चाळणे

चाळणे : एकमेकांत मिसळलेले निरनिराळ्या आकारमानांचे भरड घन पदार्थ त्यांच्या कमी जास्त आकारमानानुसार अलग करण्याच्या क्रियेला ‘चाळणे’ असे म्हणतात. चाळण्याची क्रिया विविध प्रकारच्या व्यापारी उत्पादनांत ठराविक आकारमानाचे कण घेण्याकरिता वापरण्यात येते. साखर, रवा, मैदा, दाणेदार खते, हायपो (सोडियम थायोसल्फेट), कार्बाइड, सोडा ॲश, ⇨ आयन-विनिमयाच्या क्रियेसाठी लागणारी रेझिने, सिमेंट, प्लॅस्टर ऑफ पॅरिस, निरनिराळ्या रंगांच्या भुकट्या अशा प्रकारच्या उत्पादनांची व्यापारी प्रत त्यांतील कणांच्या ठराविक आकारमानावर (यात ठराविक आकारमानाचे कण तसेच अतिसूक्ष्म कण असलेली गाळीव भुकटी या दोन्हींचा समावेश होतो) व एकजिनसीपणावर अवलंबून असते. याकरिता तयार माल चाळून त्याची प्रतवारी करण्यात येते. उद्योगधंद्यांमध्ये चाळण्याची क्रिया यांत्रिक पद्धतीने करण्यात येते. घरगुती उपयोगाकरिताही धान्यांची पिठे, तिखट, शिकेकाई यांसारख्या पदार्थांसाठी चाळण्याची क्रिया वापरण्यात येते.

भरड पदार्थ एका चाळणीच्या साहाय्याने चाळल्यास तिचे चाळणीवर राहणारा व चाळणीतून खाली येणारा असे कणांच्या आकारमानानुसार दोन वर्ग होतात. दोन वेगळी उघडीप (निरनिराळ्या व्यासांची छिद्रे) असलेल्या चाळण्यांचा उपयोग केल्यास जाड चाळणीवर राहणारी, खालच्या बारीक चाळणीवर राहणारी व दोन्ही चाळण्यांतून गळणारी असे तीन वर्ग पडतात. यांतील जाड चाळणीतून गळणाऱ्या पण बारीक चाळणीवरच राहणाऱ्या भुकटीतील कणांचा आकार जास्त निश्चित स्वरूपाचा म्हणजे जाड चाळणीच्या छिद्रापेक्षा बारीक व लहान चाळणीच्या छिद्रापेक्षा मोठा असा निश्चित मर्यादेत असतो. थोड्या थोड्या फरकाने उघडीप असणाऱ्या जितक्या जास्त चाळण्या वर्गीकरणासाठी वापरात येतील तितके वर्गीकरण समान आकारमानाच्या कणांचे अधिक एकजिनसी असे होईल. याउलट सर्वांत वर राहणाऱ्या (मुळीच न गळलेल्या) किंवा सर्वच चाळण्यांतून गळणाऱ्या भुकटीतील कणांचे आकारमान एका ठराविक मर्यादेपलीकडे पण अनिश्चित व असमान असे राहील. चाळण्याच्या क्रियेच्या तुलनेने द्रवाच्या प्रवाहात किंवा हवेच्या आवर्तात खाली स्थिरावणाऱ्या कणांचे आकारमान तितक्या निश्चित स्वरूपाचे नसते. पदार्थ कण स्थिरावून खाली बसण्याची क्रिया ही अनेक बदलत्या कारणांवर अवलंबून असते. अनेक बारीक कणांची गुठळी लवकर तळाशी बसते.

चाळणी : चाळण्या धातूच्या कांबी, खाचायुक्त किंवा छिद्रे पाडलेला धातूचा पत्रा, विणलेली धातूच्या तारेची जाळी, घट्ट विणीचे कापड इत्यादींच्या बनवितात. चाळणीतील भोके सामान्यतः चौकोनी आणि कधीकधी वर्तुळाकार वा आयताकृती असतात. मोठ्या चाळण्या लोखंडाच्या किंवा पोलादाच्या पत्र्यांना ठराविक आकारमानाची छिद्रे पाडून तयार करण्यात येतात. जाळीदार चाळण्या मजबूत पोलादी तारा विणून तयार करतात. उपयोगानुसार जाळीला लोखंडी किंवा लाकडी चौकट बसविलेली असते. कमी वापराच्या घरगुती चाळण्या तारेच्या अथवा लोखंडी पत्र्याला छिद्रे पाडून तयार करतात. स्फोटक पदार्थ चाळण्यासाठी मोनेल धातू वा कासे यासारख्या ठिणगीरोधक धातूची बनविलेली चाळणी वापरतात. खाद्यपदार्थाशी संबंधित असणाऱ्या पदार्थांसाठी सच्छिद्र लाकडी तक्ते वा इतर विशेष प्रकारच्या चाळण्या वापरतात.

बहुतेक सर्व चाळण्यांतील छिद्रांतून गुरुत्वाकर्षणाने कण ओढले जातात. छिद्रांतून आरपार जाऊ शकणाऱ्या कणांपैकी मोठे कण सहज जातात पण मध्यम व लहान कण मात्र त्यातून सहज जाऊ शकत नाहीत. चाळणी हलविल्यास कणांना गती मिळते व ते छिद्रांतून जातात. दंडगोलाकार चाळण्यांना आडव्या दिशेशी थोडा कोन करून कललेल्या अक्षाशी फिरवून तर सपाट चाळण्यांना हालवून, गोल फिरवून वा कंपने देऊन गती देण्यात येते.

लहान कणांना छिद्रातून जाण्यास सामान्यतः अडथळा आणणाऱ्या दोन गोष्टी म्हणजे छिद्रात कण अडकणे आणि कण एकमेकांना वा चाळणीला चिकटणे. चाळणीच्या गतीने कण छिद्रात अडकणे कमी होते. काही वेळा दाब देऊन कण ढकलावे लागतात. कण ओलसर असल्यास चिकटण्याची क्रिया जास्त प्रमाणात होते. यासाठी चाळावयाचा पदार्थ प्रथम वाळविणे आवश्यक ठरते.

चाळणीची छिद्रे बंद होणे व घर्षणाने चाळणीची लवकर झीज होऊन ती निरुपयोगी होणे हे दोन मुख्य दोष दूर करण्यासाठी नवनवीन तंत्रे वापरण्यात येत आहेत. तारांची चाळणी तयार केल्यावर तिला रबराचा स्तर देणे वा एनॅमल लावणे यामुळे घर्षण कमी होते व गुळगुळीतपणामुळे छिद्रे सहज बंद होत नाहीत. लोखंडी चाळणी अधिक तापवून तिला कडकपणा देण्यात येतो. दोन रबरी स्तरांमध्ये पोलादी पत्रा ठेवून व छिद्रे पाडून चाळणी तयार केल्यास ती टिकाऊ होते, असे दिसून आले आहे.

मानक चाळण्या : चाळण्याची क्रिया औद्योगिक भरड पदार्थांसाठी सर्वमान्य क्रिया असल्याने दळणाऱ्या किंवा भरडणाऱ्या यंत्राची तुलनाही तिच्या साहाय्याने करता येते. त्याचप्रमाणे औद्योगिक उपयोगाच्या बऱ्याच प्रकारच्या भुकट्यांची उपयुक्तता त्यांत जाड व बारीक कणांचे प्रमाण किती आहे यावरही अवलंबून असते (उदा., सिमेंट, प्रसाधन पावडर, प्लॅस्टर ऑफ पॅरिस, शेवयांचा आटा इ.). प्रमाणित तुलनेसाठी ठराविक तऱ्हेच्या व बनावटींच्या चाळण्या निश्चित करण्यात आल्या आहेत. प्रयोगशाळेत पृथक्करण व चाचणी करताना या चाळण्यांच्या संचाचाच उपयोग करण्यात येतो.

चाळणीच्या तारेची जाडी (क), दर विणीतील उघडीप (अ) व दर (रैखिक) इंचातील उघडीपीची संख्या (याला ‘मेश’ अशी संज्ञा आहे) यांचे एक मानक ठरविण्यात आले आहे. त्यानुसार चाळण्यांचे क्रमांक ठरविण्यात आले आहेत. प्रत्येक वाढत्या क्रमांकात निम्मी उघडीप असते. म्हणजेच दर दोन तारांतील अंतर √२ ने बदलत जाते. २०० क्रमांकाची चाळणी प्रमुख मानक समजले जाते. काही क्रमांकाच्या जाळ्यांची वैशिष्ट्ये कोष्टकात दिली आहेत. या ‘टायलर मेश’ (जाळी) क्रमांकाप्रमाणेच अमेरिकेच्या संयुक्त संस्थानांत २०० क्रमांकाची जाळीच मानक ठरविण्यात आली आहे आणि या दोन पद्धतींच्या क्रमांकांत फार थोडा फरक आहे. जाळीसाठी वापरण्यात येणारी तार लोखंड, तांबे किंवा पितळेची असते. तसेच पद्धतशीर चाचणीसाठी या चाळण्या एकावर एक बसणाऱ्या असतात. अगदी बारीक अशी धातूच्या तारांची जाळी (३००–४०० मेश) एकजिनसी वापरात राहत नाही म्हणून त्यासाठी घट्ट विणीचे जाड रेशमी कापड वापरण्यात येते. मानक चाळण्या वापरताना काळजी घ्यावी लागते. घर्षणाने उत्पन्न होणारी विद्युत् शक्ती, भुकटीच्या गुठळ्या, चाळणीची बारीक छिद्रे बुजणे, अधिक भुकटी चाळावयास घेणे या सर्वांचा पृथक्करणावर परिणाम होतो. बारीक जाळीची अधिक काळजी घ्यावी लागते.

यांत्रिक चाळण्या : उद्योगधंद्यांतील चाळण्याची क्रिया सर्वस्वी यांत्रिक व जलद असते आणि विविध प्रकारच्या मालांच्या वर्गीकरणासाठी ती वापरण्यात येते. टनावधी खनिज उत्पादनासाठी ३ क्रमांकाच्या पलीकडची चाळणी वापरणे सोयीचे नसते. मिठासारख्या पदार्थासाठी ४०–६० क्रमांकाची चाळणी वापरण्यात येते. साधारणतः १०० क्रमांकापर्यंत चाळणे सुलभ असते. काजळी, आटा, मैदा यांसारख्या विशिष्ट उत्पादनांसाठी मात्र २०० क्रमांकाची चाळणी वापरण्यात येते. मोठ्या प्रमाणावरील, जड पदार्थांची (खडी, खनिज इ.) व इतर भरड पदार्थांची चाळण क्रियाही सर्वस्वी यांत्रिक शक्तीने होते. खनिजासारख्या मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादनात चाळणे हीच पद्धत असली, तरी ती २ ते ५ मिमी. पेक्षा लहान कणांसाठी उत्पादन कमी असल्याशिवाय वापरण्यात येत नाही. थोड्या उत्पादनासाठी ०·२ मिमी. (१०० क्रमांक) आकारमानापर्यंत ती वापरण्यात येते. खनिजांचे उत्पादन प्रचंड प्रमाणावर होत असल्यामुळे साधारणतः मजबूत लोखंडी पत्र्याच्या चाळण्या वा जाळ्या वापरण्यात येतात. चाळण्यांना हादरा बसावा यासाठी वेगवेगळ्या प्रकारच्या यंत्रपद्धती वापरण्यात येतात. चाळण्यांना गती देण्याच्या पद्धतीनुसार चाळण्यांचे ग्रिझली, कंप पावणाऱ्या, आंदोलित होणाऱ्या, अक्षाभोवती फिरणाऱ्या (ट्रॉमेल) इ. प्रकार करण्यात येतात. यांपैकी ग्रिझली आणि ट्रॉमेल या महत्त्वाच्या प्रकारच्या चाळण्यांचे विशेष वर्णन खनिजांचे उदाहरण घेऊन पुढे दिले आहे. चाळणीखाली जाळीवर (रबरी) गोळे ठेवून अधिक हादरा देता येतो. चाळताना खनिजाची गुठली होऊ नये म्हणून खनिजाच्या प्रकारानुसार त्याबरोबर प्रवाही द्रव म्हणून पाणी वापरण्यात येते. खनिज दगडांसाठी प्रथम ‘ग्रिझली’ व नंतर ‘ट्रॉमेल’ वापरण्यात येते.

ग्रिझली : या चाळणीमध्ये अ या जाड लोखंडी कांबी ठराविक अंतरावर बसविलेल्या असतात. त्यांना २० ते ५० अंश उतार दिलेला असल्याने वरून सोडलेले खनिज त्याच्या आकारमानाप्रमाणे आ या फटींतून वेगळे पडते. कांबींचा पाळणा इ या चाकाशी जोडलेला असून  ⇨ कॅमच्या साहाय्याने तो थरथरता ठेवण्यात येतो. दोन कांबींत २·५ सेंमी. अंतर असल्यास दर १,००० चौ. सेंमी. पृष्ठभागावरून दररोज सु. १५० टन खनिज चाळले जाते.

या पुढील प्रकार म्हणजे जाड लोखंडी पत्र्यांच्या एकावर एक असलेल्या जाळ्यांचे हलते पाळणे. सर्वांत वरील पत्र्याची छिद्रे मोठी तर क्रमाने खालील पत्र्यांची छिद्रे लहान लहान ठेवण्यात येतात. पाळणे व त्यांतील जाळ्या हलत्या असल्याने सुपाप्रमाणे क्रिया होऊन वर टाकलेले खनिज चाळले जाऊन आपोआप वेगवेगळ्या ढिगांत पडते.

ट्रॉमेल : या चाळणीच्या दंडगोलाकार रचनेमुळे चाळण्याची क्रिया सुलभ होते. ती फिरती असल्यामुळे तिची बंद झालेली छिद्रे आपोआपच मोकळी होतात. ट्रॉमेलचे दोन प्रकार आ. ३ मध्ये दाखविले आहेत. जोड (टँडेम) ट्रॉमेलमध्ये माल बारीक जाळीकडून जाड जाळीकडे जातो, तर समाक्षीय ट्रॉमेलमध्ये मोठ्या छिद्रांच्या दंडगोलातून तो अनुक्रमे बारीक, जाळीकडे वेगळा होत जातो. क, ख, ग, घ ही क्रमाने अति बारीक, बारीक, मध्यम व जाड उघडीपी दाखवितात. समाक्षीय ट्रॉमेलमध्ये एकात एक बसणाऱ्या जाळ्या असतात.

ट्रॉमेलमध्ये कोरड्या पदार्थासाठी १ : १० आणि पाण्याचा प्रवाह वापरल्यास १ : १३ ते १५ पर्यंत उतार देण्यात येतो. ट्रॉमेल अधिक वेगाने फिरल्यास चाळावयाची भरड न घरंगळता अपमध्य (मध्यापासून दूर ढकलणाऱ्या) प्रेरणेमुळे जाळीलाच चिकटून फिरत जाते. ट्रॉमेलची फिरण्याची गती ठरविताना त्याचा व्यास, परिघावरील वेग व एकूण वजन या तिन्हींचा विचार करावा लागतो. त्याचे दर मिनिटास अधिकतम फेरे

या सूत्राने ठरविता येतात (g गुरुत्वीय प्रवेग, D ट्रॉमेलचा व्यास). ट्रॉमेलची गती वरील अंकाच्या ०·३३ ते ०·४५ पट असते.

ट्रॉमेल साधारणतः १–१·५ मी. व्यासाचे आणि १·५–२·५ मी. लांब असून २·५–५·० अश्वशक्तीच्या मोटरने दर मिनिटास १५–२० फेरे या वेगाने फिरवितात.

एकात एक बसणाऱ्या जाळ्यांच्या ट्रॉमेलसाठी बाहेरील व्यास हिशेबाकरिता धरतात.

चाळण्यांच्या एकूण कार्यक्षमतेवर एकूण माल, उतार व दमटपणा यांचा परिणाम होतो. तसेच सर्वांत बारीक कणांचे प्रमाण अधिक असल्यास कार्यक्षमता कमी होते. चाळणीची एकूण २४ तासांची क्षमता = क्षेत्रफळ (चौ.मी.) X मिमी. उघडीप क्ष (क्षमता – अंक). विविध प्रकारच्या चाळण्यांसाठी क्ष ची मूल्ये पुढीलप्रमाणे आहेत. ग्रिझली १०·८–६४·६, स्थिर चाळण्या १०·८–५३·८, कंप पावणाऱ्या चाळण्या ५३·८–२१५·२, आंदोलित होणाऱ्या चाळण्या २१·५–८६·१ व ट्रॉमेल ३·२–२१·५.

संदर्भ : Brown, G. G. and Associates, Unit Operations, Bombay, 1962.

बेहेरे, श्री. ना.

“