Из Википедии, свободной энциклопедии
  (Перенаправлено из Троммеля )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Барабанного грохота , также известный как вращающийся экран, является грохот машина используется для разделения материалов, главным образом в минеральных и переработки твердых отходов промышленности . [1] Он состоит из перфорированного цилиндрического барабана, который обычно поднимается под углом со стороны подачи. [2] Разделение по физическим размерам достигается, когда подаваемый материал движется по спирали вниз по вращающемуся барабану, где мелкий материал, размер которого меньше отверстий сита, проходит через сито, в то время как крупногабаритный материал выходит на другом конце барабана. [3]

Рисунок 1 Экран Троммеля

Резюме [ править ]

Грохоты Trommel могут использоваться в различных областях, таких как классификация твердых отходов и извлечение ценных минералов из сырья. Троммели бывают разных конструкций, таких как концентрические сита, последовательное или параллельное расположение, и каждый компонент имеет несколько конфигураций. Однако, в зависимости от требуемого применения, барабанные дробилки имеют ряд преимуществ и ограничений по сравнению с другими процессами грохочения, такими как вибрационные грохоты , грохоты гризли , роликовые грохоты, изогнутые грохоты и вращающиеся грохоты- сепараторы .

Некоторые из основных управляющих уравнений для грохота троммеля включают скорость грохочения, эффективность грохочения и время пребывания частиц на грохоте . Эти уравнения могут применяться в грубых расчетах, выполняемых на начальных этапах процесса проектирования. Однако дизайн во многом основан на эвристике . Поэтому правила проектирования часто используются вместо определяющих уравнений при проектировании грохота ударного механизма. При проектировании грохота барабана основными факторами, влияющими на эффективность грохочения и производительность, являются скорость вращения.барабана, массовый расход загружаемых частиц, размер барабана и наклон грохота. В зависимости от желаемого применения грохота для грохота необходимо соблюдать баланс между эффективностью грохочения и производительностью.

Область применения [ править ]

Городские и промышленные отходы [ править ]

Грохоты Trommel используются предприятиями по переработке бытовых отходов в процессе сортировки для классификации твердых отходов по размеру. [4] Кроме того, его также можно использовать для улучшения утилизации твердых отходов, полученных из топлива. Это достигается путем удаления неорганических материалов, таких как влага и зола, из классифицированной по воздуху легкой фракции, отделенной от измельченных твердых отходов, тем самым повышая качество получаемого топлива. [5] Кроме того, грохоты используются для очистки сточных вод. Для этого конкретного применения твердые частицы из входящего потока будут оседать на сетке сита, и барабан будет вращаться, как только жидкость достигнет определенного уровня. Чистая часть сита погружается в жидкость, а захваченные твердые частицы падают на конвейер, который затем обрабатывается перед удалением.[6]

Обработка полезных ископаемых [ править ]

Грохоты Trommel также используются для сортировки сырья с целью извлечения ценных минералов. Сито будет отделять мельчайшие материалы, размер которых не подходит для использования на стадии дробления. Это также помогает избавиться от частиц пыли, которые в противном случае ухудшили бы производительность последующего оборудования в последующих процессах. [7]

Другие приложения [ править ]

Другие применения троммельных грохотов можно увидеть в процессе сортировки компостов в качестве метода улучшения. Он отбирает компосты фракций переменного размера, чтобы избавиться от загрязняющих веществ и неполных остатков компоста, образуя конечные продукты с разнообразным использованием. [8] Помимо этого, в пищевой промышленности используются троммельные сита для сортировки сухих пищевых продуктов различных размеров и форм. Процесс классификации поможет достичь желаемой скорости массо- или теплопередачи и избежать недостаточной или чрезмерной обработки. Он также проверяет крошечные продукты, такие как горох и орехи, которые достаточно прочны, чтобы противостоять вращательной силе барабана. [9]

Доступные дизайны [ править ]

Одна из доступных конструкций барабанных грохотов - это концентрические грохоты с самым крупным грохотом, расположенным в самой внутренней части. Его также можно спроектировать параллельно, в котором объекты выходят из одного потока и входят в следующий. [9] Последовательный ударный молоток представляет собой отдельный барабан, при этом каждая секция имеет отверстия разного размера, расположенные от самых мелких до самых крупных [10]

Грохот ударного механизма имеет множество различных конфигураций. Для компонента барабана устанавливается внутренний винт, если барабан размещен ровно или приподнят под углом менее 5 °. Внутренний винт облегчает перемещение предметов через барабан, заставляя их вращаться по спирали.

В случае наклонного барабана объекты поднимаются, а затем опускаются с помощью подъемных стержней, чтобы переместить их дальше вниз по барабану, в противном случае объекты будут скатываться вниз медленнее. Кроме того, подъемные штанги встряхивают предметы, чтобы отделить их. Подъемные штанги не будут учитываться при наличии тяжелых предметов, так как они могут сломать экран.

Что касается сит, обычно используются перфорированные листовые сита или сетчатые сита. Перфорированные листы экрана прокатываются и свариваются для прочности. В этой конструкции меньше гребней, что облегчает процесс очистки. С другой стороны, сетчатый экран можно заменить, поскольку он более подвержен износу по сравнению с перфорированным экраном. Кроме того, очистка шнеков для этой конструкции более интенсивна, поскольку предметы имеют тенденцию заклинивать в гребнях сетки. [11]

Апертура экрана бывает квадратной или круглой, что определяется многими рабочими факторами [11], такими как:

  1. Требуемый размер низкорослого изделия.
  2. Площадь диафрагмы. Круглая апертура дает меньшую площадь, чем квадратная.
  3. Величина взбалтывания продукта.
  4. Очистка барабана.

Преимущества и ограничения по сравнению с конкурентными процессами [ править ]

Вибрационный экран [ править ]

Грохоты Trommel дешевле в производстве, чем вибрационные грохоты. В них отсутствует вибрация, что снижает уровень шума по сравнению с виброситами. Грохоты Trommel более механически прочны, чем вибрационные грохоты, что позволяет им дольше работать при механических нагрузках. [10] [12]

Однако для вибросита можно одновременно просеивать больше материала по сравнению с трамбовочным грохотом. Это связано с тем, что во время процесса грохочения используется только одна часть площади экрана ударного грохота, в то время как все грохот используется для вибрационного грохота. Грохоты троммеля также более подвержены закупориванию и засорению, особенно когда отверстия в грохоте разного размера расположены последовательно. [10] Забивание - это когда материал, размер которого превышает размер отверстия, может застрять или заклинивать в отверстиях, а затем может быть вытеснен через отверстия, что нежелательно. [12] Ослепление - это когда влажный материал скапливается и прилипает к поверхности экрана. [13] Вибрация вибрационных грохотов снижает риск засорения и засорения. [13]

Экран Grizzly [ править ]

Сетчатый грохот представляет собой сетку или набор параллельных металлических стержней, установленных в наклонной неподвижной раме. Наклон и путь материала обычно параллельны длине стержней. Длина стержня может составлять до 3 м, а расстояние между стержнями составляет от 50 до 200 мм. Грохоты Grizzly обычно используются в горнодобывающей промышленности для ограничения размера материала, поступающего на конвейер или этап измельчения.

Строительство [ править ]

Материал изготовления стержней - обычно марганцевая сталь для уменьшения износа. Обычно стержень имеет такую ​​форму, что его верх шире, чем нижний, и, следовательно, стержни могут быть сделаны достаточно глубокими для обеспечения прочности, не забиваясь комками, частично проходящими через них.

Работает [ править ]

Грубый корм (скажем, из первичной дробилки) подается в верхний конец гризли. Крупные куски катятся и скользят к нижнему концу (выпуск хвостовой части), в то время как небольшие куски, имеющие размер меньше отверстий в стержнях, падают через решетку в отдельный коллектор.

Роликовый экран [ править ]

Роликовые грохоты предпочтительнее грохотов с грохотом, когда требуется высокая скорость подачи. Они также вызывают меньше шума, чем грохоты, и требуют меньше места для головы. Вязкие и липкие материалы легче отделить с помощью роликового сита, чем с помощью барабанного сита. [10]

Изогнутый экран [ править ]

Изогнутые сита способны отделять более мелкие частицы (200-3000 мкм), чем сита троммеля. Однако связывание может произойти, если размер частиц меньше 200 мкм [14], что повлияет на эффективность разделения. Скорость грохочения изогнутого грохота также намного выше, чем у грохота с грохотом, поскольку используется вся площадь поверхности грохота. [15] Кроме того, для изогнутых экранов корм проходит параллельно отверстиям. Это позволяет любому рыхлому материалу отделяться от неровной поверхности более крупных материалов, что приводит к прохождению большего количества частиц меньшего размера. [16]

Гирационные сетчатые сепараторы [ править ]

Более мелкие частицы (> 40 мкм) могут быть отделены с помощью гирационного сепаратора, чем с помощью барабанного сита. [10] Размер вращающегося грохота-сепаратора можно регулировать с помощью съемных тарелок, в то время как грохот барабана обычно фиксированный. [17] Гираторные сепараторы также могут разделять сухие и влажные материалы, такие как грохоты барабана. Однако обычно центробежные сепараторы разделяют только сухие или влажные материалы. Это связано с тем, что существуют различные параметры вращающегося экрана, обеспечивающие наилучшую эффективность разделения. Следовательно, для разделения сухих и влажных материалов потребуются два сепаратора, в то время как одно грохотное сито могло бы выполнять ту же работу. [16]

Основные характеристики процесса [ править ]

Скорость проверки [ править ]

Одной из основных представляющих интерес характеристик процесса является скорость грохочения барабана. Скорость экранирования связана с вероятностью прохождения мелких частиц через отверстия экрана при ударе. [5] Исходя из предположения, что частица падает перпендикулярно поверхности экрана, вероятность прохождения P выражается просто как [18]

где относится к размеру частиц, относится к размеру отверстия (диаметру или длине) и относится к отношению площади отверстия к общей площади экрана. Уравнение ( 1 ) справедливо как для квадратных, так и для круглых отверстий. Однако для прямоугольных отверстий уравнение выглядит следующим образом: [18]

где и относится к прямоугольному размеру апертуры. После определения вероятности прохождения заданного интервала размеров частиц через экран, доля частиц, остающихся в экране , может быть найдена с помощью: [5]

где - число столкновений частиц с экраном. Сделав предположение, что количество столкновений в единицу времени,, является постоянным, уравнение ( 3 ) принимает следующий вид: [5]

Альтернативный способ выражения доли частиц, остающихся на экране, выражается в весе частиц, который задается следующим образом: [5]

где - вес частиц заданного интервала размеров, остающихся на сите в любой момент времени, и - начальный вес корма. Следовательно, из уравнений ( 4 ) и ( 5 ) скорость экранирования может быть выражена как: [5]

Эффективность разделения [ править ]

Эффективность экранирования можно рассчитать с использованием массового веса следующим образом: E = c (fu) (1-u) (cf) / f (cu) ^ 2 (1-f)

Помимо скорости просеивания, еще одной интересной характеристикой является эффективность сепарации грохота барабана. Если предположить, что функция распределения частиц меньшего размера, подлежащих удалению, известна, совокупная вероятность того, что все частицы в диапазоне от до отделяются после столкновений, будет просто: [18]

Кроме того, общее количество частиц в этом диапазоне размеров в сырье может быть выражено следующим образом: [18]

Следовательно, эффективность разделения, которая определяется как отношение доли удаленных частиц к общей доле частиц в сырье, может быть определена следующим образом: [18]

Существует ряд факторов, влияющих на эффективность сепарации барабана, в том числе: [19]

  1. Скорость вращения грохота грохота
  2. Скорость подачи
  3. Время пребывания во вращающемся барабане
  4. Угол наклона барабана
  5. Количество и размер отверстий экрана
  6. Характеристики корма

Время пребывания на экране [ править ]

Два упрощающих предположения сделаны в уравнении, представленном в этом разделе, для времени пребывания материалов во вращающемся сите. Во-первых, предполагается, что проскальзывания частиц по экрану нет. [5] Кроме того, частицы, выходящие из экрана, находятся в свободном падении. Когда барабан вращается, частицы удерживаются в контакте с вращающейся стенкой за счет центробежной силы. [5] Когда частицы достигают верхней части барабана, гравитационная сила, действующая в радиальном направлении, преодолевает центробежную силу , заставляя частицы падать с барабана катарактерным движением. [2] Составляющие силы, действующие на частицу в исходной точке, показаны на рисунке 6.

Угол съезда α можно определить с помощью баланса сил, который определяется как: [5]

где - радиус барабана, - скорость вращения в радианах в секунду, - ускорение свободного падения, - угол наклона барабана. Следовательно, время пребывания частиц во вращающемся сите можно определить из следующего уравнения: [5]

где относится к длине экрана, относится к вращению экрана в оборотах в минуту и относится к углу отклонения в градусах.

Дизайн и эвристика [ править ]

Грохоты Trommel широко используются в промышленности благодаря своей эффективности при разделении материалов по размерам. Система просеивания троммеля регулируется скоростью вращения барабана, массовым расходом загружаемых частиц, размером барабана и наклоном сита троммеля. [20]

Поведение частиц при вращении [ править ]

Рисунок 7: Взаимосвязь между скоростями и поведением частиц на сите

Учитывая, что размер ячеек вращающегося барабана больше, чем размер частиц, как показано на рисунке 7, скорость движения частицы может быть разбита на две составляющие скорости, состоящие из вертикальной составляющей и горизонтальной составляющей . Обозначая угол между движением частицы и вертикальной составляющей, теперь вертикальную и горизонтальную скорости можно записать как:

Когда , частицы выходят через сетку во вращающемся барабане. Однако если частицы остаются во вращающемся барабане. Гранулы большего размера будут задерживаться внутри сита троммеля до тех пор, пока не будет достигнута желаемая апертура и не будет происходить то же поведение частиц.

Механизмы движения частиц [ править ]

При различных скоростях вращения влияние эффективности грохочения и производительности зависит от различных типов механизмов движения. Эти механизмы включают оседание, катаракту и центрифугирование. [21]

Спад [ править ]

Рисунок 8: Оползание вращающегося барабана

Это происходит, когда скорость вращения барабана низкая. Частицы слегка приподнимаются со дна барабана перед тем, как опрокидываться по свободной поверхности, как показано на Рисунке 8. Поскольку фильтрующие гранулы только меньшего размера у стенки корпуса барабана могут быть отсортированы, это приводит к более низкой эффективности просеивания. .

Катаракта [ править ]

Рисунок 9: Движение катаракты во вращающемся барабане

По мере увеличения скорости вращения оползание переходит в катарактерное движение, при котором частицы отделяются от верхней части вращающегося барабана, как показано на рисунке 9. Гранулы большего размера отделяются около внутренней поверхности из-за эффекта бразильского ореха, в то время как более мелкие гранулы остаются вблизи поверхности экрана, что позволяет более мелкие фильтрующие гранулы для прохождения. [3] Это движение создает турбулентный поток частиц, что приводит к более высокой эффективности экранирования по сравнению с оседанием.

Центрифугирование [ править ]

Рисунок 10: Центрифугирование во вращающемся барабане

По мере дальнейшего увеличения скорости вращения катарактирующее движение перейдет в центрифугирование, что приведет к снижению эффективности экранирования. Это происходит из-за прикрепления частиц к стенке вращающегося барабана под действием центробежных сил, как показано на рисунке 10.

Скорость подачи [ править ]

По словам Оттино и Хахара [21], увеличение скорости подачи частиц привело к снижению эффективности грохочения. Не так много известно о том, почему это происходит, однако предполагается, что на этот эффект влияет толщина фильтрующих гранул, упакованных в корпус барабана.

При более высоких скоростях подаваемого потока частицы меньшего размера в нижнем слое уплотненного слоя могут просеиваться через определенные отверстия, а оставшиеся частицы малого размера прилипают к более крупным частицам. С другой стороны, частицы меньшего размера легче проходят через толщину гранул в троммельной системе при более низких скоростях подачи.

Размер барабана [ править ]

Увеличение площади материала, подвергаемого фильтрации, позволяет отфильтровать больше частиц. Следовательно, особенности, которые увеличивают площадь поверхности, приведут к гораздо более высокой эффективности грохочения и производительности. Большую площадь поверхности можно увеличить за счет

[11]
  • Увеличение длины и диаметра барабана
  • Увеличение размеров отверстий и количества отверстий
  • Уменьшение количества зазоров / площади между отверстиями
  • Использование подъемных штанг для увеличения распространения частиц

Угол наклона барабана [ править ]

При проектировании грохота барабана следует учитывать, что больший угол наклона приведет к более высокому уровню образования частиц. Более высокий угол наклона приведет к более высокой производительности из-за увеличения скорости частиц , как показано на рисунке 7. Однако это происходит за счет более низкой эффективности грохочения. С другой стороны, уменьшение угла наклона приведет к гораздо более длительному времени пребывания частиц в троммельной системе, что увеличивает эффективность просеивания.

Поскольку эффективность грохочения прямо пропорциональна длине грохота, потребуется более короткий грохот с меньшим углом наклона для достижения желаемой эффективности грохочения. Предполагается, что угол наклона не должен быть ниже 2 °, поскольку за пределами этой точки эффективность и производительность неизвестны. Существует явление ниже 2 °, так что для данного набора рабочих условий уменьшение угла наклона увеличивает глубину слоя, что приводит к снижению эффективности грохочения. Однако это также одновременно увеличит время пребывания, что приведет к увеличению эффективности скрининга. Неизвестно, какой эффект будет преобладать при углах наклона менее 2 °. [3]

Пример постобработки [ править ]

В промышленности по очистке сточных вод твердые частицы, выходящие из барабана, будут сжиматься и обезвоживаться по мере продвижения по конвейеру. Чаще всего после трамбовки используется обработка после мытья, такая как струйная промывка, для разрушения фекалий и нежелательных полутвердых веществ. Объем твердого вещества уменьшится до 40% в зависимости от свойств перед удалением. [6]

Заметки [ править ]

  1. ^ Stessel et al. 1996, стр. 558-568.
  2. ^ a b Stessel et al. 1992, стр. 604-619.
  3. ^ а б в Чен, Ю.С. и др. 2010, стр. 1214-1221.
  4. ^ Lau et. al 2005, pp. 1004-1012
  5. ^ Б с д е е г ч я J Глоб и др. 1982, стр. 447-457.
  6. ^ a b Экраны Johnsons
  7. ^ Уоррен, JL 1978, стр. 97-111
  8. ^ Хестер и Харрисон 2002, стр. 75
  9. ^ a b Fellows 2009, стр. 113-114.
  10. ↑ a b c d e Wills & Napier-Munn 2011, стр. 196-200.
  11. ^ a b c Системы переработки Brentwood
  12. ^ a b Ричардсон и др. 2002, с. 57-58.
  13. ^ a b West et al. 2001, с. 116 - 124.
  14. Перейти ↑ Gupta & Yan 2006, pp. 29
  15. ^ Tarleton & Вакеман 2006, стр. 1-78
  16. ^ a b Сазерленд 2011, стр. 97-209
  17. ^ Гальдер 2012, стр. 223-251
  18. ^ а б в г д Alter et al. 1981, стр. 223-240.
  19. ^ Pichtel 2005, стр. 182-185
  20. ^ Шавив 2004, стр. 801-811
  21. ^ а б Оттино и др. 2000, стр. 55-91.

Ссылки [ править ]

  • Альтер, Харви; Гэвис, Джером; Ренар, Марк Л. (1981). «Расчетные модели барабанов для ресурсоэмульсионной обработки». Ресурсы и сохранение . 6 (3–4): 223–240. DOI : 10.1016 / 0166-3097 (81) 90051-1 .
  • Brentwood Recycling Systems (2013). "Trommels 101: Understanding Trommel Screen Design", дата обращения 5 октября 2013 г.
  • Чен И-Шунь; Сяу, Шу-сан; Ли, Сюань-И; Чё, Яу-Пин; Сюй, Чиа-Джен (2010). «Разделение частиц по размерам в системе грохота троммеля». Химическая инженерия и переработка: интенсификация процессов . 49 (11): 1214–1221. DOI : 10.1016 / j.cep.2010.09.003 .
  • Стипендиаты, PJ (2009). «Технология пищевой промышленности - принципы и практика (3-е издание)». Издательство Вудхед .
  • Глауб, Дж. К., Джонс, Д. Б. и Сэвидж, Г. М. (1982). «Дизайн и использование грохота экранов для переработки твердых бытовых отходов», Cal Recovery Systems, Inc .
  • Гупта, А. Ян, Д. (2006) "Проектирование и эксплуатация переработки полезных ископаемых - Введение". Эльзевир .
  • Гальдер, СК (2012) "Разведка полезных ископаемых: принципы и применение". Эльзевир .
  • Хестер, Р. Р. и Харрисон, Р. М. (2002). «Воздействие деятельности по обращению с твердыми отходами на окружающую среду и здоровье». Королевское химическое общество .
  • Экраны Джонсона (2011). "Наклонные поворотные грохоты" Проверено 7 октября 2013 г.
  • Lau, ST; Cheung, WH; Квонг, СК; Ван, CP; Чой, КХ; Leung, CC; Портер, Дж. Ф.; Хуэй, CW; Мак Кей, Г. (2005). «Удаление аккумуляторных батарей из твердых бытовых отходов троммельной сепарацией». Управление отходами . 25 (10): 1004–1012. DOI : 10.1016 / j.wasman.2005.04.009 . PMID  15979869 .
  • Нейков, О.Д. Станислав, И. Мурачева, И.Б. Гопиенко, В.Г. Фришберг, И.В. Лоцкот, Д.В. (2009) "Справочник по порошкам цветных металлов: технологии и применение". Эльзевир .
  • Оттино, JM; Хахар, ДВ (2000). «Смешивание и разделение сыпучих материалов». Ежегодный обзор гидромеханики . 32 : 55–91. Bibcode : 2000AnRFM..32 ... 55o . DOI : 10.1146 / annurev.fluid.32.1.55 .
  • Пихтель, Дж. (2005). «Методы обращения с отходами: муниципальные, опасные и промышленные», CRC Press , Бока-Ратон.
  • Ричардсон, Дж. Ф. Харкер, Дж. Х. Бэкхерст, младший (2002). «Том 2 Химической инженерии Коулсона и Ричардсона - Технология частиц и процессы разделения (5-е издание)». Эльзевир .
  • Шавив, Г. (2004). «Численные эксперименты в теории экранирования» . Астрономия и астрофизика . 418 (3): 801–811. Бибкод : 2004A & A ... 418..801S . DOI : 10.1051 / 0004-6361: 20034516 .
  • Stesscl, Ричард Ян; Коул, Кит (1996). "Лабораторное исследование новой модели троммеля" . Журнал Ассоциации управления воздухом и отходами . 46 (6): 558–568. DOI : 10.1080 / 10473289.1996.10467491 .
  • Стессел, Ричард Ян; Кранц, SC (1992). «Движение частиц во вращающемся сите». Журнал инженерной механики . 118 (3): 604–619. DOI : 10.1061 / (ASCE) 0733-9399 (1992) 118: 3 (604) .
  • Сазерленд, KS (2011) «Фильтры и руководство по фильтрации». Эльзевир .
  • Tarleton, S. Wakeman, R. (2006) "Разделение твердой и жидкой фаз: выбор оборудования и разработка процесса: оборудование". Эльзевир .
  • Уоррен, Джон Л. (1978). «Использование вращающегося грохота в качестве средства сортировки неочищенных отходов для измельчения и сжатия». Восстановление и сохранение ресурсов . 3 : 97–111. DOI : 10.1016 / 0304-3967 (78) 90032-X .
  • Уэст, Дж. Фукс, П. Г. Лэй, Дж. Симс, И. Смит, М. Р. Коллис, Л. (2001). «Заполнители: песок, гравий и щебень для строительных целей (3-е издание)». Геологическое общество Лондона .
  • Уиллс, Б.А. Напье-Манн, Т. (2011) "Технология переработки минералов Уиллса: Введение в практику". Эльзевир .