12.1. Эффект адсорбционного понижение прочности.
Эффект Ребиндера. Измельчение твердых тел можно значительно облегчить, используя эффект адсорбционного снижения прочности. Он впервые был установлен Ребиндером в 1928г. Он заключается в понижении прочности твердых тел в адсорбционо-активной среде, по причине хим. и физ. воздействия в поверхностном слое. Все твердые тела имеют поверхностные и внутренние дефекты. Разрушение тел облегчается если каким либо образом поспособствовать развитию этих дефектов. Адсорбционное понижение прочности и заключается в развитии разнообразных дефектов при меньших напряжениях. Наличие микротрещин позволяет окружающей среде проникать в поверхностных слой материала.
Адсорбция обуславливает снижение поверхностной энергии, что приводит к росту размеров трещин и снижению уровня напряжения, при котором микротрещины развиваются в трещины разрушения.
Если окружающая среда жидкость она образует в трещинах тончайшие пленки обладающие избытком свободной энергии, растущей с уменьшением толщины плёнки. Чтобы уменьшить свободную поверхностную энергию, жидкость стремиться принять такую форму, при которой её поверхность минимальна и тем самым оказывает расклинивающее действие или давление на стенки трещин. Расклинивающее давление жидкости весьма значительно для воды – порядка 250 МПа в наиболее узких местах трещин и определяется энергией смачивания данной жидкости поверхности данного тела.
12.2. Кинетика измельчения и разломоспособность.
Под кинетикой измельчения понимают закономерность протекания процесса во времени. Более хрупкие материалы имеют большие скорость измельчения. Было установлено что между удельной поверхностью S и удельным расходом электроэнергии существует зависимость типа дельтаS=f(E). Из результатов полученных в результате полома шлака песка, клинкера и известняка. => Что при малом измельчении удельной поверхности её прирост дельтаS пропорционален затраченной энергии (гипотеза Реттингера). При значительном увеличении удельной поверхности пропорциональность нарушается и становится меньше расхода энергии. В качестве тех характеристики кинетики измельчения для практических целей применяют коэффициент разломоспособности сырья.
Коэффициент разломоспособности – отношение удельной производительности измельчения по qm к эталонному qэ материала. Удельная производительность измельчения определяется по формуле: q=m/(v*t), где m – масса размалываемого материала; v – объем барабана; t – продолжительность измельчения материала до контрольной крупности.
В качестве эталонного материала принят цементный клинкер, при котором коэффициент разломоспособности равен 1. к=qm/qэ. Если к не = 1 то материал измельчается легче, если к>1 измельчается труднее, если к<1 чем цементный клинкер.
13. Классификация (сортировка) материалов
13.1. Грохочение: типы рассеивающих устройств и ситовой анализ
Классификация – разделение твердых зернистых материалов на классы по крупности кусков или зерен.
Известны 2 основных вида классификаций:
-механическая – разделение на ситах;
-гидравлическая – основана на различной скорости осаждения зерен разного размера и плотности в жидкой или воздушной средах. Если среда воздушная (газовая), то этот вид называют воздушной сепарацией.
Грохочение – процесс разделения сыпучих материалов на классы по крупности путем просеивания через сито решета колосниковой решетки.
Грохочение является наиболее универсальным способом классификации, применяемым для разделения материалов различной крупности (d=250…1мм), в то время как при помощи гидравлической классификации и воздушной сепарации можно разделять только зерна крупностью не более 5мм и 1мм соответственно.
Ситовой анализ - определение грану-лометрич., или фракционного, состава измельченных сыпучих материалов; разновидность дисперсионного анализа. Ситовой анализ применим для материалов с размерами частиц (зерен) 0,05-10 мм; для анализа крупнозернистых и кусковых материалов используют, как правило, грохочение.
Ситовой анализ осуществляют просеиванием проб материала через набор стандартных сит с обычно квадратными, реже прямоугольными отверстиями, размер к-рых последовательно уменьшается сверху вниз. В результате материал разделяется на классы, или фракции, в каждой из к-рых частицы незначительно различаются размерами.
Сита изготовляют из плетеных или тканых сеток (стальная, медная, латунная проволока; шелковая, капроновая, нейлоновая нить) либо штамповкой из металлич. листов (решета). Для анализа очень тонких слипающихся порошков (размеры частиц 0,005-0,1 мм) применяют микросита, представляющие собой никелевую фольгу с расширяющимися книзу (для предотвращения забивки) квадратными отверстиями. Отношение размеров отверстий каждого и соседнего нижележащего сит, или модуль набора сит, суммарная площадь отверстий составляет 0,36% от общей площади пов-сти сита (эта величина также постоянна для всего набора сит). Последние обозначают номерами, соответствующими размерам сторон отверстий в свету, выраженным в мм (напр., сито № 5 имеет отверстия с длиной стороны 5 мм).
Ситовой анализ можно производить вручную или механически (устройство с разл. приводами) и в зависимости от крупности, св-в материала и необходимой точности анализа-сухим либо мокрым способом. При сухом способе проба материала предварительно перемешивается и высушивается (при 105-110 °С). Миним. масса пробы определяется размерами наиб. крупных частиц, напр.: для частиц размерами 0,1; 0,3; 0,5; 1; 3; 5-10; мм составляет соотв. 0,025; 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 2,25-18 кг. Пробу засыпают на верх. сито и весь комплект сит встряхивают 10-30 мин. При просеивании тонкодисперсных материалов, склонных к агрегированию, в ниж. сито помещают резиновые шайбы либо пробки для растирания образовавшихся комков. После просеивания на техн. весах взвешивают с точностью до 0,01 г остаток на каждом сите и вычисляют содержание (% по массе) фракций в исходной пробе.