Przesiewacz służy do mechanicznego rozdzielania materiału na frakcje według wymiarów ziaren lub elementów. Materiał trafia na powierzchnię sitową: mniejsze składniki przechodzą przez otwory, a większe pozostają na sicie i są odprowadzane dalej. Proces może przebiegać na jednej lub kilku powierzchniach. Do przesiewania materiałów ziarnistych, odpadów mineralnych i komunalnych stosowane są między innymi przesiewacze bębnowe oraz przesiewacze o sitach płaskich, w tym wibracyjne.
Przesiewacze bębnowe – obracające się sito i ruch złoża
Podstawowym elementem przesiewacza bębnowego jest obracający się bęben sitowy. Materiał znajduje się wewnątrz bębna i podczas jego ruchu jest podnoszony na pewną wysokość, a następnie opada i przemieszcza się wzdłuż maszyny. Charakter tego ruchu zależy przede wszystkim od prędkości obrotowej bębna. Istotnym punktem odniesienia jest prędkość krytyczna, przy której siła ciężkości i siła odśrodkowa działające na ziarno równoważą się.
W bębnie mogą występować różne sposoby ruchu złoża. Z punktu widzenia procesu korzystny jest ruch kaskadowy, w którym materiał jest unoszony, a następnie opada, intensyfikując kontakt ziaren z powierzchnią sitową. Na ruch wpływają również średnica bębna, jego geometria i nachylenie. W konstrukcjach przemysłowych bęben może być osadzony na osi centralnej albo podparty na rolkach.
Powierzchnię przesiewającą mogą tworzyć perforowane blachy. Otwory mogą mieć różny kształt i wielkość, a zastosowanie kilku stref perforacji pozwala rozdzielać materiał na kilka frakcji w jednym urządzeniu. W opisanych rozwiązaniach pojedynczy bęben może jednocześnie wydzielać trzy lub cztery frakcje. Elementy sitowe mogą być wymienne, a przy materiałach powodujących zatykanie otworów stosowane są rozwiązania wspomagające ich oczyszczanie, między innymi szczotki lub nadmuch.
Zalety i ograniczenia przesiewaczy bębnowych
Jedną z zalet konstrukcji bębnowej jest możliwość połączenia transportu materiału wewnątrz maszyny z kolejnym odsiewaniem frakcji. Podział bębna na strefy o różnych perforacjach umożliwia uzyskanie kilku produktów bez konieczności kierowania całego strumienia na osobne sita. Przesiewacze bębnowe mogą pracować zarówno na sucho, jak i na mokro. W badaniach przesiewania kruszyw mineralnych proces mokry, przy zachowaniu pozostałych warunków, osiągał około 1,7 razy większą skuteczną wydajność procesową niż przesiewanie suche.
Podstawowym ograniczeniem jest niewielkie wykorzystanie całkowitej powierzchni sita. W analizowanych konstrukcjach czynna część powierzchni stanowiła około 1/6–1/8 powierzchni sitowej, a w innym ujęciu wskazano wykorzystanie nieprzekraczające około 30%. Oznacza to, że duża część bębna w danej chwili nie bierze bezpośredniego udziału w przesiewaniu.
Drugim ograniczeniem jest mniejsza możliwość dostosowania procesu do zmieniających się warunków nadawy. Ma to znaczenie szczególnie wtedy, gdy zmieniają się skład ziarnowy lub wilgotność materiału. W przesiewaczach bębnowych stosuje się również rozwiązania wspomagające ruch materiału i oczyszczanie otworów, ale zasada działania pozostaje związana z ruchem złoża wewnątrz obracającego się sita.
Przesiewacze wibracyjne – płaska powierzchnia sitowa
W przesiewaczu wibracyjnym materiał znajduje się na płaskiej powierzchni sitowej wprawianej w ruch drgający. Ruch sita powoduje przemieszczanie warstwy materiału. Ziarna przechodzące przez otwory tworzą frakcję podsitową, a większe pozostają na powierzchni i są transportowane dalej.
Przesiewacze o sitach płaskich występują w wielu wariantach konstrukcyjnych, a sito może wykonywać różne tory ruchu. Kształt toru ma znaczenie dla przemieszczania warstwy i pokonywania jej oporu, zwłaszcza przy drobno uziarnionej nadawie przesiewanej w grubszej warstwie. W przesiewaczach membranowych w ruch wprawiane jest samo sito, a rozwiązania wielopokładowe pozwalają rozdzielać nadawę na kilka frakcji.
Zalety i ograniczenia przesiewaczy wibracyjnych
Najważniejszą zaletą sita płaskiego jest możliwość wykorzystania całej powierzchni przesiewającej, jeżeli nadawa zostanie prawidłowo rozprowadzona na szerokości maszyny. Daje to przewagę nad bębnem, w którym tylko część powierzchni znajduje się w strefie aktywnego kontaktu z materiałem.
Drugą zaletą jest możliwość kształtowania parametrów procesu. Zmiana toru ruchu sita, konfiguracji pokładów lub rozmieszczenia powierzchni sitowych pozwala dostosowywać przesiewanie do zmiennych warunków. Jest to szczególnie istotne przy odpadach komunalnych i mineralnych, których skład oraz wilgotność mogą się zmieniać. Sita płaskie dają również możliwość stosowania dodatkowych stopni wstępnego odsiewania, które usuwają większe ziarna utrudniające dalszą segregację warstwy.
Ograniczeniem jest silna zależność efektu procesu od sposobu zasilania. Nawet duża powierzchnia sita nie zostanie wykorzystana prawidłowo, jeżeli materiał trafi tylko na jej część. Znaczenie ma także grubość warstwy oraz tor ruchu sita. Przy drobnym materiale przesiewanym w grubej warstwie opór złoża może ograniczać skuteczną wydajność, dlatego parametry ruchu muszą odpowiadać warunkom procesu.
Przesiewacz bębnowy czy wibracyjny?
W przesiewaczu bębnowym powierzchnia sitowa obraca się wraz z materiałem, który jest unoszony i przemieszczany wewnątrz bębna. W przesiewaczu wibracyjnym materiał znajduje się na płaskim sicie, a jego ruch wywołują drgania.
Bęben umożliwia uzyskanie kilku frakcji w jednej, podzielonej na strefy konstrukcji i może pracować w procesie suchym lub mokrym. Jego ograniczeniem jest mniejsze wykorzystanie powierzchni sitowej oraz mniejsza elastyczność przy zmiennych cechach nadawy. Przesiewacz wibracyjny pozwala wykorzystać większą część powierzchni sita i daje więcej możliwości zmiany warunków procesu, ale wymaga prawidłowego, równomiernego zasilania.
W przypadku segregacji odpadów mineralnych i komunalnych przesiewacze o sitach płaskich mają przewagę wynikającą z możliwości dostosowywania procesu do zmian składu i wilgotności nadawy. O wyniku przesiewania decydują jednak także właściwości materiału, wymagana granulacja produktów, przepustowość i sposób podawania nadawy.
Jak dobierać przesiewacz?
Punktem wyjścia jest określenie, jaki podział materiału ma zostać wykonany. Trzeba ustalić liczbę wymaganych frakcji i graniczne wielkości ziaren, ponieważ to one określają potrzebne wymiary otworów sitowych oraz liczbę powierzchni przesiewających. W sitach bębnowych różne strefy perforacji mogą kolejno wydzielać kilka frakcji, natomiast w przesiewaczach płaskich ten sam cel może być realizowany przez kilka pokładów.
Drugim kryterium jest skład ziarnowy nadawy. Jeżeli w strumieniu występuje znaczna ilość dużych ziaren, mogą one utrudniać segregację pozostałej warstwy. W takim przypadku w układzie sit płaskich możliwe jest zastosowanie sit wstępnych o większych otworach, które szybko usuwają duże elementy przed zasadniczym przesiewaniem.
Kolejnym parametrem jest wymagana przepustowość. W przypadku sita bębnowego z wydajnością wiążą się między innymi średnica i długość bębna, prędkość przemieszczania materiału oraz wielkość otworów. Przy wyborze urządzenia do sortowania odpadów jako podstawowe dane wskazywane są liczba frakcji, wymagane rozmiary frakcji i wymagana przepustowość. Parametry te wpływają na typ i wymiary maszyny.
Znaczenie ma również wilgotność materiału. Przesiewacze bębnowe mogą pracować na sucho i mokro, ale wybór procesu mokrego ma konsekwencje dla całej instalacji. W segregacji odpadów procesy suche są preferowane, a przesiewanie mokre powinno być rozpatrywane wraz z możliwością zamknięcia obiegu wody. Przy zmiennej wilgotności nadawy przesiewacze o sitach płaskich dają większe możliwości dostosowania parametrów procesu.
Zasilanie przesiewacza jest częścią doboru
Dobór samej powierzchni sitowej nie wystarcza, jeżeli materiał nie zostanie na nią prawidłowo podany. W przesiewaczu wibracyjnym szerokość podajnika w miejscu podawania powinna odpowiadać szerokości sita. Dzięki temu nadawa może zostać rozprowadzona na całej powierzchni roboczej zamiast koncentrować się w wąskim pasie.
Istotna jest także wysokość podawania. Podajnik powinien znajdować się możliwie nisko nad najwyższym pokładem sitowym, ponieważ ogranicza to dynamiczne obciążenia sita podczas spadania materiału. Sposób zasilania wpływa więc jednocześnie na wykorzystanie powierzchni, przebieg przesiewania i obciążenia mechaniczne maszyny.
Dobór wynika z warunków procesu
O przydatności przesiewacza decydują łącznie właściwości nadawy, wymagany podział ziarnowy, liczba frakcji, przepustowość, wilgotność, sposób podawania i możliwości regulacji procesu. Bęben wykorzystuje obrót i ruch złoża wewnątrz cylindra, a sito płaskie – drgania powierzchni roboczej. Dobór powinien więc wynikać z wymaganego przebiegu procesu, a nie z założenia, że jeden rodzaj maszyny jest odpowiedni do każdego materiału.
