Исходное сырье в большинстве случаев представляет собой неоднородную по крупности смесь, содержащую различные примеси и включения. В процессе переработки сырья необходимо разделять материал на сорта по крупности, а также удалять из него примеси и включения, снижающие его качество.
Наиболее распространенный способ сортирования материалов — грохочение на плоских или криволинейных просеивающих поверхностях — колосниковых решетках или ситах с отверстиями заданного размера, которые вибратором приводятся в колебательное движение.
Сыпучая смесь, поступающая на грохочение, называется исходным материалом. Зерна материала, размер которых превышает размер отверстий поверхности грохочения, остаются на этой поверхности, они называются надрешетным (верхним) классом; зерна материала, прошедшие через отверстия, — подрешетным (нижним) классом. Надрешетный класс обозначается знаком плюс, под- решетный— знаком минус. Например, если смесь зерен различной крупности разделялась на сите с отверстиями 40 мм, то верхний класс обозначают +40, нижний — 40, т. е. одна поверхность грохочения разделяет исходный материал на два класса. Если материал, подлежащий сортированию, будет последовательно проходить n поверхностей грохочения, то в результате получится n+1 классов.
Колосниковые решетки или сита располагают в горизонтальной или наклонной плоскости. Просеивающие поверхности могут иметь круговой, эллиптический или прямолинейный характер движения. В наклонных грохотах используют все три вида движения, в горизонтальных — прямолинейное, направленное под углом 35…45° к просеивающей поверхности.
Скорость колебательного движения просеивающей поверхности выбирают такой, чтобы она обеспечивала периодический отрыв материала от просеивающей поверхности при его движении к разгрузочному концу.
В процессе переработки нерудных строительных материалов применяют следующие виды грохочения:
— предварительное для выделения из исходной горной массы негабарита или материала, не требующего дробления в машинах первой стадии дробления;
— промежуточное для выделения продукта, не требующего дробления в последующей стадии;
— контрольное — вслед за последней стадией дробления для контроля крупности готового продукта и выделения отходов; частицы крупнее заданного размера возвращаются на додрабливание (замкнутый цикл);
— окончательное или товарное для разделения готового продукта на товарные фракции.
Различают мокрый и сухой способы грохочения. При мокром способе исходный материал поступает на грохот или в виде пульпы, или в сухом виде и на грохоте орошается водой из специальных брызгал, т. е. одновременно с разделением по крупности еще и промывается. Этот способ применяют для сортирования материалов повышенной влажности и загрязненных глиной, илом и другими примесями.
Процесс грохочения оценивают двумя показателями: производительностью, т. е. количеством поступающего на грохот исходного материала в единицу времени, и эффективностью — отношением массы материала, прошедшей сквозь отверстия сита, к массе материала данной крупности, содержащейся в исходном продукте.
Эффективность грохочения отражает качественную сторону процесса грохочения. Качество получаемого продукта оценивается засоренностью (замельчением или закрупнением), которая равна процентному содержанию зерен посторонних фракций в данной фракции продукта.
Понятие «фракция» отличается от понятия «класс» тем, что пределы фракции определяются теми предельными размерами граничных зерен, которые требуется получить, а пределы класса определяются размерами отверстий сит, на которых происходит грохочение. Например, чтобы разделить гравийную породу на две фракции: гравий с размером частиц более 5 мм и песок, размер частиц которого менее 5 мм, применяют сито с отверстиями 6,5 мм в свету. Следовательно, зерна размером от 5 до 6,5 мм относятся к верхней фракции, но к нижнему классу. Это обстоятельство не позволяет заменить показатель чистоты продукта показателем эффективности грохочения.
Показатели процесса грохочения во многом зависят от конструкции просеивающей поверхности: ее размеров, а также размера и формы отверстий. Просеивающая поверхность может быть в виде сита (плетеной проволочной сетки), решета (стального листа с отверстиями) или колосниковой решетки.
Проволочные сита (рис. 21) должны отвечать определенным требованиям. Отношение суммарной площади отверстий (световая площадь) ко всей площади сита должно быть наибольшим. Форма изгиба проволок не должна изменяться при грохочении и подвергаться коррозии. Сито должно быть износостойким. Наибольшую световую площадь имеют плетеные проволочные сита. При их изготовлении необходимо обеспечить прочность плетения, так как от этого зависит качество грохочения и срок службы сит.
Формы отверстий сит могут быть различными, например прямоугольными, квадратными, круглыми. Поверхности грохочения с прямоугольными отверстиями обеспечивают большую пропускную способность, но в подрешетный продукт попадает значительно большее количество лещадных зерен.
Долговечность сита зависит не только от материала, из которого оно изготовлено, но и от того, как оно закреплено и натянуто в коробе грохота. При слабом натяжении сито быстрее ломается.
Колосниковые просеивающие поверхности устанавливают на тяжелых грохотах, монтируемых перед первичной дробилкой, когда особой точности разделения материала не требуется. Колосники изготовляют из износостойкой стали, отличающейся высоким ударным сопротивлением.
Рис. 21. Проволочные сита:
а … в — плетеные, г — сварное
В последнее время стали использовать резиновые штампованные или литые решета или сетки из резинового шнура — струнные сита. Практика эксплуатации таких сит показала, что при грохочении абразивных материалов резиновые сита экономичнее сит с металлическими поверхностями грохочения. Кроме того, например, при грохочении налипающих материалов на струнной резиновой поверхности достигаются более высокие производительность и эффективность грохочения, так как благодаря возбуждению дополнительных колебаний струнные резиновые сита почти не забиваются.
В качестве упругих опор грохотов используют спиральные пружины или пластинчатые рессоры. Упругие опоры при достаточной жесткости должны передавать как можно меньше усилий на основание, отличаться хорошей демпфирующей способностью и долговечностью.
По характеру действия грохоты подразделяют на неподвижные и подвижные.