В цементной промышленности наибольшее распространение получили механические центробежные воздушные сепараторы рассеивающего типа. В этих сепараторах материал рассеивается

1 В СССР считают перспективным также струйный способ измельчения (см. ссылку [1] в списке дополнительной литературы). Имеется уже достаточно данных об эффективности струйных мельниц при помоле сырьевых компонентов (кроме мела), сырьевой смеси и цемента. (Прим. ред.) в зоне сепарации с помощью распределительного диска. Питание сепаратора материалом осуществляется различными способами. Большинство механических воздушных сепараторов создает поток воздуха внутри корпуса, поэтому их и называют воздушными. В механические воздушные сепараторы можно также подавать воздух извне.

Принцип работы сепаратора. Действие воздушного потока на частицу материала пропорционально ее поверхности, т.е. квадрату ее среднего размера. Воздействие силы тяжести на
частицу материала пропорционально ее объему, т.е. кубу среднего размера частицы. Поэтому с увеличением размера свободных частиц влияние силы тяжести возрастает быстрее, чем влияние восходящего воздушного потока постоянной скорости. И наоборот, частица материала тем легче захватывается данным воздушным потоком, преодолевающим силу тяжести, чем меньше ее размеры [149].

На рис. 15.1 показан обычный механический центробежный воздушный сепаратор рассеивающего типа. Материал подается в загрузочную трубу, через которую проходит вал привода, и падает на распределительный диск. Ротор сепаратора создает стационарный циркулирующий поток воздуха, в который попадают частицы материала, рассеянные распределительным диском.

На материал, покинувший распределительный диск, воздействуют три силы (рис. 15.2,а): центробежная сила Fc, подъемная сила воздушного потока Fd и сила тяжести Fg.

Основными факторами, влияющими на отделение мелких зерен от крупных, являются скорость и расход воздуха, а также частота вращения ротора.

Распределительный диск должен передать частицам центробежный импульс, достаточный, чтобы отбросить их в зону сепарации быстрее, чем новая порция загружаемого материала достигнет середины диска. Радиальные распределительные ребра, наваренные на диск, препятствуют соскальзыванию материала. Более тяжелые и крупные частицы отбрасываются дальше и, когда теряют центробежный импульс, оседают под действием силы тяжести. Если они ударяются о стенку сепаратора, то силы, порождаемые пристенным эффектом, направляют их вниз в конус крупки [150].

На рис. 15.2,6 показан циклонный пристенный эффект, а также захват мелких частиц крупными 1; в связи с этим не возникает четкое разделение на фракции.

Мелкие частицы до определенного размера подхватываются восходящим воздушным потоком и через зазоры между лопастями крыльчатки и ротора попадают во внешний конус сепаратора— конус мелочи. Под зоной сепарации находятся щели для возврата воздуха с направляющими лопастями. Через них ротор просасывает воздух из конуса мелочи в зону сепарации. Выделение мелкой фракции во внешнем конусе из нисходящего воздушного потока возникает благодаря уменьшению его скорости и изменению направления. Поскольку наиболее мелкие частицы, скорость осаждения которых невелика, всегда взвешены в воздушном потоке, нет возможности предотвратить циркуляцию части мелкой фракции, попадающей и в крупку.

Ротор, крыльчатка и распределительный диск смонтированы на общем валу. Крыльчатка препятствует движению потока воздуха, всасываемого ротором. Это противодействие можно регулировать, изменяя число лопастей крыльчатки. Увеличение чис­ла лопастей приводит к ослаблению восходящего воздушного потока. Изменение числа лопастей крыльчатки2 необходимо при переходе на цемент другой марки, для этого помольную установку останавливают.

1 В отечественной литературе такой захват часто называют ортокинетической коагуляцией: выпадающие крупные частицы «сбивают» витающие мелкие частицы и увлекают их с собой. (Прим. ред.)

2 Называются также контрлопастями. (Прим. ред.)

Другую возможность настройки воздушного сепаратора дают горизонтальные контрольные задвижки, с помощью которых можно изменять поперечное сечение восходящего воздушного потока. Регулируя задвижки, можно ослаблять поток воздуха, благодаря чему граница сепарации сдвигается в сторону мелких фракций. Такую регулировку можно производить во время эксплуатации установки [151].

Лопасти ротора также можно регулировать, уменьшая или увеличивая его диаметр. При максимальном удалении лопастей от оси и широко открытых задвижках производительность сепаратора возрастает, но при этом загрубляется продукт сепарации.

По рекомендациям поставщиков, материал, подаваемый в сепаратор, должен содержать около 70% мелкой фракции, а циркулирующая загрузка должна составлять около 200% [152]. Готовый продукт сепаратора оценивают по содержанию крупных частиц в мелкой фракции.

Производительность сепаратора определяется содержанием мелкой фракции, попадающей в крупку или присутствующей в ней.

Производительность сепаратора снижается с повышением степени дисперсности готового продукта. Эффективность работы сепаратора зависит от типа мельницы, к которой он подключен. Четкость разделения на фракции в воздушном сепараторе тем выше, чем больше отношение длины мельницы к ее диаметру, т.е. чем меньше циркулирующая нагрузка [153, 154].