Грохочение: процесс разделения сыпучих материалов¶

Грохочение — это процесс механического разделения сыпучих материалов на фракции по крупности частиц (кусков) путём просеивания через одну или несколько сит (решёт) с калиброванными отверстиями. Грохочение является одним из основных видов классификации сыпучих масс и широко применяется в горнодобывающей, строительной, металлургической и химической промышленности.

¶Сущность процесса

Процесс грохочения основан на различии геометрических размеров частиц. Исходный материал подаётся на вибрирующую или неподвижную поверхность с отверстиями определённого размера. Частицы, размер которых меньше размера отверстия, проваливаются сквозь сито (образуют нижний продукт или подрешётный продукт), а более крупные частицы остаются на поверхности и сходят с неё (образуют верхний продукт или надрешётный продукт).

Эффективность грохочения определяется двумя ключевыми показателями:

• КПД (эффективность) — отношение массы подрешётного продукта к массе частиц, которые должны были пройти через сито.
• Производительность — количество материала, проходящего через грохот в единицу времени.

¶Классификация грохочения

В зависимости от назначения и условий различают несколько видов грохочения:

• Предварительное — применяется перед дроблением для выделения готового по крупности продукта и предотвращения переизмельчения.
• Проверочное (контрольное) — используется после дробильных агрегатов для контроля крупности готового продукта.
• Окончательное (товарное) — выделение готовых товарных сортов (например, щебня по фракциям).
• Вспомогательное — применяется в технологических схемах для разделения потоков или обезвоживания.

¶Типы грохотов

Для осуществления процесса используются специальные машины — грохоты. По конструктивным признакам выделяют:

• Колосниковые — неподвижные или вибрационные решётки из колосников, применяются для крупного грохочения (до 300 мм).
• Валковые — рабочий орган выполнен в виде вращающихся валов с дисками; материал разделяется при движении по валкам.
• Барабанные (вращающиеся) — цилиндрический барабан с отверстиями, вращающийся вокруг своей оси.
• Вибрационные (инерционные) — наиболее распространённый тип, в котором сито совершает колебательные движения с высокой частотой (обычно 800–3000 колебаний в минуту). Подразделяются на инерционные наклонные и самобалансные горизонтальные.
• Гидравлические и пневматические — разделение осуществляется в потоке жидкости или воздуха; применяются для тонких классов крупности.

¶Технологические параметры

Основными факторами, влияющими на эффективность грохочения, являются:

• Гранулометрический состав исходного материала (содержание «трудных» зёрен, размер которых близок к размеру отверстий).
• Влажность — при повышенной влажности мелкие частицы слипаются и забивают отверстия, снижая производительность.
• Форма частиц (лещадность, игловатость).
• Угол наклона сита — влияет на скорость движения материала.
• Амплитуда и частота колебаний — определяют интенсивность перемешивания и сепарации.
• Площадь и размер отверстий сита.

¶Применение

Грохочение является обязательной стадией в технологических процессах:

• В горной промышленности — при обогащении руд чёрных и цветных металлов, разделении угля, производстве строительного щебня.
• В металлургии — для подготовки шихтовых материалов (агломерата, окатышей, кокса).
• В строительстве — для сортировки песка, гравия, щебня на товарные фракции.
• В пищевой и химической промышленности — для классификации сыпучих продуктов (мука, сахар, гранулы полимеров).

¶Отличие от смежных процессов

Грохочение следует отличать от классификации (в гидравлических и воздушных классификаторах), где разделение происходит не по геометрическому размеру, а по гидравлической крупности (скорости осаждения в среде). Также грохочение не является дроблением, поскольку не изменяет размер частиц, а лишь распределяет их по классам крупности.