ROZDRABNIANIE MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH

Transkrypt

1 POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY KATEDRA INŻYNIERII PROCESOWEJ I TECHNOLOGII CHEMICZNEJ TECHNOLOGIE MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH ROZDRABNIANIE MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH mgr inż. Zuzanna Bielan Gdańsk, 2019

2 1. Wstęp teoretyczny Rozdrabnianie polega na rozdzielaniu materiału w fazie stałej na drobniejsze części, zazwyczaj przeprowadzane mechanicznie. Materiał stały rozdrabnia się z wielu powodów, np.: Przyspieszenie procesów fizykochemiczny i chemicznych (zwiększenie powierzchni właściwej, co zwiększa stopień przereagowania) Ułatwienie transportu i przechowywania materiałów Osiągnięcie wymaganych własności użytecznych produktu reakcji chemicznej czy procesu biologicznego barwniki, farby, mąka itp. Rozdrabnianie mechaniczne można podzielić ze względu na siły działające na rozdrabniany materiał: specjalne lub zewnętrzne: a) Zgniatanie polega na stopniowym wzroście siły ściskającej na materiał umieszczony pomiędzy dwiema płaszczyznami, z których jedna (lub obie) ma możliwość ruchu w kierunku działania siły. b) Rozrywanie zachodzi pod wpływem sił działających na materiał, mających przeciwne zwroty. c) Uderzanie polega na wykorzystaniu dynamicznego efektu ruchomego, sztywnego elementu, np. kul

3 d) Zginanie zachodzi pod wpływem sił gnących działających na bryłę e) Ścieranie polega na działaniu sił trących sąsiedniego materiału lub przesuwających się płytek na powierzchnię rozdrabnianego materiału f) Ścinanie zachodzi pod wpływem sił o przeciwnych zwrotach powodujących przesunięcie względem siebie sąsiednich przekrojów rozdrabnianego materiału Operację rozdrabniania w zależności od wartości stopnia rozdrobnienia można podzielić na kruszenie oraz mielenie. Szczegółowy podział został zaprezentowany w poniższej tabeli Rodzaj rozdrabniania Stopień rozdrobnienia Wielkość kawałków surowca [mm] Wielkość ziaren produktu KRUSZENIE wstępne > 50 mm średnie mm MIELENIE drobne ,5 5 mm bardzo drobne μm ultradrobne , μm koloidalne > 100 0,2 0,1 < 5 μm Każde z urządzeń do rozdrabniania wyróżnia różnego rodzaju sposób rozdrabniania, jak również specyficzna budowa. Poniżej zostały krótko opisane urządzenia będące na wyposażeniu Katedry Technologii Chemicznej. A) KRUSZARKA SZCZĘKOWA Dominujący sposób rozdrabniania: zgniatanie Kruszarkę szczękową stosuje się do rozdrabniania surowców skalnych o dużej wytrzymałości (m.in. żwiry, skały łupkowe itp.). Najczęściej są używane w pierwszym etapie rozdrabniania. Nadawa zostaje rozdrobniona przez zgniecenie (jak również łamanie i ścieranie) między dwiema szczękami jedną ruchomą, drugą nieruchomą. W zależności od możliwości napędu ruchomej szczęki wyróżnia się dwa typy kruszarek: Jednorozporową Dwurozporową

4 B) KRUSZARKA MŁOTKOWA Dominujący sposób rozdrabniania: swobodne uderzanie Kruszarkę młotkową stosuje się do rozdrabniania materiałów średnio-twardych lub miękkich. Rozdrabnianie następuje poprzez uderzanie wirującymi elementami roboczymi (w tym wypadku młotkami) w materiał, jak również odbicia od nieruchomych płyt oraz ścierania się materiału przez młotki. Prędkość obrotowa kruszarki młotkowej to zwykle m/s. C) MŁYN TARCZOWY Dominujący sposób rozdrabniania: ścinanie, ścieranie Rozdrabnianie materiału w młynie tarczowym następuje na skutek ścinania i ścierania między powierzchniami dwóch tarcz, z których jedna może być nieruchoma. Materiał, którym wyłożone są tarcze musi być twardy i odporny na ścieranie (m.in. stal manganowa). D) MŁYN KULOWY Dominujący sposób rozdrabniania: uderzanie Najbardziej rozpowszechniony typ młynów stosowany do bardzo drobnego rozdrabniania. Składa się z wypełnionego metalowymi kulami w 25-30% wolnoobracającego się bębna. Materiał rozdrabniany zajmuje zwykle ok 15-25% objętości bębna (należy uważać na zbytnie przeładowanie, bowiem wtedy proces rozdrabniania jest nieefektywny). Rozdrobnienie uzyskuje się poprzez uderzanie i ścieranie materiału mielonego między kulami a ścianą bębna. Stopień rozdrobnienia zależny jest od wielkości kul rozdrabniających. Im mniejsza średnica kul tym otrzymuje się większe rozdrobnienie. Dlatego też większe kule zwykle stosowane są do mielenia wstępnego, natomiast mniejsze do końcowego. Najbardziej optymalne warunki pracy osiąga się, gdy spełniony jest warunek: Gdzie: D średnica bębna D 24 < d kul < D 18

5 Analiza sitowa Analizę sitową dokonuje się po zakończeniu procesu rozdrabniania. Polega ona na przesianiu otrzymanego materiału przez sita o określonej wielkości oczek, ułożonych w kolejności największe oczka na górze, najmniejsze na dole. Powoduje to rozdział materiału na poszczególne frakcje, co jednocześnie umożliwia określenie efektywności rozdrabniania poprzez wagowe i procentowe określenie ilości danych frakcji. 2. Cel i zakres ćwiczenia Zapoznanie się z metodyką rozdrabniania materiałów oraz późniejszej klasyfikacji poszczególnych frakcji za pomocą analizy sitowej. Zakres ćwiczenia obejmuje: a) Rozdrobnienie stłuczki szklanej 3. Rozdrobnienie stłuczki szklanej Odważyć 400 g potłuczonego wcześniej szkła (z dokładnością do 0,01g) Szkło rozdrobnić dwukrotnie w łamaczu szczękowym, następnie dwukrotnie w młynie kulowym Zebrać rozdrobnioną stłuczkę szklaną i zważyć ponownie Przeprowadzić analizę sitową: przesiać otrzymaną rozdrobnioną stłuczkę przez sita o zadanej wielkości oczek Zważyć każdą z otrzymanych frakcji Najdrobniejsze frakcje dokładnie opisać i przechować do następnych zajęć (będą potrzebne do ćwiczenia nr 5)