1Ш" ЯВр‘ F

Сыпучесть материалов — сложная комплексная характеристи­ка, зависящая от многих факторов: плотности, гранулометриче­ского состава, формы и состояния поверхности частиц. Указыва­ется [228], что сыпучесть порошков определяет минимальную скорость прокатки в процессе непрерывного прессования. Чем лучше сыпучесть порошка, тем легче его прокатка, тем более плотной и прочной будет прессовка.

Основными факторами, определяющими сыпучесть порошко­видных материалов, являются трение и сцепление частиц между собой, затрудняющие их взаимное перемещение, т. е. когезионные силы взаимодействия между частицами.

На основании большого экспериментального материала по сыпучести зернистых материалов [229] получена следующая формула для определения сыпучести:

р. а ( d, 0,005

т ------------------ Ь 4,8 І--------- )-------- ),

168461а ^ V0,015 т ц» /

где т — время, необходимое для ссыпания 1 кг продукта, с; р — тангенс угла естественного откоса; а — угол раствора конуса, рад; d — средний диаметр частиц, м.

В других работах [230, 231] для оценки сыпучести различных минераль­ных удобрений определяли угол естественного откоса, тангенс которого явля­ется мерой противодействия истечению. Установлена зависимость между коэффициентом сыпучести и свойствами порошка при его истечении из бун­кера:

m-і — 2 (То/ав-h/i) (1+/.2 — /0, (5.42)

где т — коэффициент сыпучести; т0 — напряжение сцепления; ов — нормаль­ное напряжение; fi — коэффициент внутреннего трения.

Известны и другие работы, в которых исследовалась сыпучесть порошко­видных материалов. Однако результаты этих исследований не могут быть использованы для анализа способности материалов к гранулированию, так как не устанавливают взаимосвязи между сыпучестью и параметрами процесса гранулирования.

Первая попытка установления такой зависимости для процесса грану­лирования методом прессования, т. е. установления связи между сыпучестью и свойствами спрессованной ленты, предпринята в работе [232]. Для оценки свободного истечения порошкообразного материала из бункера с наклонным днищем авторами предложена следующая зависимость:

x=kMjsin 0An, (5.43)

где т — время истечения порошка, с; М — масса порошка, кг; 0 — угол естественного откоса; к, А — эмпирические коэффициенты; п — поправочный эмпирический коэффициент.

Экспериментальная проверка [233] показала отсутствие однозначной зави­симости между сыпучестью порошков, толщиной и плотностью лент при этом способе оценки. В этой же работе исследовано истечение различных порош­ков на лабораторном валковом прессе. Показано, что с увеличением размера частиц от 0,05 до 0,3 мм их сыпучесть в вакууме монотонно убывает, а в воздухе эта зависимость экстремальна. Однако обобщенной зависимости для расчета сыпучести порошков при различных условиях прокатки авторы не приводят.

Сыпучесть порошков определяли [234] на валковом прессе с валками диаметром 0,185 м и длиной 0,1 м. Сыпучесть рассчитывали по формуле

9=іИ/5щт, (5.44)

где Q — сыпучесть, кг/(м!2-с); М—масса материала, просыпающегося через зазор, площадью за время т, кг.

При зазоре между валками менее 1,0—1,5 мм порошки удобрений с ча­стицами эквивалентным диаметром 0,15—0,22 мм не просыпаются без внеш­него воздействия. С увеличением зазора сыпучесть порошков монотонно возрастает. В практике гранулирования продуктов методом прессования за­зоры более 10 мм не применяют, что и определило область исследований. Вероятно, при дальнейшем увеличении зазора его влияние на сыпучесть будет уменьшаться.

Зависимость сыпучести от влажности порошков экстремальна; максимальным значениям сыпучести некоторых удобрений соот­ветствуют следующие интервалы влажности [234]:

Продукт. . . РК-смесь Аммофос Хлорид калия d3, мм. . . 0,20—0,22 0,20 0,16

w, % ... . 1,5—2,2 0,45—0,65 0,10—0,18

Сопоставляя эти значения влажностей с влажностью, соответ­ствующей минимальным коэффициентам внутреннего трения,, можно констатировать, что максимальная сыпучесть порошков- определяется минимальными значениями коэффициентов внутрен­него трения.

Важнейшим условием оптимизации процесса гранулирования методом прессования является снижение эффективности процесса («потерь работы прессования») вследствие необходимости пре­одоления внутреннего трения частиц прессуемых материалов. С учетом этого обстоятельства интервалы влажности порошков,, которым соответствуют минимальные .коэффициенты внутреннего, трения и максимальные значения сыпучести, следует рассматри­вать как оптимальные параметры гранулирования методом прес­сования. По промышленным данным, в этих условиях обеспечи­ваются также наибольшие плотность и прочность гранул.

Влияние химического состава продукта на его сыпучесть вид­но из рис. 5-47, где показана зависимость Q и /і от pH, обуслов­ленная размером и формой кристаллов фосфатов аммония раз­личных модификаций. Для оценки влияния гранулометрического состава порошка на его сыпучесть в. качестве модельного мате­риала был использован [234] хлорид калия.

Максимальная сыпучесть наблюдается при диаметре частиц da=0,4 мм.. С увеличением размеров частиц порошка и при постоянном зазоре между валками, большем размера частиц в 15 раз и менее, сыпучесть уменьшается,, что обусловлено сводообразованием. Очевидно, при зазоре, равном размеру частиц, сыпучесть равна нулю. С уменьшением размера частиц сыпучесть, также уменьшается, так как увеличивается коэффициент внутреннего трения.

В результате обработки экспериментальных данных получены следующие эмпирические зависимости для расчета сыпучести по­рошков [(), кг/(м2 с)]: при h/d^ 15

где h — зазор между валками, м; RB ■—радиус валков, м; ап — угол подачи материала; fi-—коэффициент внутреннего трения.

Практическое использование результатов исследования сыпу­чести порошков сводится к следующему:

повышение сыпучести прессуемой шихты может быть достиг­нуто вакуумированием шихты, так как вязкость газовой фазы входит в знаменатель числа Архимеда, или использованием газов с меньшей вязкостью, чем воздух. Оно способствует увеличению производительности валковых прессов, обеспечивает получение более плотной и однородной плитки (прессата);

полученные закономерности изменения сыпучести могут быть положены в основу расчета минимальной скорости прокатки по­рошков на валковых прессах.

Если предположить, что плотность порошкообразного мате­риала в процессе его уплотнения изменяется скачкообразно от насыпной плотности до плотности плитки рп, а масса порошкооб­разного материала равна массе плитки, то минимальная скорость