношення поверхні кулі діаметромdдо поверхні куба з ребромабуде рівним
При однакових обсягах
Аналогічно обчислюєтьсяψта інших тіл геометрично правильної форми.
При визначенні середнього розміру не окремої частинки, а вузького класу, обмеженого діаметрамиdlіd2, застосовуються такі формули:
для середньоарифметичного діаметра:
для середньогеометричного діаметра:
Для однозначної характеристики крупності матеріалу, наприклад піску, часто використовують параметр "модуль крупності", що розраховується за формулою
де γ2,5, γ1,25. γ0,14 - повні залишки матеріалу на ситах, %; 100 - сумарні залишки на ситах, %.
При розрахунку модуля крупностіМпіску не враховуються фракції більше 5 мм, які відокремлюються при попередньому (контрольному) гуркотінні.
Для оцінки гранулометричного складу піску поряд зМвказується також повний залишок на ситі № 063 у відсотках (табл. 6.1).
Для вибору формули розрахунку середнього діаметра сипучого матеріалу рекомендується попередньо встановити вид визначальної функції. Неправильний вибір формули може призвести до результату, що не відповідає дійсності.