Bättre kontroll vid siktning av krossat ballastmaterial
Vid väg- och järnvägsbyggen, i betongkonstuktioner, som dräneringsmaterial, etc används krossad sten som konstruktionsmaterial (ballastmaterial). Kvalitetskraven på sådant material har ökat och det är nödvändigt för producenterna att skaffa sig större kunskaper om materialens egenskaper. I ett doktorsarbete på Chalmers har Monica Soldinger Stafhammar utvecklat datormodeller för siktning av ballastmaterial som gör det möjligt att optimera siktprocessen.
Det är nödvändigt att öka kunskapen om alla delar av produktionen. I projektet studerades industrisiktar, som används i nästan all produktion av ballastmaterial. Syftet med forskningen var att utveckla en modell som ger en bra bild av hur materialet beter sig på en sikt. Modellen skulle också göra det möjligt att förutsäga siktkapaciteten och storleksfördelningen av både materialet som har passerat genom öppningarna i siktduken och det som är kvar.
Vid siktning pågår två processer samtidigt, stratifiering och passage av finmaterial genom öppningarna i siktduken. Stratifieringsprocessen inkluderar troligen både separation och mixning av partiklar av olika storlek som befinner sig i materialbädden ovanpå sikten. De mindre partiklarna trillar ner i mellanrummen mellan de större, vilket gör att de små partiklarna rör sig mot siktduken och materialet separeras. Eftersom siktytan vibrerar så mixas (blandas) samtidigt partiklar av olika storlekar. Materialet delas in i ett antal fraktioner, vilket gör det möjligt att ta hänsyn till partiklarnas storleksfördelning. Partiklar som tillhör samma fraktion antas då ha samma egenskaper. Materialbädden delas in i ett antal lager för att kunna modellera stratifieringen. I början av sikten antas alla lager innehålla lika andelar av alla fraktioner. På grund av stratifieringen ändras sedan sammansättningen. Flödet av en fraktion mellan två lager bestäms av hur mycket av denna fraktion som finns i lagren och två stratifieringsparametrar. Dessa parametrar inkluderar både mixningen och separationen. Passagehastigheten för en fraktion bestäms av hur mycket av denna som befinner sig nära siktduken, och därigenom har en möjlighet att passera, samt en passageparameter.
Samband för parametrarna har tagits fram med experiment. En modell som beräknar
transporthastigheten av en materialbädd på en sikt har också utvecklats med hjälp av
fysikaliska lagar och så kallad Monte Carlo simulering. Modellen implementerades i ett datorprogram och verifierades med ett stort antal fullskaleexperiment som utfördes av Sandvik Rock Processing. Det är nu möjligt att optimera en siktprocess genom
att variera siktens skakningsfrekvens, slag, lutning, längd, bredd, hålstorlek och antal siktplan samt påmatningshastigheten och storleksfördelningen hos det ingående materialet. Om upprepade simuleringar utförs får man en så kallad Screening Performance Map, vilken i sin tur kan användas för optimering av en given siktuppgift.
Avhandlingen “Screening of Crushed Rock Material” försvaras vid en offentlig disputation den 1:a mars kl 10.00 i sal HA2, Hörsalsvägen 4, Chalmers tekniska högskola, Göteborg.
Mer information
Monica Soldinger Stafhammar, Maskin- och fordonssystem, Chalmers, tel: 031-7721360,
e-post: moso@mvd.chalmers.se
