СПОСОБ ОЦЕНКИ ОДНОРОДНОСТИ ЗЕРНИСТОЙ СМЕСИ Российский патент 2007 года по МПК G01N15/02 G01N1/00 

Изобретение относится к процессу смешения компонентов зернистой смеси близкого гранулометрического состава и может быть использовано в горнорудной, теплоэнергетической, коксохимической, строительной и других отраслях промышленности.

Известен способ контроля качества перемешивания сыпучих материалов, преимущественно двухкомпонентных смесей, включающий определение концентрации ключевого компонента в смеси и оценку однородности смеси, при этом дополнительно измеряют влажность смеси и исходных компонентов, а концентрацию ключевого компонента в смеси определяют по зависимости

C=aω_см-в,

где С - концентрация ключевого компонента в смеси;

- коэффициенты, зависящие от влажности исходных компонентов; ω_см - влажность смеси; ω, ω₁ - влажность исходных компонентов (где ω - ключевой) [А.с. СССР №1562016, МПК B01F 3/18, 1990 г.].

Известный способ позволяет оценить однородность смеси, однако он недостаточно точен ввиду существования погрешности при определении влажности.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является способ оценки эффективности смешения компонентов зернистой смеси, заключающийся в определении ситового состава компонентов и их долевого участия, отбора пробы готовой смеси в калиброванный сосуд, при этом рассчитывают разницу между потенциальной энергией монофракции и идеальной смеси, определяют разницу между потенциальной энергией монофракции и фактической смеси, а эффективность смешения оценивают величиной отношения фактической величины снижения потенциальной энергии смеси к расчетной при идеальном смешении [А.с. СССР №1813533, МПК B01F 3/18, 1993 г.].

Определение коэффициента, когда какую-либо минимальную величину делят на какую-либо максимальную величину для получения соответствующего коэффициента пропорциональности, известен (например, SU 1571060 А1, опубл. 15.06.1990).

Однако, решая задачу оценки однородности, известные способы не дают высокой точности ввиду влияния стенок сосуда на укладку смеси и требует взятия большой по объему пробы.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности оценки смешения в пробе путем определения неоднородности максимального размера в отобранной пробе.

Это достигается тем, что способ оценки однородности зернистой смеси, при котором осуществляют отбор проб в сосуд и проводят вычисления однородности смеси, согласно изобретению при отборе пробы осуществляют линейное упорядочение гранул смешиваемой зернистой смеси, затем осуществляют циклическое замыкание пробы путем расположения гранул зернистой смеси по кольцу с сохранением порядка их расположения так, чтобы конечная гранула была присоединена к первой, а после этого определяют максимальный размер неоднородности в пробе и вычисляют коэффициент однородности зернистой смеси в пробе по формуле

где К_min - минимально возможный размер наибольшей неоднородности в пробе; К_max - найденный размер наибольшей неоднородности в пробе.

Способ заключается в следующем: берут пробу, проводят линейное упорядочивание материала пробы, циклически замыкают материал линейно упорядоченной пробы. Далее по циклически замкнутой упорядоченной пробе вычисляют коэффициент однородности смеси.

Проба материала смеси берется стандартным образом. Гранулы касаются друг друга как в исходной смеси, так и во взятой пробе. Линейное упорядочивание материала пробы заключается в установлении порядка между гранулами пробы. Следовать по порядку друг за другом могут только касающиеся друг друга гранулы. Линейное упорядочивание может быть осуществлено, например, взятием гранул по одной из пробы и выкладыванием их в линию друг за другом на ровную поверхность. При этом первой окажется одна из верхних гранул, второй - одна из гранул, которых касалась первая, и т.д. Конечной будет последняя вынутая гранула. Таким образом, может быть построен не один вариант линейного упорядочивания материала пробы, однако каждый из них содержит объективную информацию об однородности материала пробы.

Циклическое замыкание материала пробы - «расположение гранул по кольцу с сохранением порядка» - может быть осуществлено на той же ровной поверхности. Гранулы располагают по кольцу с сохранением достигнутой упорядоченности так, чтобы соседние гранулы касались друг друга. При таком расположении первая и конечная гранулы окажутся соседними и тоже будут касаться друг друга. Таким образом, в циклически замкнутой упорядоченной пробе каждая гранула касается двух соседних.

В данном случае используется отношение минимально возможной неоднородности к максимальной имеющейся. Эти величины определяют по циклически замкнутой пробе. В основе их определения лежит понятие неоднородности как следующих друг за другом гранул одного вещества. Почти все эти неоднородности можно определить по линейно упорядоченной пробе, и только неоднородность, захватывающую первую и конечную гранулы, можно определить по циклически замкнутой упорядоченной пробе.

Таким образом, коэффициент однородности может быть найден и по линейно упорядоченной пробе, если при определении последней неоднородности, захватывающей первую и конечную гранулы, мысленно соединить концы линейной пробы, т.е. осуществить циклическое замыкание линейной пробы визуально. Возможность визуального циклического замыкания позволяет уменьшить объем работ по определению коэффициента однородности.

Далее в соответствии с изложенным в заявке алгоритмом вычисляется коэффициент однородности смеси.

Пример конкретного выполнения.

Вначале отбирают линейно упорядоченную пробу двухкомпонентной смеси, затем подсчитывают число гранул m₁ и m₂ каждого материала в пробе, где 5≤m₁≤m₂ и m₁+m₂ - общее число гранул в пробе, которое не должно быть менее 100. Если m₁<5, то объем пробы следует увеличить. Далее материал пробы циклически замыкают физически или визуально расположением гранул пробы по кольцу с сохранением их порядка. Неоднородностью считается расположение подряд гранул второго материала. Таким образом, проба разделена гранулами первого материала на неоднородности размера K_i (число гранул в неоднородности) 1≤i≤n, где n - число неоднородностей. Однородность смеси материалов в пробе характеризуется коэффициентом однородности

где - размер наибольшей неоднородности в пробе;

- наименьшее возможное значение величины K_max;

[...] - целая часть числа.

Величины K_max и η удовлетворяют условиям:

K_min≤K_max≤m₂,

Если смесь состоит из большего числа материалов, то число гранул одного из них принимается за m₁, а число всех оставшихся гранул дает число m₂ при условии, что m₁ и m₂ удовлетворяют сформулированным выше ограничениям. В этом случае анализ можно провести несколькими способами и получить несколько значений коэффициента однородности. Наименьший из них характеризует однородность смеси материалов в пробе.

Изобретение может быть использовано в горнорудной, теплоэнергетической, косохимической, строительной и других отраслях промышленности, где требуется смешение компонентов зернистой смеси близкого гранулометрического состава. В способе оценки однородности зернистой смеси осуществляют отбор проб в сосуд и проводят вычисления однородности смеси. При отборе пробы осуществляют линейное упорядочение гранул смешиваемой зернистой смеси. Затем осуществляют циклическое замыкание пробы путем расположения гранул зернистой смеси по кольцу с сохранением порядка их расположения так, чтобы конечная гранула была присоединена к первой. После этого определяют максимальный размер неоднородности в пробе и вычисляют коэффициент однородности зернистой смеси в пробе по формуле:

где K_min - минимально возможный размер наибольшей неоднородности в пробе; K_max - найденный размер наибольшей неоднородности в пробе. Изобретение позволяет повысить точность оценки смешения в пробе путем определения неоднородности максимального размера в отобранной пробе.

Способ оценки однородности зернистой смеси, при котором осуществляют отбор проб в сосуд и проводят вычисления однородности смеси, отличающийся тем, что при отборе пробы осуществляют линейное упорядочение гранул смешиваемой зернистой смеси, затем осуществляют циклическое замыкание пробы путем расположения гранул зернистой смеси по кольцу с сохранением порядка их расположения так, чтобы конечная гранула была присоединена к первой, а после этого определяют максимальный размер неоднородности в пробе и вычисляют коэффициент однородности зернистой смеси в пробе по формуле

где K_min - минимально возможный размер наибольшей неоднородности в пробе;

K_max - найденный размер наибольшей неоднородности в пробе.