2015-07-14
2331
4.1. Визначення кількості матеріалів та сумішей, пов’язаної із зміною їх вологості
На практиці часто доводиться визначати кількість матеріалу, вологість якого змінюється при проходженні ним різних технологічних операцій, наприклад, при зволоженні шихти для отримання пластичної маси або шлікеру, формуванні напівфабрикатів, їх сушінні, випалі, тощо. Для цього використовують технологічні розрахунки, які дозволяють встановити кількість матеріалу після його зволоження або навпаки – після видалення вологи. Результати таких розрахунків використовуються також при подальших обчисленнях, які мають велике значення при конструюванні різних видів обладнання і проектуванні виробничих ліній, як наприклад: для визначення витрат тепла на видалення заданої кількості вологи, розрахунків продуктивності масопереробного та теплотехнічного обладнання, обрахування ємкостей для зберігання зволожених сумішей (бункерів, басейнів тощо).
Не менш важливими є розрахунки, які дозволяють визначити кількість матеріалів при зміні рівня їх вологості (наприклад, при частковому збезводненні шлікерів на фільтр-пресах, при отриманні вологих прес-порошків у результаті переробки шлікерів у баштових розпилювальних сушарках, при виготовленні пластичної маси шляхом дозволоження сировинних матеріалів з урахуванням їх природної вологості і т.ін.).
Деякі розрахункові методи дозволяють встановити не лише кількість матеріалів при складанні технологічної суміші із заданою вологістю, а й встановити інші технологічні параметри її виготовлення (кількість подрібнюючих тіл, води та корегуючих добавок). Це дозволяє, наприклад, визначити рецептуру загрузки млинів при виготовленні шлікерів мокрим помелом.
При розрахунках кількості вологих матеріалів використовують такі характеристики, як абсолютна та відносна вологість. Абсолютну вологість W a, або вологість, яку віднесено до висушеної до постійної ваги наважки речовини, знаходять за формулою:
% (4.1)
Відносну вологість W відн, або вологість матеріалу, віднесену до його ваги, визначають за формулою:
%, (4.2)
де go – маса вологого матеріалу, г; g1 – маса матеріалу, висушеного до постійної ваги, г.
Співвідношення між абсолютною та відносною вологістю виражається залежностями:
(4.3)
(4.4)
4.2. Перерахунок кількості вологого матеріалу на суху речовину
У тому випадку, коли матеріал, кількість якого в рецептурі технологічної суміші подана на суху речовину, надходить у виробництво у зволоженому вигляді (пасти, суспензії тощо), необхідно здійснити розрахунок його кількості на суху речовину. Перерахунок кількості вологого матеріалу на суху речовину ведуть за формулами:
, (4.5)
де g – вихіднамаса вологого матеріалу, г; W – вологість матеріалу, %.
ПРИКЛАДИ РОЗРАХУНКІВ
Приклад 1. Визначити масу сухого матеріалу, отриманого в результаті сушіння 500 кг керамічного шлікеру з вологістю 38 %.
Користуючись формулою (4.6), визначаємо кількість сухого матеріалу, отриманого сушінням шлікеру:
кг.
Приклад 2. Визначити кількість вологи, що видалиться під час сушіння 500 г каоліну-сирцю з кар’єрною вологістю 16 %.
Використовуючи формулу (4.5), визначаємо кількість матеріалу після його сушіння:
кг.
Кількість вологи, яка була видалена під час сушіння, визначається як різниця маси вологого і сухого матеріалів:
0,5 – 0,42 = 0,08 кг.
Приклад 3. Визначити кількість нафтовідходу, який треба ввести для пластифікації 2000 кг керамічної маси, якщо рекомендована кількість добавки становить 2 % понад 100 % на суху речовину. Вологість суміші, що зберігається у шихтозапаснику, становить 16 %.
З використанням формули (4.5) визначаємо кількість керамічної маси на суху речовину:
кг.
Розраховуємо кількість добавки нафтовідходу (2 % понад 100 % на суху речовину), використовуючи пропорцію:
1680 кг сухої керамічної маси – 100 %
Х – 2 %.
Звідси знаходимо необхідну кількість добавки нафтовідходу:
кг.
4.3. Перерахунок кількості сухого матеріалу на вологу речовину
У багатьох випадках при технологічних розрахунках необхідно перераховувати кількість сухого матеріалу на вологий, з урахуванням у кожному конкретному випадку певної величини його вологості. Перерахунок кількості (ваги) вологого матеріалу ведуть за формулою:
%, (4.6)
де g – вихіднавага сухого матеріалу, г; W – вологість матеріалу, %.
Іноді перерахунок сухого матеріалу на вологий виконують, прийнявши вагу сухого матеріалу за 100 %. В цьому разі розрахунки проводять за формулою:
.(4.7)
ПРИКЛАДИ РОЗРАХУНКІВ
Приклад 1. Визначити вихід пластичної маси з вологістю 24 % при використанні сухої шихти в кількості 350 кг.
За формулою (4.6) визначаємо кількість (вихід) пластичної маси:
кг.
Приклад 2. Визначити необхідну кількість води для отримання пластичної маси з вологістю 20 % з 200 кг сухої технологічної суміші.
Використовуючи формулу (4.6), визначаємо вагу маси після її зволоження до 20 %:
кг.
Далі визначаємо кількість води, потрібної для отримання пластичної маси із заданою вологістю:
250 – 200 = 50 кг.
4.4. Перерахунок кількості матеріалу з однієї вологості на іншу
При зміні вологості матеріалу, наприклад при розпусканні глини, її сушінні, або збезводненні шлікеру на фільтр-пресах, необхідно здійснювати перерахунок кількості матеріалів за умов зміни їх вологості. В цьому випадку перерахунок ведуть за формулою:
,(4.8)
де Х – вага матеріалу з новою вологістю, кг; g – вага матеріалу з вихідною вологістю, кг; Wвих – вихідна вологість матеріалу, %; Wнов – нова вологість матеріалу, %.
ПРИКЛАДИ РОЗРАХУНКІВ
Приклад 1. Розрахунок кількості матеріалу при зміні його вологості.
Матеріал з вологістю 10 % важить 100 кг. Визначити вагу матеріалу після його дозволоження до 20 %. Користуючись формулою (4.8), визначаємо:
кг.
Приклад 2. Розрахунок кількості матеріалів для отримання заданої кількості маси із зазначеною вологістю з урахуванням вологості сировини.
Склад фарфорової маси на суху речовину, в мас. %: глина Веско-Прима – 15; каолін Просянівський – 35; кварцовий пісок – 25; пегматит Житомирський – 25. Сировинні матеріали мають таку кар’єрну вологість: глина – 18 %, каолін – 16 %, кварц – 0,5 %, пегматит – 1,0 %. Необхідно визначити кількість матеріалів та води для отримання 100 кг маси з вологістю 22 %.
Розрахунок проводимо з використанням формули (4.8):
глина Веско-Прима 
кг;
каолін Просянівський 
кг;
пегматит Житомирський 
кг;
кварцовий пісок 
кг;
вода 100 – 14,3 – 32,4 – 19,7 – 19,6 = 14 кг.
Враховуючи той факт, що протягом року вологість природних сировинних матеріалів змінюється залежно від сезону та погодних умов, можна спочатку визначити кількість сухих матеріалів, необхідну для отримання заданої кількості технологічної суміші із зазначеною вологістю (в нашому випадку 100 кг фарфорової маси з вологістю 22 %):
глина Веско-Прима 
кг;
каолін Просянівський 
кг;
пегматит Житомирський 
кг;
кварцовий пісок кг;
Для виготовлення 100 кг маси з вологістю 22 % знадобиться води:
100 – 11,7 – 27,3 – 19,5 – 19,5 = 22 кг.
Потім, враховуючи кар’єрну вологість сировини в кожний окремий період року, можна визначити кількість вологих матеріалів, необхідних для виготовлення 100 кг маси:
глина Веско-Прима 
кг;
каолін Просянівський 
кг;
пегматит Житомирський 
кг;
кварцовий пісок 
кг;
вода 100 – 14,3 – 32,4 – 19,7 – 19,6 = 14,0 кг.
Приклад 3. Визначити кількість матеріалів і води для приготування 100 кг емалевого шлікеру з вологістю 45 %. Склад шлікеру, мас. %: емалева фрита – 95; глина пластична – 5. Вологість фрити – 1,5 %, кар’єрна вологість глини - 1,0 %.
Користуючись формулою (4.8), визначаємо кількість матеріалів для приготування 100 кг емалевого шлікеру:
фрити 
53,04кг;
пластичної глини 
2,78 кг;
води 100 – 53,04 – 2,78 = 44,18 кг.
ЗАДАЧІ ДЛЯ ПРАКТИКИ
1. Склад маси на суху речовину (мас. %): пісок – 20, польовий шпат – 25, каолін – 30, глина – 25. Природна вологість сировини (%): піску – 8, польового шпату – 1,5, каоліну – 10, глини – 12. Обчисліть необхідну кількість сировини і води для отримання 1 т шлікеру з вологістю 45 %, якщо відомий склад маси на суху речовину та вихідна вологість кожного сировинного матеріалу.
2. Визначте кількість глини і піску, необхідних для отримання 1 т шлікеру ґрунтової емалі з вологістю 40 %, виходячи з такого рецепту завантаження твердих матеріалів у кульовий млин (ваг. ч.): фрита – 100, пісок – 15, глина – 5, сода – 0,5, бура – 0,6.
3. Глину з природною вологістю 18 % у кількості 280 кг необхідно розпустити у воді з доведенням вологості суспензії до 40 %. Визначте вагову кількість води, необхідну для розпуску глини.
4. Обчисліть об'єм води, необхіднний для доведення вологості 3 т скляної шихти з 1 % до 7 %.
5. Визначте кількість вологи, що видалиться при сушці та прожарюванні 500 г тальку (3MgO×4SiO2×H2O) з вологістю 20 %.
6. Розрахуйте об’єм води, необхідної для доведення вологості 1,5 т скляної шихти з 1,5 % до 6 %.
7. Визначте кількість води та глини для виготовлення 250 кг шлікеру з вологістю 50 % при вихідній вологості глини 14 %.
8. Визначте кількість вологи, що видалиться при збезводненні 0,8 т керамічного шлікеру з вологістю 45 % до вологості пластичної маси 22 %.
9. Визначте кількість глини та води для виготовлення 20 кг шлікеру з вологістю 56 % при кар’єрній вологості глини 12 %.
10. Обчисліть масу прес-порошку з вологістю 9 % та суспензії з воло-гістю 52 % для отримання пластичної маси з вологістю 19 % в кількості 2 т.
11. Визначте масу прес-порошку з вологістю 7 % для отримання пластичної маси з вологістю 18 %, виходячи з наявності 4 т суспензії з вологістю 50 %. Визначте вихід маси.
12. Обчисліть необхідну кількість сировини і води для отримання 1 т шлікеру з вологістю 32 %, якщо відомий склад маси на суху речовину і природна вологість сировини. Склад сухої маси (%): пісок – 25 (W = 1 %), польовий шпат – 30 (W = 0,5 %), каолін – 30 (W = 15 %), глина – 15 (W = 17 %).
13. Визначте кількість глини і води для виготовлення 250 кг шлікеру з вологістю 50 % при вихідній вологості глини 14 %.
14. Обчисліть масу прес-порошку з вологістю 9 % та суспензії з вологістю 52 % для отримання пластичної маси з вологістю 19 % в кількості 2 т.
15. Обчисліть масу прес-порошку з вологістю 6 % для отримання пластичної маси з вологістю 22 %, виходячи з наявності 4 т суспензії з вологістю 57 %. Визначте вихід маси.
16. Визначте об’єм води, необхідний для приготування шлікеру з вологістю 36 % із 0,9 т сухої фрити.
17. Визначте вагу «коржів» з вологістю 22 %, отриманих фільтр-пресуванням 1000 кг шлікеру з вологістю 56 %.
18. Визначте необхідну кількість води, яку треба додати у шихту скла складу, мас.ч.: пісок – 67,0; глинозем – 3,0; пегматит – 4,0; сода кальцинована – 7,5; поташ - 6,0, якщо вологість шихти складає 4 %.
19. Визначте кількість води, яку додають у шихту скла, мас. ч.: SiO2 – 70,1; польовий шпат – 5,2; доломіт – 17,5; вапняк – 3,1; сода кальцинована – 23,2; сульфат натрію – 3,6 при вологості шихти 5 %.
20. Дано склад скла, мас. ч.: SiO2 – 70; Al2O3 – 3,5; Na2O – 16; CaO – 9; MgO – 4. Розрахувати шихту й кількість води, необхідну для надання вологості шихті 7 %, якщо пісок має вологість 8 %.
