CC BY
2тематический раздел журнала «Строительные Материалы»
1есЬп
УДК 622.232.8
О.Ю. БИЗЯЕВ, главный конструктор направления, В.З. МАРМАНДЯН, главный специалист, Н.Б. РЖАНКОВА, ведущий инженер, ОАО «Научно-производственная корпорация «Механобр-техника» (Санкт-Петербург);
А.О. МЕЗЕНИН, инженер, Санкт-Петербургский государственный горный институт (Технический университет)
Механический делитель проб щебня
В настоящее время в Российской Федерации выпускается около 150 млн м3 щебня в год, в 2010 г., по данным Росстата, произведено 142 млн м3.
Номенклатура нерудных строительных материалов разнообразна и имеет широкий диапазон характеристик. Определение характеристик продукции в заводских лабораториях — процесс трудоемкий. Для разработки технологии производства щебня из горных пород, моделирования новых технологических схем и режимов работы оборудования на действующих предприятиях, а также при испытаниях новых машин необходимо выполнять исследовательские работы. Эти работы включают аналитические (минералогический, фазовый, элементный анализ) и технологические исследования (дро-бимость, морозостойкость и пр.) горных пород.
Для выполнения указанных исследований требуется проба, масса которой определяется крупностью и назначением щебня. В настоящее время при делении проб используется ручной способ перемешивания материала методом кольца и конуса. Затем производится многократное квартование до получения веса, равного минимальному расчетному весу пробы. Этот способ получения представительной пробы является громоздким, требующим значительных затрат ручного труда.
Подготовка масс проб для аналитических работ, когда исследуется материал размером до 0,1 мм и менее,
осуществляется также вручную методом квартования тщательно перемешанной пробы.
Созданные ранее механические делители сухих проб предназначались в основном для рудной промышленности и на предприятиях нерудных строительных материалов из-за своей специфичности не применяются. Для подготовки проб к технологическим исследованиям на дробимость, морозостойкость и пр. необходимо сокращать пробы массой 1000 кг и более с крупностью зерен материала 20—25 мм. В этом случае требуются механические делители проб, которые отечественными промышленностью не выпускаются.
В настоящее время научно-производственной корпорацией «Механобр-техника» (НПК «Механобр-техника») разработан и изготовлен делитель проб ротационный центробежный ДПЦ-100 с объемом пробо-приемников 100 л для материала крупностью до 20—25 мм (рис. 1) с показателями сокращения 1/2—1/8.
Для определения показателей работы делителя и оптимизации режимов были проведены продолжительные исследования на гранитном щебне Гавриловского месторождения крупностью 20—25, 15 и 5 мм. При исследованиях изменялась масса проб, производительность и частота вращения. Качество деления исходного материала определялось сравнением массы и гранулометрических характеристик разделенных проб.
Анализ результатов исследований показал возможность успешной работы на механическом делителе с большими массами проб крупностью до 20 мм при производительности до 0,5 т/ч и частоте вращения от 27 до 54 об/мин (0,3—0,6 м/с). Статистическая обработка результатов показала, что точность разделения пробы возрастает при увеличении ее массы. Результаты деления пробы при изменении ее массы представлены в таблице. Полученные показатели работы делителя указывают на достаточно высокую точность разделения по массе (погрешность не превышает 3%).
100
90
оч 80
с! О 70
ш 60
>2
.0 50
р
а м 40
м
с? 30
20
10
0
1
X 2
\ 3
V 4
5
7
8
10 15
Размер ячеек сит, мм
20
25
Рис. 1. Делитель проб ротационный центробежный в комплекте с электровибрационным питателем и приемными устройствами
Рис. 2. Гранулометрические характеристики разделенных продуктов пробы (частота вращения 0,3 м/с, крупность материала 25 мм)
0
5
Г; научно-технический и производственный журнал
^ ® май 2011 5?
тематический раздел журнала «Строительные Материалы»
Результаты деления проб при изменении массы
Масса пробы, кг Долевые отклонения от среднего значения разделенной массы пробы, % Среднее отклонение, %
50 2,9 2,66 2,76 2,26 2,68 5,5 1,54 1,31 2,7
100 2,06 2,3 3,3 1,74 2,07 4,27 1,78 0,92 2,3
150 1,71 2,26 3,1 1,36 1,73 2,19 1,97 1,37 1,96
200 1,36 2,44 2,85 1,33 1,44 0,44 2,16 1,51 1,69
250 0,67 2,15 3,02 1,04 1,19 0,48 2,2 1,9 1,58
100
90
80
ж 70
ч о 60
М
^ 50
п
1
р а 40
м
:> 30
и
20
10
0
1
V 2
3 4
6
8
^__
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Размер ячеек сит, мм
Рис. 3. Гранулометрические характеристики разделенных продуктов пробы (частота вращения 0,3 м/с, крупность материала 15 мм)
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
1
\ 2
\ 3 4
\ 5
\ 6
\ 8 8
\
V,
2,5
5 7,5 10
Размер ячеек сит, мм
12,5
Рис. 5. Гранулометрические характеристики разделенных продуктов пробы (частота вращения 0,45 м/с, крупность материала 15 мм)
Однако для обеспечения представительности пробы наиболее важным показателем является гранулометрический состав материала, определяющий как его физико-механические свойства, так и распределение загрязняющих примесей. Поэтому особое внимание было уделено точности распределения узких классов крупности по разделенным продуктам исследуемой пробы при изменяемых параметрах работы делителя (крупности исходного питания и частоты вращения).
На рис. 2—4 представлены гранулометрические характеристики восьми разделенных продуктов проб крупностью соответственно 25 мм, 15 мм и 5 мм при частоте вращения делителя 27 об/мин (0,3 м/с). Графики показывают, что при незначительных отклонениях содержания фракций 1—0 мм по отдельным промежуточным классам крупности отклонения в разделенных продуктах достигают 6—8%.
Для оптимизации режима разделения материала была повышена частота вращения прободелителя до 40,5 об/мин и 46 об/мин. На рис. 5 и 6 показаны гранулометрические характеристики разделенных продуктов проб крупностью 15 мм и 5 мм при частоте вращения 40,5 об/мин.
Результаты эксперимента показывают, что увеличение частоты вращения позволяет достигнуть более точ-
100
90
80
70
О
"п 60
ш
50
т
р а 40
м
м 5" 30
20
10
0
у 1
\ 2
3
\ 4
ТЬ 5
7
8
0
1
4
5
15
2 3
Размер ячеек сит, мм Рис. 4. Гранулометрические характеристики разделенных продуктов пробы (частота вращения 0,3 м/с, крупность материала 5 мм)
100 90 £ 80
5 70
3 60 со
>5 50
£ 40
I 30
I 20 15 10 0
1,5 2 2,5 3 3,5 Размер ячеек сит, мм
Рис. 6. Гранулометрические характеристики разделенных продуктов пробы (частота вращения 0,45 м/с, крупность материала 5 мм)
ного разделения проб с отклонениями по отдельным фракциям крупности, не превышающим 2—3%. Таким образом, рациональный скоростной режим работы делителя 40,5-46 об/мин (0,45-0,5 м/с).
Получение одновременно восьми идентичных по гранулометрическому составу и практически равнозначных по массе проб дает возможность одновременно проводить все последующие лабораторные исследования (физико-химических, минералогических и т. д.) продукции согласно техническим условиям.
Выводы
1. Созданный центробежный делитель проб обеспечивает механизированное деление проб крупностью до 20 мм с отклонениями по гранулометрическому составу отдельных фракций не более 3%.
2. Делитель проб рекомендуется для подготовки проб к технологическим и аналитическим исследованиям в лабораториях предприятий промышленности нерудных строительных материалов и научных организаций.
Ключевые слова: делитель проб; гранулометрическая характеристика; щебень, лабораторные исследования технологических характеристик.
0
52
научно-технический и производственный журнал
май 2011
