ANALIZA GRANULOMETRYCZNA

ZAKŁAD
TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ
I UTYLIZACJI ODPADÓW
INSTRUKCJA DO LABORATORIUM
INŻYNIERIA PORCESOWA
ANALIZA
GRANULOMETRYCZNA
BADANIE WPŁYWU AMPLITUDY DRGAŃ NA JAKOŚĆ PROCESU
BADANIE ZAWARTOŚCI PODZIARNA
KOSZALIN 2016
INŻYNIERIA PROCESOWA
ANALIZA GRANULOMETRYCZNA
OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA PROCESU
Przesiewanie – klasyfikacja ziarnowa stanowi zasadniczy węzeł technologii
utylizacji stałych odpadów przemysłowych. Parametrem decydującym o klasyfikacji
ziarna jest jego wielkość, traktowana jako średnica umowna, np. dla ziarn kulistych
jest to średnica kuli, dla sześciennych – przekątna sześcianu, dla prostopadłościennych oznaczenie średnicy jest sprawą umowną.
Proces przesiewania odbywa się na sitach i może być przeprowadzony:
 na sucho,
 na mokro (przy użyciu wody pod ciśnieniem w postaci natrysków. Woda spełnia
rolę pomocniczą, rozluźnia materiał i pomaga ziarnom przejść przez otwory sita).
W wyniku przesiewania na sicie mieszaniny ziarn o różnych wymiarach i dowolnym kształcie otrzymuje się dwie klasy ziarnowe:
 klasę górną – najmniejsze ziarna powinny być większe od otworów sita (Q g),
 klasę dolną – największe ziarna powinny być mniejsze od otworów sita (Q d).
Q N  Q g  Q d [g]
/1/
gdzie:
 QN – całkowita ilość [g],
 Qg – klasa górna [g],
 Qd – klasa dolna [g].
W praktyce jednak proces rozdziału nie jest idealny i w produkcie górnym Q g
obok ziaren większych od średnicy oczek sita (Qg(+Φ)), występują także ziarna mniejsze od średnicy oczek sita – takie ziarna nazywamy podziarnem (Qg(-Φ)).
Q g  Q g (  )  Q g (-) [g]
/2/
gdzie:
 Qg – produkt górny [g],
 Qg(+Φ) – nadziarno [g],
 Qg(-Φ) – podziarno [g].
Wielkość podziarna często podaje się w procentach:
p
Q g (- )
Qg
 100 [%]
/3/
gdzie:
 p – wielkość podziarna [%],
 Qg(-Φ) – podziarno [g].
 Qg – produkt górny [g],
Dzieje się to tak, gdy obciążenie sita jest zbyt duże lub czas przesiewania jest
zbyt krótki.
Podobnie wskutek niedokładności przesiewania w produkcie dolnym obok
ziarn mniejszych od średnicy oczek sita (Qd(-Φ)) występują ziarna większe od średnicy
oczek. Takie ziarna nazywamy nadziarnem (Qd(+Φ)).
Q d  Q d (  )  Q d (-) [g]
ZAKŁAD TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ I UTYLIZACJI ODPADÓW
/4/
2
INŻYNIERIA PROCESOWA
ANALIZA GRANULOMETRYCZNA
gdzie:
 Qd – produkt górny [g],
 Qd(+Φ) – nadziarno [g],
 Qd(-Φ) – podziarno [g].
Wielkość nadziarna podaje się również w procentach:
n
Qd (  )
Qd
 100 [%]
/5/
gdzie:
 n – wielkość nadziarna [%],
 Qd(+Φ) – nadziarno [g].
 Qd – produkt górny [g],
Dzieje się tak, gdy uszkodzone jest sito lub też warunki dynamiczne przesiewania są źle dobrane.
W praktyce przemysłowej, jak i w laboratoryjnej stosuje się następujące układy
sit:
 nadsobny,
 posobny,
 mieszany.
Najczęściej stosowanym układem sit jest układ nadsobny.
Krzywa składu ziarnowego
W procesie projektowania węzła przesiewania ważne znaczenie ma znajomość przeciętnego typowego składu ziarnowego danego zbioru.
Aby wykreślić krzywą składu ziarnowego, należy poddać procesowi przesiewania w układzie nadsobnym specjalnie pobraną i przygotowaną próbę. Poszczególne frakcje badanej substancji (q1, q2, ..., qn) z poszczególnych sit waży się na wadze
analitycznej.
N
Q N   q i [g]
/6/
i
Ilość każdej klasy ziarnowej qi w stosunku do całej ilości nadanego do procesu
przesiewania zbioru ziarn QN podana w procentach nazywa się wychodem danej klasy ziarnowej γi.
q
/7/
 i  i 100 [%]
QN
Otrzymane wartości wychodów, nanosimy na oś rzędnych w układzie prostokątnym, natomiast oś odciętych stanowią poszczególne średnice sit. Łącząc punkty
powstaje krzywa składu ziarnowego.
Mając wykres składu ziarnowego możemy z dużym prawdopodobieństwem
sądzić o ilości danych klas ziarnowych i na tej podstawie projektować technologię
dobierając odpowiednią ilość urządzeń.
Istotnym czynnikiem w procesie przesiewania jest dokładność (skuteczność)
przesiewania.
ZAKŁAD TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ I UTYLIZACJI ODPADÓW
3
INŻYNIERIA PROCESOWA
ANALIZA GRANULOMETRYCZNA
Stosunek ciężaru ziarn klasy dolnej, które przeszły przez sito, do ciężaru tej
klasy w nadawie (które powinny były przejść przez sito), nazywa się dokładnością lub
skutecznością przesiewania.
Skuteczna wydajność przesiewania
Każdy przesiewacz przy przesiewaniu tego samego materiału w tych samych
warunkach ma różną wydajność przy różnej skuteczności, czyli dokładności przesiewania. Natomiast warunki konstrukcyjne przesiewacza pozwalają na pewne maksymalne jego obciążenie ze względu na możliwość przepuszczania materiału przez
przesiewacz. Wydajność tą można określić jako przepustową wydajność przesiewacza. W pewnych korzystnych warunkach przepustowa wydajność przesiewacza jest
równa skutecznej wydajności przesiewania.
Skuteczna wydajność przesiewania wyznacza stosunek ilości przesianego materiału
do czasu przy określonej zawartości podziarna w klasach górnych.
Skuteczna wydajność przesiewania zależy od:
 kinematycznych właściwości przesiewacza,
 wielkości powierzchni sit,
 ilości klas ziarnowych,
 wielkości otworów sit,
 współczynnika prześwitu sit,
 rozdziału klas dolnych lub klas odpowiadającym klasie ocenianego podziarna,
 wielkości klas dolnych lub podziarna,
 dowolnej zawartości podziarna w klasach górnych,
 ciężaru usypowego materiału,
 lepkości materiału.
ĆWICZENIA LABORATORYJNE
Cel i zakres ćwiczeń
Celem ćwiczenia jest przeprowadzenie analizy granulometrycznej danego surowca mineralnego, np. kwarcu, wykreślenie krzywej składu ziarnowego oraz wyznaczenie optymalnego czasu i amplitudy przesiewania w danych warunkach, tj. dla danego układu sit i urządzenia.
Rys. 1. Przesiewacz
ZAKŁAD TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ I UTYLIZACJI ODPADÓW
4
INŻYNIERIA PROCESOWA
ANALIZA GRANULOMETRYCZNA
Sposób przeprowadzenia ćwiczenia
Część I (optymalna amplituda przesiewania)
1. Zestawić sita w układzie nadsobnym – rysunek 1:
 2,00 mm,
 1,00 mm,
 0,80 mm,
 0,63 mm,
 0,25 mm.
2. Odważyć Q=200 g surowca mineralnego.
3. Odważoną ilością surowca Q zasypać stos sit.
4. Wstrząsać przy wartości amplitudy A0 = 30 (czas t = 6 min).
5. Po danym czasie t wyłączyć wstrząsarkę a następnie dokładnie zebrać (pędzelkiem) i zważyć kolejno uzyskane frakcje.
6. Do części II pozostawić na szalce materiał z sita o średnicy oczek 1,00 mm.
Przeprowadzić identyczne doświadczenie (pkt. 2–6), wstrząsając przy wartości amplitudy A0 = 50 oraz 70; czas t = 6 min).
Część II (przesiewanie na mokro)
1. Zamontować na przesiewaczu wyposażenie do przesiewania na mokro – rysunek 2.
2. Zestawić sito 1,00 mm.
3. Pozostawioną z części I frakcję z przesiewania na sucho przesiać na mokro przy
wartości amplitudy A0 = 70 i czasie t = 5 min.
4. Cały materiał, który pozostał na sicie przenieść na szalkę. Szalkę umieścić w suszarce.
5. Po wysuszeniu materiał zważyć.
6. Dla pozostałych dwóch frakcji z części I przeprowadzić identyczne doświadczenie
(pkt. 2–5).
Rys. 2. Przesiewacz z opcją przesiewania na mokro
ZAKŁAD TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ I UTYLIZACJI ODPADÓW
5
INŻYNIERIA PROCESOWA
ANALIZA GRANULOMETRYCZNA
Sposób opracowania ćwiczenia
Wyniki otrzymane w części I umieścić w tabeli 1.
Tabela 1. Wpływ amplitudy A0 [-] na dokładność procesu przesiewania (t = 6 min)
AMPLITUDA
KLASA ZIARNOWA
WAGA FRAKCJI
WYCHÓD
qi [g]
 [%]
A0 [mm]
d [mm]
> 2,00
2,00–1,00
1,00–0,80
30
0,80–0,63
0,63–0,25
0,25–0,00
itd. dla amplitudy A0 = 50 oraz 70.
Wyniki otrzymane w części II umieścić w tabeli 2.
Tabela 2. Wpływ amplitudy A0 [-] na ilość podziarna
AMPLITUDA
W CZ. I
WAGA FRAKCJI
Z CZĘŚCI I (SUCHEJ)
WAGA FRAKCJI
Z CZĘŚCI II (MOKREJ)
A0 [mm]
qis [g]
qim [g]
PODZIARNO
pi =
q is  q im
[%]
q is
30
50
70
Na podstawie tabeli 1 na jednym wykresie sporządzić krzywe składu ziarnowego dla trzech poszczególnych amplitud.
Na podstawie tabeli 2 sporządzić wykres wpływu amplitudy na ilość podziarna
oraz wyznaczyć optymalną amplitudę A0opt [-].
LITERATURA
[1]. Piecuch T.: Utylizacja odpadów przemysłowych. Podręcznik Politechniki Koszalińskiej, Wydanie 2: 2000,
[2]. Poradnik górnika, T. IV, Wyd. Górniczo-hutnicze, Katowice 1960,
[3]. Blaschke J.: „Procesy technologiczne w przeróbce kopalin użytecznych”, skrypt
uczelniany nr 1058 AGH Kraków, 1987.
ZAKŁAD TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ I UTYLIZACJI ODPADÓW
6