Процесс дранья в части этапа отбора крупы в значительной степени предрешает вопрос относительно того, является ли помол высокосортным или нет.В зависимости от качества и количества крупы, получаемой в этом этапе, находятся такие показателя помола как степень развитости леечного процесса, количество муки, получаемое с гладких размольных систем, и качество этой муки.Получение крупы на дранье связано с режимом работы драных систем. Под высоким режимом дранья подразумевается такой процесс, ври котором получается большое количество высококачественной крупы и мало муки, а под низким режимом – процесс получения небольшого количества высококачественной, крупы ж много муки.Режим работы 1-й драней системы желательно повести таким образом, чтобы развернуть зерно по линии бороздки и получить его с виде нескольких частиц, у которых одна сторона покрыта оболочками, а поверхность другой стороны представляет собой чистый эндосперм. У таких частиц легче выделяется эндосперм без значительного дробления оболочек.Стремление получить зерно развернутым по линии бороздки также объясняется тем положением, что в бороздке обычно залегает землистая пыль, которую невозможно полностью удалить в процессе очистки зерна. При размалывании зерна вдоль его длины пыль из бороздки освобождается и высеивается вместе с мукой 1-й драной системы. Поэтому мука первого драного прохода часто имеет синеватый оттенок.Процесс отбоpa крупы заканчивается после того, как на размалываемых частицах зерна слой эндосперма становится настолько тонким, что дальнейшее его откалывание в виде крупных крупинок влечет за собой сильное дробление оболочек.Такие частицы обычно получаются в виде схода с верхнего сита 4 м драной системы.С получением верхнего схода такого качества этап отбора крупы заканчивается и начинается этап драного вымола.Режим дранья отдельных систем характеризуется показателем извлечения продуктов на них. Извлечением драной системы называется количество продуктов, направляемое с нее на остальные этапы помола и в муку. Таким образом, в состав извлекаемых продуктов включаются все продукты, кроме верхних сходов. Обычно извлечение выражается в процентах, указывающих процентное отношение веса каждого продукта к весу всех продуктов, получаемых с системы. Одновременно с указанием процента извлечения системы необходимо указать номер сита, через которое извлекаемые продукты отбираются. При одном и том же режиме работы с изменением номера сходового сита изменяется и процент извлечения.Режим драных систем можно регулировать в очень больших пределах. Наиболее эффективным методом изменения процента извлечения продуктов на вальцевых станках дранья является изменение расстояния между валками путем соответствующего поворота штурвалов станков. В большинстве случаев сближение валков увеличивает извлечение продуктов драных систем.Изменение режима дранья влияет не только на количество получаемых промежуточных продуктов, по и на их качество, причем для различных систем дранья зависимость между расстоянием валков и качественными и количественными показателями отдельных промежуточных продуктов является различной.
Лабораторные исследования, проведенные инж. Эйдусом над мягкой пшеницей, показали, что для 1-й драной системы по мере изменения расстояния между валками от 1,55 до 0,8 мм процент извлечения через сито № 7(18) изменяется в очень больших пределах, от 9 до 33%. Полученные им данные представлены на рис. 196.Подобная же зависимость между процентом извлечения и расстоянием между валками получена для остальных систем этана отбора кpyпы.Поворотом штурвалов изменяется процент извлечения продуктов. При этом происходит изменение выхода не только верхнего схода, по и всех остальных промежуточных продуктов. Насколько выход каждого из этих продуктов реагирует на изменение общего процента извлечения, можно видеть из диаграммы на рис. 197а, полученной при вышеуказанных исследованиях режима дранья.
По 1-му дранью из извлеченных продуктов наиболее сильно изменяется выход крупной крупы № 7(18)—11(28). При увеличении процента извлечения от 10 до 3 2% выход крупной крупы плавно попытается от 5 до 16%. Таким образом, почти 50% всего дополнительно извлеченного продукта пригодится за счет крупной крупы.Средняя крупа № 11/20 (28/52) при тех же пределах извлечения изменяется в выходе от 2 до 8%, а мелкая № 20/28 (52/70) — в пределах от 1 до 5%. Выход дунста № 28/38 (70/1) находятся и пределах 1%, и поэтому изменение его очень незначительно — в десятых долях процента.Что касается муки, то такого закономерного изменения ее выхода в зависимости от процента извлечения не обнаружилось.Несколько другая картина получается по 2-му дранью (рис. 197б). По этой системе основной изменяемой фракцией продуктов является средняя крупа № 11(20)—28(52). При изменении извлечения от 28 до 55% эта крупа изменяет свой выход от 8 до 20%. Выход крупной крупы увеличивается только в пределах извлечения до 42%. Дальнейшее увеличение процента завлечения не увеличило выхода крупной крупы.Такое явление можно объяснить тем что при большом извлечении на 2-й драной системе расстояние между валками настолько уменьшено, что начинает препятствовать образованию крупной крупы. Мука 2-го дранья изменяется в довольно сильной степени, изменяясь совершенно пропорционально проценту извлечения. Что касается мелкой крупы № 20(28)—52(70) и дунста 28(38)—70 (IX), то выход продуктов изменяется в пределах от 1 до 4%.Таким образом, регулирование режима работы драных систем в части расстояния между валками в той или другой степени влияет на количество всех промежуточных продуктов.
Это влияние не ограничивается только количественным изменением продуктов, но и качественным. На рис. 198 представлено изменение зольности крупяной крупы 1-го дранья в зависимости от процента извлечения. По мере увеличения извлечения зольность крупной крупы 1-го дранья уменьшается. По внешнему виду крупа при малых нагрузках получается более добротной. Что касается более мелких продуктов, в том числе и драной муки, то для драных систем, с которых производится отбор крупы, увеличение извлечения также уменьшает зольность этих продуктов.Диаграмма изменения зольности всех промежуточных продуктов 1-го дранья, крупной, средней и мелкой крупы и дунста показывает, что увеличение извлечения в пределах до 20% улучшает качество извлеченных продуктов. Дальнейшее же увеличение извлечения до 24% существенной разницы в качестве общей суммы, промежуточных продуктов не вносит (рис. 198).Что касается влияния нагрузки на единицу валковой линии, то существует определенная оптимальная величина ее, при которой промежуточные продукты получаются наилучшего качества. При малой нагрузке эти продукты получаются довольно высокой зольности, потом но мере увеличения ее до определенного предела зольность начинает уменьшаться, а при дальнейшем увеличении нагрузки опять увеличиваться.Такая же зависимость между рассматриваемыми факторами режима дранья была обнаружена на 2-м дранье.Несколько другое положение получается на 3-м дранье. Качество крупной, крупы 3-й драной системы в значительной степени обусловливается режимом первых двух драных систем. Если последние работают с большим процентом извлечения, то на 3-е дранье поступает уже вымолотый высокозольный продукт, из которого крупа получается настолько низкокачественной, что ее нельзя направить на размол 1-го качества.Однако исследования показали, что и при одинаковом по качеству продукте, поступающем на 3-ю драную систему, качество крупной и средней крупы резко меняется в зависимости от режима 3-го дранья. При зольности размалываемого продукта в 3,05% уменьшение процента извлечении с 40 до 28 дало снижение зольности крупной крупы с 2,66 до 1.78%, а средней крупы с 1,60 до 0,82%.При этом снижение выхода крупной крупы получилось с 12,0 до 10,2%, а средней — с 11,3 до 6,8%.Таким образом, изменением расстояния между валками на 3-м драйве можно резко влиять па качество получаемой крупы.Bcе вышесказанное относительно 3-го дранья в части мелкой крупы и дунстов относится также к 4-му дранью.При желании получить с этой системы добротную мелкую крупу и дунст необходимо режим ее повести при небольшом проценте извлечения.Указанные особенности различных режимов драных систем относятся к 5-кратному дранью. Если же драных систем имеется шесть-семь, то весь процесс дранья передвигается на одну систему, т. е. 3-е дранье наряду с двумя первыми является полностью крупочной системой, а 4-е дранье получает такой режим работы, который соответствует 3-й драной системе при 5-кратном дранье.О принятом расстоянии между валками (в миллиметрах) можно судить по тем измерениям, которые были проведены ВНИИЗ па различных мельницах России.Данные по этим измерениям приводим в табл. 45.
Из приведенных данных наиболее соответствующими высокосортному помолу являются расстояния между валками по помолу № 2 мельницы № 6 в Bopoниже и по мельнице № 9 в Ярославле.Данные по комбинату им. Цюрупы получены при проведении на этой мельнице более низкосортных помолов.Расположение между валками, помимо вида помола, зависит от целого ряда факторов: от качества зерна, формы и степени остроты рифлей, нагрузки на единицу валковой линии, количества драных систем и др. Oднакo в качестве ориентировочных средних показателей при 5—6-кратном дранье для сортового помола можно принять следующие расстояния между валками (в миллиметрах):
При помоле твердых сортов пшеницы и наличии семи-восьми драных систем расстояние между валками первых трех-четырех систем устанавливается значительно большим, чем указанные данные.Проценты извлечения и оборот продуктов дранья в зависимости от режима. Режим работы всего процесса дранья зависит от режима отдельных систем.Высокий режим дранья характеризуется небольшим процентом извлечения на первых драных системах. При этом режиме на средние системы (3-го и 4-го дранья) поступает продукт хорошего качества, дающий возможность получить доброкачественную крупу.Наоборот, при низком режиме дранья наибольшее количество эндосперма извлекается на первых двух драных системах, вследствие чего 3-я и в особенности 4-я драные системы могут быть причислены к вымолу.Работа отдельных драных систем, производящих отбор промежуточных продуктов для направления их па размольные системы, тесно увязана между собой. Изменение режима одной системы изменяет количество и качество продуктов, поступающих на последующие системы, вследствие чего изменяется также режим работы последних. При недостаточном проценте извлечения, полученном на одной системе, можно режим остальных систем построить таким образом, чтобы общее количество извлеченных продуктов осталось без изменения.Это положение экспериментально было доказано Роббинсом который в лабораторных условиях определял изменение количества извлекаемых при дранье продуктов в зависимости от режима работы отдельных систем.В табл. 46 представлена часть данных, полученных при этом исследовании. Процент извлечения определялся проходом через сито № 7(18).По каждой из трех драных систем приводятся проценты извлечения, подсчитанные но отношению к весу продуктов, поступивших на систему, и к весу зерна, поступившего па 1-е дранье.Кроме того, приводится общий процент извлеченных продуктов в процессе работы всех трех систем.Проведенные Роббинсом 27 помолов при различных режимах дранья дали на первых трех драных системах через сито № 7(18) извлечение в пределах 75,7—82,9%.
В табл. 46 приводятся те помолы, которые дали колебание в общем извлечении продуктов всего до 0,5%. Однако, несмотря на одинаковое количество извлеченных продуктов, режимы этих драных процессов резко различаются между собой.Ho указавши Роббинса, при первом из приведенных помолов режим дранья являлся более высоким, а при переходе к последующим режим дранья становится более низким.Одинаковое суммарное количество извлеченных на трех драных системах продуктов было достигнуто при колебаниях извлечения 1-го дранья в пределах 17,6—44,6%, 2-го дранья в 30,4—06,0% и 3-го дранья в 29,4—56,2%,Приведенные исследования показывают, что характеризовать режим дранья лишь по общему количеству извлеченных продуктов в этапе отбора крупы недостаточно.Xapaктеристикой режима дранья могут служить показатели нагрузок на отдельные системы, выраженные в процентах к весу зерна на 1-м дранье. Такую характеристику удобнее всего выразить графически.
На рис. 199 представлены такие кривые, характеризующие указанные в табл. 46 режимы дранья. Ho оси абсцисс этой диаграммы приведены отдельные системы дранья, а по оси ординат — нагрузка на эти системы.Кривая более высокого режима дранья показывает значительно меньшее падение величины нагрузок по мере перехода от цервой системы к последующим, чем кривая низкого режима.Общее представление о режиме дранья может дать показатель оборота продуктов по всем драным системам. Чем выше режим дранья, тем больше продуктов будет поступать на последующие системы. Поэтому если взять сумму всех продуктов, поступающих в системы, выраженную в процентах к весу зерна, то более высокий режим дранья даст и больший оборот продуктов.Так по представленным режимам оборот продуктов по четырем драным системам изменяется согласно табл. 46 от 246,2 до 203,7%.Для получения представления о нагрузке по отдельным системам и отбору продуктов дранья мы в табл. 47 приводим данные но этим показателям, полученные в процессе исследования работы отдельных мельниц России.Величина оборотов продуктов дранья зависит от недосева продуктов из рассевах драных систем.
При значительных недосевах даже при низком режиме может получиться большой оборот за счет перегрузки станков мелкими неотсеянными продуктами. Очевидно, что такое увеличение оборота продуктов является отрицательным явлением в работе мельницы. Отрицательным моментом является также увеличение оборота за счет недостаточного извлечения на какой-либо системе, не соответствующего общему ходу драного процесса. Так, по табл. 47 видно, что большой оборот продуктов по комбинату им. Цюрупы получился за счет недостаточного извлечения на 4-й системе, вследствие чего увеличились нагрузка последующих систем и общий оборот продуктов.Поэтому значительный оборот продуктов дранья может служить показателем высокого режима только в том случае, если работа вальцевых станков и просеивающих машин является нормальной.В среднем при принятых в настоящее время схемах высокосортного помола мягких сортов пшеницы при 5-й—6 й драных системах оборот дранья находится в пределах 300—320%. При низкосортных сортовых помолах этот оборот равен 225—250%.Таким образом, под понятием режим дранья подразумевается метод ведения технологического процесса измельчения зерна в промежуточные продукты (крупу) по отдельным системам. Режим дранья характеризуется совокупностью показателей: процентом извлечения, оборотом продуктов дранья и некоторыми другими (например выход драной муки и т. д.).При низкосортных помолах при отношении длины валков драной линии к длине размольной линии в пределах от 1,0 :1,55 до 1,0 :1,65, при нагрузке в 57—58 кг зерна на 1 см общей длины валков в сутки получается, что на каждый сантиметр общей длины валков драной лиши производится около 150 кг зерна в сутки, или 6,5 кг/час.Что же касается нагрузки на 1 см валковой линии отдельных систем, то в среднем при скорости быстро вращающегося валка в 6 м/сек удельная нагрузка находится в пределах следующих величин:
Нагрузка па единицу длины валковой линии отдельных систем находится и прямой зависимости от скорости вращения валков. Чем больше скорость вращения валков, тем большую нагрузку можно дать на валки. Поэтому при сравнении нагрузки на вальцевых станках, работающих при различной скорости вращения валков, следует брать показатели нагрузки на площадь пробега валков, равную произведению длины валков и средней скорости вращении их (lv).При дифференциале 2,5% на 1 м2 площади пробега валков (Iv) приходится ориентировочно следующая нагрузка в час:
Нa 1 м2 общей поверхности пробега всей валковой линии дранья приходится около 0,04 кг зерна.Уменьшение весового количества продуктов, поступающих на единицу длины валковой линии, по мере перехода от 1-го дранья к последующим связало с уменьшением объемного веса этих продуктов.Производимое в процессе дранья разделение зерна на промежуточные продукты помола различного качества сопровождается сортировкой отдельных продуктов не только по зольности и крупноте, но и по их объемному весу. Объемный вес оболочек меньше, чем эндосперма, поэтому наиболее доброкачественные продукты дранья обладают и большим объемным весом.Пo мере уменьшения крупочных продуктов сходы с драных систем становятся все более легкими, поэтому по мере перехода от 1-й драной системы к последней объемный вес поступающих на эти системы продуктов уменьшается.При исследовании процесса дранья различных мельниц ВНИИЗ были получены следующие данные по объемному весу продуктов, поступающих на драные системы (табл. 48):
Объемный вес продуктов, поступающих на системы мелких продуктов, несколько больше продуктов, поступающих на соответствующие системы крупных продуктов.Уменьшение объемного веса продуктов в процессе дранья, а также необходимость уменьшения расстояния между валками по мере перехода от 1-й драной системы к последующим приводят к такому положению, что, несмотря на уменьшение весовой нагрузки на последующие системы, коэффициенты заполнения валков всех систем, кроме 1-го дранья, являются довольно близкими.Для сравнения коэффициентов заполнения первых и последних драных систем мы к табл. 49 приводим данные но некоторым мельницам России.Представленные коэффициенты заполнения по большинству систем являются небольшими, что показывает па недостаточную загрузку отдельных систем. В последней графе нами представлены величины коэффициентов, которых следует придерживаться в работе драных систем при высокосортном помоле.Изменение качества продуктов в зависимости от режима дранья. Если количество промежуточных продуктов, получаемых в процессе дранья, может быть одинаковым при различных режимах дранья, то качество этих продуктов резко меняется в зависимости от того, получено ли оно при высоком или низком режиме. Очень низкий режим дранья обычно приводит к ухудшению качества получаемой крупы, увеличивая содержание в них оболочек. Однако оптимальный режим дранья в сильной степени зависит от мукомольных качеств зерна пшеницы. Сорта мучнистой структуры дают при высоком дранье худшую по качеству крупу, чем при среднем режиме.
Особенно резко при изменении режима изменяется качество крупной крупы.Эйдусом были проведены исследования качества крупочных продуктов, полуденных в процессе дранья при помоле двух образцов зерна сорта Украинка при различных режимах.Первый образец зерна имел стекловидность 87% п зольность на 1-м дранье 2,13%. Второй образец был полустекловидным при проценте стекловидности 52 и зольности 1,80.В результате проведения процесса дранья при пяти различных режимах для стекловидной пшеницы и шести режимах для полустекловидной пшеницы была получены данные, представленные в табл. 50.
В этой таблице оборот продуктов дранья показан по первым четырем системам.В состав крупной крупы включена крупа 1-го, 2-го и 3-го дранья № 7/12 (18/30), а в состав общей — крупа № 12/20 (30/52) первых четырех драных систем и крупная крупа трех систем.Анализируя оборот продуктов дранья по системам, можно видеть, что по мере периода от первого помола в последующим режим дранья снижался. Вместе с тем при помоле стекловидной пшеницы происходило равномерное ухудшение зольности как крупной, так а общей крупы.
Нa рис. 200 представлена зависимость между зольностью крупочных продуктов и оборотом продуктов дранья стекловидной пшеницы,При почтя одинаковом выходе крупной крупы по всем исследованным режимам зольность ее изменяется от 1,30 до 1,88%.Это свидетельствует, что при многосортных помолах с выходом первого сорта муки в пределах около 30%, при которых решающую роль для качества первого сорта муки играет качество крупной крупы, наиболее благоприятным режимом для исследованного зерна является наиболее высокий из примененных режимов дранья.При односортных помолах наиболее важный продуктом дранья является крупа в виде суммы всех фракций. Количество этого продукта возрастает но мере снижения режима дранья. Зольность этой крупы в пределах первых трех помолов увеличивается незначительно, а начиная с четвертого дает резкий скачок вверх.Поэтому для односортного помола при рассматриваемых исследованиях оптимальный режим дранья находится в пределах второго и третьего помолов.Ho полустекловидной пшеница получилось (рис. 201), что наиболее высокий режим дранья первого помола и два последних наиболее низких режима пятого и шестого помолов дали худшие результаты по сравнению со средними режимами дранья и оптимальным получился четвертый режим помола.Приведенные исследования показывают, что изменение режима дранья влияет на количество и качество получаемых крупочных продуктов, и поэтому режим должен устанавливаться в зависимости от вида помола и качества перерабатываемого зерна.Изменение количества и качества проектов дранья в зависимости от нарезки валков. На качество и количество продуктов дранья влияет не только устанавливаемый режим работы отдельных систем, во целый ряд других факторов, среди которых наиболее важными являются расположение рифлей валков и степень их изношенности.По мере износа нарезки количество мелких фракций увеличивается, а количество крупных продуктов, в частности крупной крупы, уменьшается.Кроме того, изношенные рифли вызывают более сильный нагрев продуктов и увеличивают расход энергии на помол.Однако следует помнить, что в первые дни работы свежая нарезка валков производит очень сильное измельчение оболочек, что ухудшает качество получаемых продуктов. Только после того как валки слегка пришлифуются, качество продуктов получается нормальным.Исходя из этих соображений, не следует одновременно заменять валки с изношенной нарезкой по всем системам, а лучше такую замену производить последовательно через определенные промежутки времени.При одинаковом проценте извлечения выход отдельных промежуточных продуктов дранья зависит также от расположения рифлей.При расположения «спинка по спинке» уменьшается количество крупных фракций продуктов извлечения, но зато качество их улучшается. Скотт приводит следующие данные о работе нарезных валков на 1-м дранье. При извлечении в 35% расположение рифлей «спинка по спинке» и «острием по острию» соответственно дали следующие выхода: крупной крупы № 8/14(20/36) 13,5 л 14%, средней крупы № 1.4/17(36/44) 5,0 и 9,0%, мелкой крупы № 17/25(44/64) 3,5 и 3,5%, дунстов № 25/43(64/Х) 8,5 и 5,5%, муки через Xs 43(Х) 4,5 и 3%.Пo этому опыту получается, что вплоть по фракции мелкой крупы расположение «острием по острию» дает больше продуктов, чем «спинка по спинке». Мелкая крупа получается в обоих случаях в одинаковом количестве, а выход дунстов и муки при установке рифлей «острием по острию» уменьшается.Коэффициенты измельчения и выход продуктов дранья. Отношение между отдельными промежуточными продуктами, получаемыми в процессе работы отдельных драных систем, выявляется наглядным образом на диаграмме измельчения.Коэффициенты измельчения, получаемые в результате подсчета площадей диаграммы, характеризуют работу вальцевых систем. Однако для первых драных систем, участвующих в этапе отбора крупы, большой коэффициент измельчения при высокосортном помоле не является положительным фактором, так как показывает па низкий режим дранья. Для систем, работающих на драном вымоле, слишком большой коэффициент измельчения показывает на большое дробление оболочек. Поэтому желательно диаграмму измельчения для этих систем получить с максимальным расстоянием между кривыми в нижней части — в зоне мелких продуктов и муки, без значительного измельчения в верхней части — в зоне отрубей.Для иллюстрации на рис. 202 представлены диаграммы измельчения по драным системам, снятые при одном из помолов (№ 2) мельницы № 6 в Bopoнеже. Диаграмма 5-го дранья этого помола соответствует вышеуказанному требованию выдала отрубей, без значительного измельчения крупных частиц перерабатываемого продукта.
В табл. 51 приводятся средине размеры частиц продуктов до и после станков, подученные при исследовании ВНИИЗ драного процесса на нескольких мельницах России, а также коэффициенты измельчения по отдельным системам.Средний линейный размер частиц продукта, полученного после 1-й драной системы, находится в пределах 1,18—1,42 мм. Последний из указанных показателей относится к очень высокому режиму системы.При переходе к последующим системам размеры частиц уменьшаются и на последней драной системе доходят до 0,60—0,75 мм.Следует отметать, что из представленных в табл. 51 данных но мельнице № 9 в Ярославле получились в среднем большие коэффициенты измельчения, чем по другим мельницам, чему в значительной степени способствовало раздельное дранье крупных и мелких продуктов.Более равномерный по крупноте состав продуктов, поступающих на каждую систему, способствовал лучшему измельчению.Несмотря на значительную разницу в режимах дранья в различных странах, количество промежуточных продуктов 1-го качества крупы и дунстов, получаемое при высокосортном помоле, колеблется в небольших пределах (60—65% к весу зерна).Зольность крупной крупы 1-го качества находится в пределах 0,90—1,30%. мелкой крупы 0,65—0,85% и дунстов 0,50—0,70%.В противоположность выходам крупочных продуктов, которые по имеющимся балансам колеблются в небольших пределах, выход драной муки изменяется в очень широких пределах—от 10 до 20%.
Пo данным проф. Куприца, даже на мельницах, находящихся в пределах одного Канзасского района (США), работающих на высокосортном помоле, выход драной муки по 13 мельницам колебался в пределах 8,0—14,9%.Выход драной муки зависит от многих причин. Сильное влияние на количество этой муки оказывают мукомольное качество и структура зерна. Как общее правило, твердые сорта пшеницы дают меньший выход драной муки, чем мягкие.Режим дранья также оказывает сильное влияние на количество драной муки, увеличивая его по мере снижения режима.Наконец, большое значение имеет требуемый выход муки по всему помолу, от которого зависит степень вымалываемости драных отрубей.При меньшем выходе общей муки можно ограничиваться зольностью ее с последней системы в пределах 1,0—1,5%, а при желании получить больший выход зольность муки последней системы доходит до 3%. Естественно, что в последнем случае количество драной муки значительно увеличивается за счет вымола отрубей.Что касается зольности драной муки, то она в значительной степени зависит от подготовки зерна к помолу. Наилучшая по цвету и зольности получается мука 2-го и 3-го дранья, которая иногда имеет зольность ниже 0,50%. Мука 1-го дранья получается с большей зольностью и синеватым или серьга оттенком, полученным вследствие наличия некоторого процента запыленности зерна, поступающего на эту систему.На системах драного вымола получается мука низкого качества, зольность и цвет которой при переходе от одной системы к другой резко ухудшаются. Мучные сита на дранье должны быть на один номер гуще, чем на размоле. Однако на некоторых схемах на дранье, с целью уменьшения количества драной муки, устанавливаются сита значительно более густые, чем на размоле.Такую установку следует признать неправильной. На размол следует посылать только такие частицы, которые в дальнейшем должны быть измельчены. Если драную муку отбирать через сита более густые, чем на радиоле, то в дунстах останется более крупная часть ее; она пройдет через размольный станов без измельчения и просеится через более редкое сито размольной системы. В итоге получится механический перенос драной муки в размольную без улучшения качества первой, но зато с явным ухудшением размольной муки.Необходимо помнить, что драпая мукa не изменяет своего качества в зависимости от того, на какой системе она высеяна. Улучшение качества крупных мучных частиц возможно только при условии их дальнейшего измельчения на размольных системах и отсева получившихся с ходовых продуктов, причем размеры отверстий мучных сит должны быть меньше, чем размер размалываемого продукта.Исходя из этих соображений, сгущение сит дранья на один номер должно уравнять севкость сит, учитывая меньшую нагрузку на мучные сита драных систем.
Общее понятие о балансе продуктов помола
Как было указано, при проведении этапов технологического процесса помола получается значительное количество продуктов, отличающихся по крупноте и качеству.Из этих продуктов только мука и отруби являются окончательно выработанными продуктами, а все остальные представляют собой промежуточные продукты, поступающие на дальнейшую переработку па тот или другой этап помола.Поэтому работа отдельных этапов должна быть увязана между собой. После каждого этапа процесса помола должно направляться на остальные такое количество продуктов, чтобы все машины были нормально нагружены и работали без перегрузки или недогрузки. Кроме того, каждый этап помола должен выполнить определенную задачу, возложенную на него по схеме, и дать продукт, соответствующий в количественном и качественном отношениях требованиям всего технологического процесса. He все продукты, полученные в результате работы того или другого этапа помола, являются равноценными. Одни продукты — основные, ради получения которых проводится весь этан помола, а другие продукты являются второстепенными, побочными.Качественное и количественное соотношения между отдельными продуктами зависит от режима работы систем, входящих в схему помола. При правильном режиме работы отдельных машин количество и качество промежуточных продуктов получаются в соответствии с требованиями проводимого помола.Этот режим характеризуется продуктами, поступившими на переработку на данный этан помола, и продуктами, полученными в результате работы этапа. Очевидно, что если пренебречь небольшими потерями в весе продукта из-за усушки и распыла, то количество продуктов, полученных в результате проведения этапа помола, должно равняться тому количеству, которое поступает на этап.
Поэтому если составить таблицу, в которой в левой части поместить наименование и количество продуктов, поступающих на этапы помола, а в правой части соответственно указать продукты, получаемые с этапов, то такая таблица является балансом помола по этапам.Для примера приведем количественный баланс этапа очистки крупы, взятый из данных по экспериментальной мельнице ВНИИЗ (табл. 61).В балансе помола количество продуктов подсчитывается двояким образом: в процентах к весу зерна, поступившего на 1-е дранье, и в процентах к весу продуктов, перерабатываемых на данном этапе помола.Последний процент дает представление об удельном весе отдельных продуктов в процессе работы. ‘Гав, в приведенном примере данные о процентах продуста по отношению к весу всею продукта, перерабатываемого в процессе очистки крупы, показывают, что очищенная крупа занимает 83,65% всей поступающей на провеивание крупы.В качестве показателя наличия отрубянистых частиц с промежуточных продуктах помола может быть принята их зольность.
Для продуктов, получаемых в результате переработки одного и того же зерна, каковыми и являются все продукты, входящие в баланс полола, зольность является показателем количества содержащихся в этих продуктах оболочек.Поэтому для характеристики режима работы этапа помола с качественной стороны служит баланс зольности продуктов.В табл. 62 вышеуказанный количественный баланс этапа очистки крупы дополнен балансом зольности.Как видно из табл. 62, на рассматриваемый этап помола поступает только один продукт, полученный с этапа отбора крупы, зольность которой раина 0,83%, a получаются три продукта различной зольности.Дли подсчета зольности общей смеси этих продуктов нельзя брать среднюю арифметическую показателей зольности отдельных продуктов, ибо эти продукты участвуют в смеси в разных количествах.Поэтому для такого подсчета средневзвешенной зольности необходимо пользоваться величиной содержания золы в продуктах, представляющей собой произведение количества продукта на его зольность, причем количество выражается в процентах к весу зерна.В нашем примере содержание золы в первом продукте равно 0,75*30,75 = 29,62 условных единиц; во втором продукте 1,04*4,04 = 4,16 таких единиц, а в третьем продукте 1,55*3,86 = 6,0 единиц. Сумма содержания золы во всех трех продуктах равна 39,78 условных единиц, и при делении этой суммы на процент продукта, равный 47,65%, получаем зольность смеси, равную 0,83%.Содержание золы является отвлеченной величиной, помогающей вычислить зольность смеси различных продуктов. Для того чтобы придать этой величине именованное значение, необходимо вместо процентного содержания отдельных продуктов взять их весовое количество. Таким образом, приведенный нами баланс этапа очистки крупы можно выразить следующим образом: на веечные машины поступает 47,65 ц крупы зольностью 0.83%. в которых содержится 39,78 кг золы, и получаются три продукта с таким же общим содержанием золы.Ввиду того, что в процессе работы мельничных машин происходит только механическая переработка продуктов, без химического изменения их состава, то ясно, что общий баланс золы в продуктах не должен изменяться и в итоговом подсчете как содержание волы, так и зольность в правой и левой частях должны быть одинаковы (табл. 63).
В табл. 63 представлен полный баланс помола по этапам технологического процесса мельницы ВНИИЗ за 1937 г.Как видно из этой таблицы, каждый промежуточный продукт помола повторяется в балансе 2 раза: первый раз в правой части в виде продукта, получаемого в результате работы этапа, а второй раз в виде продукта, поступающего на переработку на какой-либо этап полола. Показатели выхода, зольности и содержания золы каждого продукта в обеих частях должны быть совершенно тождественны. Каждый отдельный этан заканчивается итоговой строкой, указывающей на баланс продуктов по количеству и зольности.Представленный баланс помола указывает также на направление отдельных промежуточных продуктов, получаемых по этапам помола.Более наглядное представление о взаимной связи между отдельными продуктами получается при изображении баланса помола графически в виде диаграммы Такая диаграмма, согласно данным табл. 63, построена, на. рис. 228.
Каждый продукт представляется в виде кружочка, соединенного линиями, указывающими направление продукта.Для того чтобы можно было сравнивать выход отдельных продуктов, кружочки диаграммы вычерчиваются в определенном масштабе в соответствии с процентом выхода отдельных продуктов.Для обозначения зольности продуктов в каждом кружке выделяется заштрихованный сектор, представляющий в масштабе ату зольность.Баланс помола может быть представлен не только по этапам технологического процесса, но и по отдельным системам, ибо продукты, поступающие на систему и полученные с нее, должны быть также балансированы по показателям выхода и зольности.Баланс по системам помола наиболее удобно изобразить в виде шахматной таблицы по методу Левятина.В первой графе по вертикали указывается наименование систем, с которых получаются отдельные продукты, а сверху, по горизонтали в том же порядке, как и в первой вертикальной графе, указываются системы, получающие эти продукты.В шахматке одна и та же запись одновременно указывает на получение продукта с одной системы и направление его на другую систему. В каждой клетке производится запись процента продукта и его зольности. Нахождение записи продукта в какой-либо горизонтальной строке показывает на то что этот продукт получается с системы, указанной в начале этой строки. Эта же запись, находясь в определенной вертикальной колонке, указывает, что продукт поступает на систему, указанную в верхней части этой колонки.Ho балансу помола определяются режим работы отдельных этапов помола, качество и количество получаемых промежуточных продуктов и общий оборот продуктов дранья и размола. На основании этих показателен можно сделать заключение о том, в какую сторону нужно регулировать режим помола. Кроме того, баланс дает возможность проверить правильность схемы полола в части комбинированна продуктов по системам по качеству. Зольность продуктов, поступающих на одну систему, должна, быть сходна между собой.
– масса мелющих тел, т/ м3; – масса одновременно размалываемого материала, т/м3; γм.т. – плотность мелющих тел, т/м3; ρорм. – насыпная масса размалываемого материала, т/м3; – доля общего объема загрузки, занимаемая мелющими телами и размалываемым материалом соответственно.
Применительно к 1 м3 шаровой загрузки 1-ой камеры мельницы:
При плотной упаковке шаров пустоты между ними составляют 26% общего объема, шары соответственно занимают 74% шароматериальной загрузки. Отношение массы шаров к массе материала:
Данное соотношение показывает, что размалывающее действие практически в два раза больше, чем при обычной загрузке.
Не все приведенные в таблице мелкие шары могут быть использованы в качестве вписанных в пустоты между основными (крупными) шарами. Шары диаметром 10–15 мм могут пройти в отверстия межкамерных и выгрузочных диафрагм. Если размеры основного и вписанного шара различаются в 10 раз и более, то подвергаются самосортировке в мельнице, которая в данном случае является своеобразным ситом, на котором всегда разделяются мелкие и крупные фракции материала. Для формирования устойчивой плотной укладки оптимальной является пара шаров (основной и вписанный), отношение масс которых должно находиться в интервале 1,5–3,5. Указанному условию соответствуют пары шаров с заполнением кубической пустоты, : 100/70, 80/60, 70/50, 40/30, 30/20, 25/17. Для формирования мелющей загрузки двухкамерной мельницы достаточно взять четыре размера шаров (две пары), вместо 10 размеров шаров в традиционной загрузке.
Двухшаровые плотные упаковки
1 – кубическая пустота (образуется восьмью соседними шарами);
2 – октаэдрическая пустота (образуется шестью соседними шарами);
3 – тетраэдрическая пустота (образуется четырьмя соседними шарами).
Расчеты показывают, что производительность мельницы с плотной шаровой загрузкой выше на 60-70%, чем на традиционной загрузке. Однако лабораторные испытания на двухкамерной мельнице Гипроцемента и кратковременные опытно-промышленные испытания, показали повышение производительности мельницы в пределах 20-30%. Основная причина заключается в сортировке шаров по размерам в процессе их взаимодействия с бронефутеровкой мельницы. При этом часть крупных шаров концентрируется около межкамерной и выгрузочной диафрагм, что частично разрушает плотность шаровой загрузки. Для сохранения устойчивой шаровой загрузки нами предложена специальная бронефутеровка, содержащая желоба, направленные вдоль окружности барабана мельницы, и спиральные канавки. Желоба препятствуют передвижению и классификации шаров вдоль оси мельницы, а спиральные канавки предназначены для ускорения движения размалываемого материала и достижения его оптимального количества, чтобы сохранить заданную величину ИУСа и обеспечить высокую степень измельчения материала и повышенную производительность мельницы.
Отличительная особенность энергии мелющей шаровой загрузки состоит в том, что она диссипирована (распределена, раздроблена) на микроскопические доли энергии отдельных шаров, которые корректнее рассматривать на примере одного шара: ударное действие шара в водопадном режиме описывается выражением ИУС= – масса шара, кг; – ускорение силы тяжести, м/с2, – время падения шара, с.
– высота падения шара, м.
ИУС = 1,41·9,81·0,5 = 6,9 кг·м/с.
Детальный анализ показал, что в водопадном режиме движения шаров имеет место еще один механизм действия шаров на размалываемый материал, представляющий собой импульс истирающего действия (ИИД), количественно равный кинетической энергии шара в верхней точке отрыва от поверхности барабана. О наличии такой энергии свидетельствует последующая траектория движения шара по параболе, в отсутствии такой энергии шар падает вниз по вертикальной линии (доказано экспериментально на лабораторной мельнице). Количественно энергия шара диаметром 70 мм равна: ИИД = – масса шара, кг; – скорость отрыва шара от поверхности барабана, м/с, равная линейной скорости движения окружности барабана, контактирующей с шаровой загрузкой на подъемном участке траектории:
ИИД = 1,41 · 2,43 = 3,4 кг·м/с.
Таким образом, шар в водопадном режиме оказывает двойное действие на размалываемый материал, а именно, истирание материала в верхней точке отрыва от поверхности барабана и ударное сжатие материала при контакте с поверхностью в нижней точке барабана. Суммарное действие шара массой 1,41 кг за один цикл (подъем-падение) составляет:
ИУС + ИИД = 6,9 + 3,4 = 10,3 кг·м/
Полученные результаты подтверждают высокую эффективность процесса грубого помола клинкера в первой камере мельницы, имеющего кратность измельчения, равную ~ 50 (с 15 мм до 0,3 мм) и в том числе 20–30 % готового цемента конечной тонкости помола (< 80 мкм).
Совсем другая ситуация имеет место во второй камере тонкого помола материала, оснащенной гладкой бронефутеровкой. В движении мелких шаров из-за их недостаточной высоты подъема отсутствует четко выраженные импульсы ударного сжатия и истирающего действия. Основная масса мелких шаров (=20-30 мм) совершает медленное поступательно-вращательное движение с полным перемешиванием материала за один оборот барабана мельницы. Так как общее количество шаров во второй камере мельницы на порядок больше, чем в первой камере, то переданная им энергия диссипирована до такой степени, что единичный шар не в состоянии совершить необходимый истирающий акт воздействия над материалом. Таким образом, почти вся совокупность энергии мелких шаров превращается в теплоту, а процесс измельчения материала прекращается, наглядным примером которого является диаграмма помола на рис. 1, на которой удельная поверхность и остаток на сите 008 представлены ровными линиями параллельными оси абсцисс. Очевидно, что следует и во второй камере создать действенный энергетический потенциал шарово-материальной загрузки по аналогии с первой камерой.
Рис. 1. Диаграмма помола
Основные результаты и выводы.
- Предпринят новый подход к исследованию процесса измельчения материала в трубных мельницах, в основу которого положено применение не энергетических показателей процесса, как это общепринято в научно-технической литературе, а отношения масс взаимодействующих ингредиентов – мелющих тел и размалываемого материала.
- Предложен механизм воздействия совокупности шаров мелющей загрузки на размалываемый материал в водопадном режиме в виде двух импульсов:
– импульса истирающего действия (ИИД), количественно равного кинетической энергии шаров в верхней точке отрыва от поверхности барабана;
– импульса ударного сжатия (ИУСа), возникающего в момент максимального контакта в нижней точке соприкосновения шаров с цилиндрической поверхностью барабана мельницы, равного отношению масс
3. Предложен способ повышения удельной энергии импульсов истирающего действия и ударного сжатия – применением плотной упаковки шаров в мелющей загрузке; плотная упаковка шаров концентрирует удельную массу мелющих тел в единице объема размалываемого материала и усиливает ИУС в 2 раза.
4. Для сохранения высокой энергии ИИД и ИУСа одновременно с быстрым измельчением необходимо увеличить скорость продвижения размалываемого материала по длине мельницы и его выгрузку, для чего следует и во второй камере тонкого измельчения организовать водопадный режим движения шаров с применением лифтерно-желобчатых бронеплит со спиральными дорожками, направленными по образующим барабана мельницы.