Эффективность сепарации (separation efficiency) η — это отношение массы частиц определенной фракции (от 0 до x мкм; х — граничный размер частиц в цементе), улетевших через сепаратор в цемент, к массе частиц этой же фракции, находившихся в питании сепаратора (feed) [1].

Эффективность сепарации в большинстве случаев рассчитывают через: полные проходы (1) / остатки (2) или удельную поверхность по Блейну (5).

Обозначения:

• Q_s(x) [%], Q_f(x) [%], Q_c(x) [%] — полные проходы питания сепаратора, цемента и крупки, соответственно, через сито с размером ячейки x.;
• R_s(x) [%], R_f(x) [%], R_c(x) [%] — полные остатки питания сепаратора, цемента и крупки, соответственно, на сите с размером ячейки x.

В варианте №1 укоренилась практика вычисления η₄₅ для частиц от 0 до 45 мкм (3) преимущественно для ЦЕМ I 42,5Н и менее активных цементов:

Обозначения:

Q_s(45) [%], Q_f(45) [%], Q_c(45) [%] — полные проходы питания сепаратора, цемента и крупки, соответственно, через сито с размером ячейки 45 мкм.

Во-первых, потому что основная масса материала в обычном портландцементе (ω как правило более 90-95%) имеет размеры менее 45 мкм — в таком случае судят о сепарации практически всего грансостава цемента, а не его малой части. Во-вторых, на аэросите 45 мкм лаборатория и так ежечасно контролирует тонкость помола цемента, следовательно, нет надобности менять сито для дополнительного рассева питания сепаратора и крупки.

Для производства цементов с большей активностью (например, ЦЕМ 0 52,5) тонкость помола и эффективность сепарации определяют на сите 32 мкм.

Физический смысл η особенно понятен на примере следующего расчета.¹

---

Исходные данные примера:

• питание сепаратора S — 240 т/ч;
• выход цемента F — 80 т/ч;
• тонкость помола цемента (остаток на сите 45 мкм) равна нулю (для простоты восприятия примера);
• тонкость помола питания сепаратора (остаток на сите 45 мкм) — 50%.

Решение:

• массовый поток частиц <45 мкм в питании сепаратора — 240∙(100%-50%)=120 т/ч;
• массовый поток частиц <45 мкм в цементе — 80∙100%=80 т/ч;
• эффективность сепарации — 80 т/ч / 120 т/ч =67%.

Т.о., 67% частиц 0-45 мкм улетает из сепаратора в цемент, а 33% возвращаются в мельницу на повторный, по сути, избыточный помол. Естественно, чем выше эффективность сепарации, тем меньше энергопотери и производительнее система помола.

---

Из рассмотренного примера нетрудно вывести уравнение:

Норма η₄₅ для динамического сепаратора третьего поколения, производящего обычный портландцемент (например, ЦЕМ I 42,5) — >65%, второго поколения — 40-60%, первого поколения — 25-40%. При более тонком помоле эффективность сепарации будет хуже. Также малое значение η может указывать на перегруз сепаратора (слишком большое питание), слипание частиц сыпучего материала, недостаточный расход первичного/вторичного/третичного воздуха, механические проблемы и др.

Вариант №2 — расчет η через удельную поверхность по Блейну:

Обозначения:

B_s [см²/г], B_f [см²/г], B_c [см²/г] — удельная поверхность по Блейну питания сепаратора, цемента и крупки, соответственно.

Как и в случае с циркуляционной нагрузкой эта формула носит более эмпирический характер.² Тем не менее, ее широко и успешно применяют для анализа системы помола.

Ориентир η_B для сепаратора третьего поколения при производстве обычного портландцемента — >70-75%.

Методика отбора проб описана в следующем подразделе о кривой Тромпа. Точечные пробы питания сепаратора, цемента и крупки (масса каждой — 0.5-1.0 кг) усредняют и уменьшают до ≈25 г методом квартования. Из них: 1 г необходим для определения тонкости помола, немногим более 3 г — для удельной поверхности по Блейну, 10 г — для анализа гранулометрического состава на аэросите.

Литература

1. Duda W.H. Cement-data-book. — 3rd ed. — Berlin: Bauverlag, 1985. — 3 vol.

1. Когда массовый поток питания сепаратора неизвестен, необходимо использовать формулу (3). ↩︎
2. Т.к. через удельную поверхность по Блейну невозможно математически точно рассчитать эффективность сепарации. Сам метод Блейна дает относительный результат — приблизительную удельную поверхность. ↩︎