DĚLENÍ SMĚSÍ ZRNITÝCH MATERIÁLŮ Dělení směsí zrnitých materiálů je opakem směšování. Jeho cílem je rozdělit částice směsi podle požadovaného účelu. Může to být např. rozdělení podle velikosti (u jednosložkových systémů) nebo podle chemických, popř. fyzikálních vlastností (u nehomogenní směsi).
Dělení zrnité směsi dle velikosti zrn – třídění • •
Mechanické třídění na sítech, roštech nebo vhodně tvarovaných plochách, Hydraulické a pneumatické třídění (sedimentace, fluidace, odstředivé odlučování – cyklony, hydrocyklony).
Pro dělení směsi obsahující zrna různých materiálů – rozdružování • • •
Mechanické rozdružování (triery apod.), Hydraulické a pneumatické rozdružování (usazování, vyfukování, flotace), Elektrické rozdružování (elektromagnetické, elektrostatické).
Mechanické třídění Zařízení pro mechanické třídění Roštové třídiče Roštové třídiče se používají pro oddělování velkých kusů ze zrnité směsi např. při drcení. Pro nízké výkonnosti se obvykle používají pevné rošty se sklonem k horizontální rovině až 45° a pohyb materiálu se děje samospádem nebo je materiál na ně nahazován. Dalším typem roštového třídiče je třídič s pohyblivým roštem. Je tvořen dvěma rámy s vystřídanými příčnými roštnicemi, jeden rám je pevný a druhý koná kývavý pohyb a tím se dociluje pohyb materiálu na roštu. Roštový třídič s otočnými roštnicemi je tvořen roštnicemi, které mají tvar ozubených kotoučů uspořádaných tak, že kotouče jsou vystřídány. Rovnoměrným otáčením roštnic je pak materiál posouván a současně dochází k propadávání.
–1–
Sítové třídiče Sítové třídiče jsou v praxi nejčastěji používaným třídičem. Základním prvkem jsou síta a to buď z děrovaného plechu nebo pletená z drátů. Děrovaná síta, podobně jako síta používaná pro filtraci, mají převážně otvory kruhové nebo čtvercové, štěrbinové nebo obdélníkové. Vyrábějí se z plechu prostřiháváním na lisech. Velikost otvorů se pohybuje v rozmezí 10 ÷ 50 mm a jsou uspořádány vystřídaně tak, aby nedošlo k vytvoření můstků mezi řadami, po kterých by pak materiál prošel bez prosévání. Pletená síta, podobně jako síta používaná pro filtraci, se vyrábějí z drátů kovových, z vláken umělých hmot, textilních apod. U kovových sít se jejich vazba zpevňuje mírným převálcováním a jejich poloha se také někdy fixuje vystřídaným bodovým svařováním. Rozměr otvorů vyráběných sít se pohybuje v rozmezí 0,01 ÷ 100 mm . Účinná plocha sít (poměrná plocha otvorů) je pak v rozmezí 30 ÷ 80 % . Jejich nevýhodou je větší povrchová drsnost než u sít děrovaných. Povrchová drsnost snižuje pohyb částic po povrchu síta. Jejich výhodou je jejich malá hmotnost, což je výhodné u sít, která konají vratný pohyb.
V průmyslových aplikacích se často vyžaduje vytřídění polydisperzních směsí zrnitých materiálů do několika frakcí různých rozměrů zrn. Toho lze docílit řazením několika sít za sebou (viz obr. 14.3) nebo nad sebou (obr. 14.4). Zařazení sít za sebou je jednodušší z hlediska montáže, ale nevýhodou je s ohledem na opotřebení jemných sít, která jsou zařazena na začátku sestavy a prochází přes ně největší množství tříděného materiálu. Tuto nevýhodu nemá řazení sít nad (obr. 14.4), kdy materiál je dávkován na nejhrubší síto a na jemná síta přicházejí jen malá množství jemných frakcí.
Obr. 14.3. Řazení sít za sebou.
Obr. 14.4. Řazení sít nad sebou.
Pohyb rovinných sít • • •
kmitavý pohyb síta po přímkové dráze, pohyb síta po kruhové dráze, pohyb síta po obecné dráze.
–2–
Třídiče s kmitavým pohybem Třídiče s kmitavým pohybem sít mohou být pomaloběžné nebo rychloběžné, u kterých dochází k nadhozu částic na sítě.
Obr. 14.5. Schéma mechanismu s harmonickým pohybem síta.
Třídiče s kruhovým pohybem Třídiče s kruhovým pohybem sít dosáhly značného rozšíření při třídění mlýnských produktů. Jejich uspořádání, při němž je více sít o různých průměrech ok umístěno ve sloupcích (14 až 28 sít) umožňuje, aby tříděný materiál byl podle technologického schématu veden přes potřebný počet sít. Síta mají tvar obdélníkový nebo čtvercový a nověji osmiúhelníkový. Osmiúhelníková síta umožňují velkou variabilitu třídících technologických schémat, jejich nevýhodou je nestejná účinnost sít a složitější konstrukce.
Bubnové třídiče Bubnové třídiče nalezly uplatnění v některých, zejména potravinářských provozech. Jak vyplývá z názvu, jsou tvořeny bubnem s kruhovým nebo polygonálním průřezem a mají obvykle mírně skloněnou osu, což zaručuje určitou dopravní rychlost materiálu. Plášť bubnu je tvořen vyztuženým sítem. Pohyb částic v bubnu připomíná pohyb částic v bubnovém mísiči, resp. pohyb koulí a materiálu v bubnové mlýnu při velmi malém zaplnění Doprava materiálu v axiálním směru je zajištěna sklonem osy bubnu, který bývá β = 4 ÷ 5° . Obr. 14.6. Bubnový třídič.
–3–
Rozdružování zrnitých materiálů Zařízení pro mechanické rozdružování Pro oddělování nežádoucích příměsí a zlomků od obilí se používá zařízení označované jako trier – viz obr. 14.7. Podobně jako bubnový třídič sestává třídič z mírně skloněného ( β = 1 ÷ 2° ) rotujícího bubnu, ale jeho plášť není děrovaný jako u třídiče, ale je tvořen důlkovaným plechem. Rozměry a profil důlků mají takový tvar, aby částice kruhového tvaru (koukol, úlomky zrn) mohly do důlků zapadnout tak, aby se zrna obilí (žito, pšenice, oves), která mají podlouhlý tvar, mohla klouzat po vnitřním povrchu bubnu. Vhodným nastavením otáček lze docílit toho, že nekvalitní částice zapadlé do důlků jsou vynášeny až nad úroveň hladiny obilí a vypadávají do žlabu šnekového dopravníku. Vyčištěné obilí přepadá z bubnu a dopravuje se k dalšímu zpracování..
Obr. 14.7. Trier.
Zařízení pro elektrické rozdružování Princip elektrického rozdružování zrnitých materiálů je založen na rozdílném chování, částic lišících se chemickým složením, v magnetickém poli, nebo na různosti jejich elektrických vlastností např. povrchové vodivosti nebo dielektrické konstanty. Elektromagnetické rozdružování je založeno na principu, že některé materiály mohou být působením magnetického pole zmagnetizovány. Podle stupně zmagnetizovatelnosti můžeme materiály rozdělit na silně magnetické, magnetické a nemagnetické. Elektromagnetické rozdružování se uplatňuje hlavně v rudném úpravnictví, kde řada –4–
surovin má magnetické vlastnosti. Další nepřímé aplikace v chemickém a potravinářském průmyslu a spalovnách odpadů slouží k oddělování kovových příměsí ze zpracovávaných surovin.
Zařízení k magnetickému rozdružování Nejběžnějším typem elektromagnetických rozdružovačů jsou bubnové aparáty různého provedení znázorněné na obr. 14.8. Měrná spotřeba energie u silně magnetických materiálů je 0,1 ÷ 0,3 kWh⋅ t −1 u magnetických pak 0,8 ÷ 2,0 kWh⋅ t −1 .
Obr. 14.8. Provedení magnetických bubnových oddělovačů.
Zařízení k elektrostatickému odlučování Tento typ zařízení využívá toho, že rozdružované látky mají schopnost různě rychle nabývat nebo ztrácet elektrický náboj. Pro realizaci tohoto způsobu se uplatnily pouze dva způsoby udělení elektrického náboje částicím. Je to vedení a tření. Částice se nabíjejí vedením od elektricky nabité části rozdružovače a to buď přímým dotykem nebo prostřednictvím ionizovaného vzduchu. Třením získávají částice náboj při vzájemném relativním pohybu nebo třením o vhodně upravenou část oddělovače. Platí pravidlo, že látka s větší dielektrickou konstantou nabývá kladný náboj, látka s nižší konstantou náboj záporný. Na obr. 14.9 jsou schématicky znázorněny užívané typy elektrostatických oddělovačů. Provedení (a) má sršící elektrodu E, která je připojena na záporný zdroj vysokého napětí. V okolí této elektrody se ionizovaným vzduchem nabíjejí částice dopravované válcem A. V průběhu transportu pak částice úměrně své povrchové vodivosti ztrácejí postupně získaný elektrický náboj a odpadávají do jednotlivých výsypek a, b, c. Nejdéle tedy zůstanou zachyceny na válci částice s nízkou elektrickou vodivostí. Na obr. 14.9b je sesypné uspořádání elektrostatického rozdružovače. Příčné elektrody E zajišťují rychlé nabití vodivých částic, které jsou vystřelovány mimo sesypnou oblast a jsou tak odděleny. Provedení na obr. 14.9c představuje systém, kde částice získávají náboj třením při průchodu nabíjecím kanálem K. Nabíjecí kanál je vyroben z materiálu, jehož dielektrická konstanta je v oblasti mezi dielektrickými konstantami rozdružovaných částic. Tím dojde k jejich opačnému nabití a následnému oddělení na příslušných elektrodách zařazených za kanálem. Toto zařízení našlo uplatnění např. při čištění semen od slupek a hmyzu, brusných prášků od kovových příměsí apod. Na obr. 14.10 je znázorněno zařízení s rotujícím válcem a se zásobníky oddělených produktů pracujícím na stejném principu jako zařízení znázorněné na obr. 14.9a. K napájení elektrostatických rozdružovačů se používá vysoké napětí 15 ÷ 40 kV . Uvádí se, že měrná spotřeba energie je asi 0,1 kWh⋅ t −1 .
–5–
Obr. 14.9. Elektrostatické odlučovače.
Obr. 14.10. Elektrostatický separátor. 1 – násypka, 2 – válec, 3 – sršící elektroda, 4 – odchylovací elektroda, 5 a 6 – zásobníky rozdružených produktů
–6–
