Îndrumător de laborator – Ştiinţa şi tehnologia materialelor

Lucrarea nr. 2

CLASAREA VOLUMETRICĂ. TRASAREA CURBELOR GRANULOMETRICE.

1. Consideraţii generale.

Clasarea volumetrică (ciuruirea) este operaţia de separare în clase, după mărimea sau volumul substanţelor minerale utile care se prezintă sub formă de granule. În condiţii practice, clasarea volumetrică realizează separarea materialelor de la dimensiuni mari până la 0,1 mm sau chiar mai puţin.

Fig. 1 Cantităţi de material cu granulaţie diferita (clase granulometrice)

Clasarea volumetrică se realizează pe suprafeţe de clasare (site) cu mărimi ale ochiurilor diferite. Indiferent de felul suprafeţei, în urma operaţiei de cernere sau ciuruire a unui material care se consideră alimentarea A, rezultă două produse: un produs numit refuz - R cu dimensiunile mai mari decât dimensiunea de clasare şi un produs numit trecere - T cu dimensiuni mai mici decât ochiurile suprafeţei. Caracteristicile operaţiilor de clasare volumetrică sunt: - exactitatea clasării (raportul între dimensiunea maximă a materialului ce a trecut prin suprafaţa de clasare şi dimensiunea ochiurilor suprafeţei); - eficienţa clasării (influenţată de factori legaţi de natura materialului şi de parametrii de funcţionare a instalaţiei de clasare). Factorii de influenţă asupra parametrilor operaţiei de clasare volumetrică sunt: - forma particulelor de material (particulelor alungite au tendinţa de a trece prin ochiurile sitei); - cantitatea de particule cu diametrul apropiat de diametrul ochiurilor sitei (o cantitate mare de astfel de particule are tendinţa de a înfunda ochiurile sitei micşorând suprafaţa utilă, Su); - umiditatea materialului; - suprafaţa utilă, modul de dispunere şi forma ochiurilor; - unghiul de înclinare al suprafeţei de ciuruire; - modul de acţionare a instalaţiei de ciuruire (fixă, mobilă). Clasarea volumetrică se poate realiza în două moduri: prin trecere sau prin refuz. a) Clasarea prin trecere se realizează prin trecerea materialului peste mai multe site din care prima sită este aceea cu ochiurile mai mici; refuzul primei site va constitui alimentarea pentru sita a doua, cu ochiurile mai mari, pe care se obţine o nouă trecere şi un nou refuz şi aşa mai departe pentru sitele care au ochiuri din ce în ce mai mari.

Facult

atea d

e Ing

inerie

Hun

edoa

ra

Îndrumător de laborator – Ştiinţa şi tehnologia materialelor

b) Clasarea prin refuz se realizează pe site la care prima sită este cu ochiurile cele mai mari; trecerea de pe această sită va constitui alimentarea pentru a doua sită pe care se va obţine din nou o trecere şi un refuz şi aşa mai departe pentru sitele următoare ce vor avea ochiurile din ce în ce mai mici. În ambele cazuri, pentru "n" site utilizate se obţin "n+1" clase granulometrice, ultima reprezentând-o refuzul pentru clasarea prin trecere, respectiv trecerea pentru clasarea prin refuz. Principial, cele două metode de clasare volumetrică sunt reprezentate în figura 2.

Fig.2 – Tipurile de clasare: prin trecere şi respectiv prin refuz

2. Aparatură şi materiale necesare. Se foloseşte o instalaţie de clasare de laborator marca FRITSCH, tip ANALYSETTE 3.

Sitele utilizate au o construcţie specială, după cum se observă în figură.

Fig. 3 Modul de construcţie a sitelor

1-peretele lateral confecţionat din otel inoxidabil; 2- înclinarea peretelui lateral al sitei; 3-sita propriu-zisă cu ochiuri calibrate; 4-zona superioară a sitei care permite fixarea si etanşarea cu

sita superioara sau cu capacul; 5-zona de îmbinare prin sudura a sitei cu peretele lateral; 6-garnitura etanşare; 7-vedere perete lateral sita.

Facult

atea d

e Ing

inerie

Hun

edoa

ra

Îndrumător de laborator – Ştiinţa şi tehnologia materialelor

Instalaţia de laborator este alcătuită dintr-un platou vibrator pe care se aşează sitele, care sunt rigidizate cu ajutorul unor curele, după cum se observă din figura 4. Vibrarea întregului ansamblu de site se realizează electromagnetic, putându-se regla amplitudinea de vibrarea a acestora dar şi timpul de funcţionare a instalaţiei.

Fig.4. – Schema instalaţiei de clasare volumetrică de laborator.

Pentru cântărirea amestecului pulverulent care trebuie supus operaţiei de clasare se foloseşte o balanţa electronica de laborator cu autocalibrare, în figura fiind prezentată o balanţă cu

precizie de 0,01grame. După fiecare operaţie de clasare se recomandă a se curăţa sitele, aceasta operaţie trebuie să

se efectueze în instalaţii speciale de curăţare cu ultrasunete pentru a preveni distrugerea (decalibrare ochiurilor sitelor), figura 5.

a. b.

Fig.5 Principiul curăţării cu ultrasunete (a) si instalaţii de curăţare cu ultrasunete (b)

Facult

atea d

e Ing

inerie

Hun

edoa

ra

Îndrumător de laborator – Ştiinţa şi tehnologia materialelor

Acestea au în componenţa un generator de înaltă frecvenţă produce aproximativ 35000 oscilaţii pe secundă, care sunt transferate în soluţia de curăţare şi pe care o determină să rezoneze. Densitate de energie a câmpului de sunet este atât de mare astfel încât se produce un fenomen de cavitaţie (se produc foarte multe bule vidate „small vacuum bubbles” care se distrug prin implozie în perioade de timp de ordinul microsecundelor). Impulsuri declanşate de acestea elimină particulele de praf, chiar si din cele mai greu accesibile locuri, fapt care duce la o curăţare adecvată a ochiurilor sitelor.

3. Mod de lucru

Se stabilesc sitele care se vor utiliza şi asamblează conform celor prezentate în paragraful anterior.

Se cântăreşte o cantitate de 150 grame de material pulverulent care se aşează pe sita superioară, se fixează capacul şi se rigidizează întregul ansamblu.

Se stabileşte timpul de clasare, amplitudinea de vibrare a ansamblului de site şi se porneşte instalaţia.

După expirarea timpului, se cântăreşte refuzul de pe fiecare sită, inclusiv de pe sita oarbă cu ajutorul balanţei electronice.

Se curăţa sitele în baia ultrasonică de curăţare.

4. Prelucrarea datelor experimentale.

Rezultatele operaţiei de cântărire se consemnează în tabelul1. Tab.1.

Clasa [mm]

Dimensiunile ochiurilor [mm]

R [%]

Rcumulate

[%] Tcumulate [%]

1 2 3 4 5

S1 a q1 q1 q - q1

S2 b q2 q1 + q2 q - (q1 + q2)

... ... ... ... ...

Si i qi q1 +... qi q - ( q1 + ... qi )

Rezultatele analizelor granulometrice efectuate după operaţia de ciuruire se reprezintă prin curbe granulometrice care pot fi: simple, cumulate sau logaritmice. Pe baza rezultatelor

din tabelul 1 se trasează curbele granulometrice, respectiv Rcumulat şi Tcumulat în funcţie de dimensiunile ochiurilor sitelor. La intersecţia celor două curbe se obţine diametrul mediu (grafic) al

materialului supus clasării. Diametrul mediu după clasare exprimă compoziţia granulometrică a unui material printr-o singură cifră şi se calculează după relaţia:

Facult

atea d

e Ing

inerie

Hun

edoa

ra

Îndrumător de laborator – Ştiinţa şi tehnologia materialelor

i

iii

m q

qxx

XΣ

⋅+

Σ

=

+

21

,[mm]

unde: x xi i+

+1

2 reprezintă media aritmetică a extremelor claselor, [mm];

qi - extracţia în greutate a clasei respective, [%]. În final se compară cele două valori obţinute pentru Xm, respectiv valoarea obţinută din grafic şi cea obţinută matematic. Prelucrarea datelor se poate face manual sau utilizând un sistem de calcul si un software specializat

Facult

atea d

e Ing

inerie

Hun

edoa

ra