Технические науки/ Металлургия

Пожуєв В.І., Пазюк М.Ю., Пазюк Ю.М., Іванов В.І.

ПРО МЕХАНІЗМ РОЗДІЛЕННЯ ФРАКЦІЙНОГО СКЛАДУ ПОЛІДИСПЕРСНОГО МАТЕРІАЛУ ПРИ ЙОГО РОЗСІВАННІ

Запорізька державна інженерна академія

Визначення фракційного складу полідисперсних сипких матеріалів є одним з найбільш трудомістких процесів, який залежить від множини чинників.

При автоматичному аналізі фракційного складу сипких матеріалів за виробничих умов контролюють середній діаметр частинок [1]. Беручи до уваги, що цей показник неоднозначно характеризує гранулометричний склад полідисперсного матеріалу для його повної оцінки необхідно знати закономірність розподілу окремих фракцій у сипкій масі.

Для описування закономірностей розподілу сипких матеріалів щодо фракцій використовують різні емпіричні рівняння, які не відображають природу його формування та дозволяють лише приблизно оцінувати гранулометричний склад [1].

Тому представляє інтерес теоретичне дослідження механізму розділення полідисперсной сипкої маси під час його ситового аналізу. На основі матеріального балансу фракцій, що складають сипку масу, можна записати

, (1)

де

Ф₁, Ф₂..Ф_n – вміст різних фракцій у пробі досліджуваного матеріалу, %; Ф_S - вміст фракцій у пробі, %.

Середній діаметр частинок полідисперсного матеріалу, що знаходяться між двома ситами, визначають за формулою:

, (2)

де

d_0(i-1), d_0i – діаметри чарунок у двох послідовно розташованих ситах відповідно, мм.

Процес розсівання проби полідисперсного матеріалу на n фракцій характеризується системою рівнянь:

1 розсівання: _S;

2 розсівання:

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - (3)

(n-1) розсівання: ;

де

Ф_срі – масова частка сипкого матеріалу на і-ому ситі, %; d_cpi – середній діаметр частинок сипкого матеріалу на і-ом ситі, мм.

Якщо заздалегідь є відомим значення d_cp, то під час кожної операції розсівання розрахунковим шляхом можна визначити умовний середній діаметр частинок сипкої маси (d_cpi), що залишилася після кожного розсівання:

;

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - (4)

.

Значення параметра d_cpi, згідно умовам розсівання, знаходиться в інтервалі між середніми діаметрами (i+1)-ої і n-ої фракцій. Під час послідовного виділення із полідисперсної суміші фракцій із зростаючим розміром частинок ця умова характеризуватиметься рівняннями:

;

- - - - - - - - - - - (5)

Значення параметра d_cpi для конкретного досліджуваного матеріалу визначаються його властивостями, умовами дроблення та класифікації, тобто можуть бути відносно стабільними для даного виробництва. Тому величини d_cpi для кожного матеріалу доцільно визначати за результатами експериментальних розсівань проб на задані фракції, що дозволяє після кожного розсівання розрахувати значення коефіцієнта змінювання середнього діаметру частинок сипкого матеріалу (K_i) під час його розсівання.

В процесі кожного розсівання пробу сипкого матеріалу розділяють на дві частини: окрему фракцію (Ф_i) і полидисперсную масу (Ф_срi) з умовним середнім діаметром частинок d_cpi. Баланс фракцій матеріалу після цієї операції можна описати системою рівнянь:

;

(6)

де

d_i – середній діаметр частинок сипкого матеріалу, що проходить через сито, мм; Ф_і, Ф_срі – масовая частка сипкого матеріалу, що проходить через сито і залишився на нім, %, відповідно.

Величина параметра d_i є відомою, а значення параметра d_cpi може знаходитися в інтервалі d_(i+1)…d_n за умови, що d₁ < d₂ < … < d_n. Умовний середній діаметр частинок матеріалу, який залишається на ситі, d_cpi можна визначити, використовуючи характерні для нього значення параметра K_i.

Сумісний розгляд системи рівнянь (6) дозволяє розрахунковим шляхом визначати фракційний склад полідисперсної суміші, використовуючи дані про середній діаметр матеріалу (d_cp) і коефіцієнт змінювання середнього діаметру частинок (K_i).

Література:

1. Марюта А.Н., Качан Ю.Г. Автоматический контроль гранулометрического состава сыпучих материалов. – Киев: Выща школа, 1997. – 120 с.