ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Структурообразование на стадии перемешивания шихты и формирования гранул из "Минеральные удобрения и соли" Как указывалось выше, гранулируемость удобрения улучшается с увеличением пластичности шихты. Под пластичностью обычно понимают такое состояние твердого тела, при котором даже сравнительно небольшие внешние силовые воздействия вызывают изменение формы тела, сохраняющееся после прекращения действия сил. Пластичность оценивают величиной пластической деформации е (в процентах) или пластической прочностью (ПП) — величиной напряжения, приложенного к телу для достижения заданного значения е (уравнение 1.22). [c.28] В механике грунтов пластичность гетерогенных систем (зернистый материал — вода — воздух) оценивают при помощи пределов пластичности, называемых иногда в литературе пределами Аттерберга. Они характеризуются содержанием воды в критических точках, определяющих границы между жидким, вязким и твердым состояниями системы. Нижний предел ЬР) характеризует такое ее состояние, при котором вода заполняет все свободное пространство между частицами, образующими дисперсную структуру, но связи между ними, обусловленные в основном молекулярными силами, сохраняются. Этот предел, очевидно, соответствует критической концентрации воды 1 кр (см. гл. 4), когда сорбированная вода получает возможность свободного перемещения на поверхности вещества гранулы. [c.29] Верхний предел (ЬЬ) соответствует такому значению W, при котором слой воды или раствора между элементами дисперсной структуры настолько велик, что молекулярные силы сцепления перестают удерживать их вблизи друг друга — система превращается в суспензию. [c.29] Существуют следующие методы определения пределов пластичности [28]. ЬР оценивают минимальным содержанием воды в порошке, при котором еще можно скатать сырую массу в валики диаметром 3 мм, так чтобы они не разрывались. [c.29] Предел суспензии определяют следующим образом в желоб накладывают слой сырой массы и делают в ней вырез У-об-разной формы длиной 1 см в верхней части выреза. Сечение должно быть закрыто по всей длине после 25 встряхиваний. [c.29] По данным Бонналя [28], определявшего пределы пластичности для различных смесей, величины ЬР варьируются в диапазоне 1,1—9,3% и 14,7—23,5%. [c.29] Исследуемый образец засыпали в цилиндрическую емкость диаметром 40 и высотой 14 мм. В образец при помощи механического привода погружали стальной конус (фк=60°С, Ai=6 мм) с постоянной скоростью 7,5 мм/с. [c.30] На рис. 1-10 представлена типичная зависимость пластической прочности образцов от влажности. Характер зависимости при увлажнении и высушивании образцов различен. Наличие гистерезиса объясняется следующим образом. Сорбированная вода при малых ее концентрациях в солевой системе концентрируется лишь в той области, где произошла сорбция (см. главу 4) и не распределяется равномерно по всему объему. [c.30] При увлажнении образца вода сосредоточена в основном на поверхности зерен, экранируя их друг от друга и снижая тем самым молекулярное взаимодействие частиц. С другой стороны, в этом случае наблюдается эффект смазки поверхности частиц, уменьшающий внутреннее трение порошка при погружении конуса. При подсушивании порошка вся вода концентрируется внутри зерен и Ван-дер-Ваальсовы силы их сцепления проявляются в полной мере, в то же время увеличение влажности частиц снижает их прочность и увеличивает деформацию под действием внешней силы. Это приводит к увеличению площади контакта между зернами и, как следствие этого, к увеличению пластической прочности и появлению малого максимума ПП. Прн дальнейшем повышении содержания воды в образце ее подвижность увеличивается и распределение в частицах порошка становится равномерным. В этом случае ПП не зависит от того, каким образом достигнута заданная влажность образца — высушиванием или увлажнением. [c.30] Гранулирование порошков следует вести при максимальном -значении ПП, т. е. в области верхнего предела пластичности. [c.30] В некоторых работах [30] пластичность материалов оценивается раз-. ностью пределов Аттерберга, что, по-видимому, нельзя считать достаточно обоснованным. Более правильной, очевидно, является оценка пластичности по максимальной величине ПП. [c.30] Эти расчеты были экспериментально подтверждены Румпфом для кварцевых оплавленных шариков, находящихся на расстоянии Х=0,01 мкм. Однако для гранул солей и минеральных удобрений, у которых поверхность-частиц неровная, среднее расстояние между ними значительно больше (Х 0,2 мкм), и расчеты взаимодействий следует производить по уравнениям (1.24). Приняв в качестве грубой модели, что кристаллические блоки порошка имеют сферическую форму с диаметром 0ш=100 мкм и Х=0,2 мкм,, получим величину fm=3,5-10 ° И, что примерно на 5 порядков меньше сил гравитационного воздействия. [c.31] По полученным нами данным [34] фактическое усилие разрыва единичного фазового контакта в минеральных удобрениях составляет 0,2 Н. Таким образом, при гранулировании порошковидных водорастворимых солей и удобрений методом окатывания силами молекулярного взаимодействия можно пренебречь. Силы Ван-дер-Ваальса проявляются при гранулировании гидрофобных порошков, когда капиллярные силы очень слабы. [c.31] Рассмотрим модель возникновения жидкостного моста между одинаковыми по величине сферическими частицами диаметром ш. Схема, характеризующая возникновение менисков, представлена на рис. 1-11, где введены следующие обозначения Рд—половина центрального угла жидкостного моста, бс — угол смачивания жидкости в твердом веществе. [c.31] Величина угла Рц, очевидно, зависит от содержания жидкой фазы в шихте. Эта зависимость нелинейна, существует сравнительно узкий интервал влажности Лй опт, при котором капиллярные силы сцепления между частицами в шихте максимальны (см. рис. 1-10). Он соответствует оптимальным условиям гранулирования. [c.33] Если задаться целью получать зернистый продукт в определенном достаточно узком интервале размеров гранул, например, в пределах от 1 до 3 мм, то максимум выхода этой фракции (Qr)max При прочих задэнных пзраметрах гранулирования будет получен в соответствующем интервале влажности шихты А опт (рис. 1-12). [c.33] Типичные кривые гранулирования представлены на рис. 1-14, [3, с. 93]. С увеличением Тот значения опт уменьшаются и диапазон допустимой влажности шихты становится меньше. Тем не менее выгоднее вести процесс при повышенных температурах, поскольку выход товарной фракции при этом увеличивается (рис. 1-15) [36]. Предлагается вестй процесс в так называемой точке гранулирования , находящейся на диаграмме 1 опт—7 опт на кривой материально-теплового баланса вблизи ее пересечения с кривой грануляции [35]. Точка гранулирования не обязательно соответствует максимально возможной температуре гранулирования и обусловлена конкретными условиями тепло-мас-сообмена, складывающимися в системе в зависимости от производительности технологической линии, климатических условий и физико-химических свойств компонентов шихты и гранулированного продукта. Следует, однако, учитывать и возможности искусственного повышения температуры шихты, путем использования тепла химических реакций в смеси, введения в гранулятор острого пара или топочных газов, предварительного подогрева компонентов и др. [c.34] Вернуться к основной статье