Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
13
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
812.03 Кб
Скачать

7. Відсадка

Мета розділу: вивчення закономірностей процесу відсадки і відсаджувальних машин.

7.1. Теоретичні основи процесу відсадки

Відсадкою називають процес розділення суміші мінеральних частинок за густиною в турбулентному вертикальному пульсуючому потоці води або повітря знакоперемінної швидкості. Пульсації мають задану амплітуду і частоту.

Збагачення відсадкою займає одне з провідних місць у технології збагачення корисних копалин. Відсадка з успіхом може застосовуватися для крупно- і середньовкраплених рудних і нерудних корисних копалин, у яких корисні мінерали відрізняються від супутніх їм породних за густиною і представлені зернами крупністю не менше 0,2 – 0,5 мм. Відсадкою збагачують розсипні золотоносні, платинові, алмазні, титано-цирконієві руди, деякі корінні руди кольорових і рідкісних металів, залізні і марганцеві руди, але особливо широко відсадка використовується при збагаченні кам'яного вугілля і антрациту.

Процес відсадження здійснюється в відсаджувальних машинах, де вихідний матеріал у результаті багаторазової періодичної дії висхідних і спадних струменів середовища розділяється на продукти різної густини. У нижньому шарі концентруються частинки більшої густини, у верхньому – меншої.

Шар матеріалу, який концентрується на решеті називають постіллю. Вона може бути природною (натуральною), тобто складається з зерен сировини, яка збагачується, або штучною, тобто такою, яка створюється за допомогою іншого більш важкого продукту, що не міститься у вихідній сировині (польовий шпат, магнетит, металевий дріб тощо). Постіль є своєрідним фільтруючим шаром – вона пропускає важкі зерна і затримує легкі. Штучна постіль застосовується при відсадженні тонкозернистих продуктів і забезпечує розвантаження важких продуктів.

Режим пульсацій води вибирається залежно від складу матеріалу і його крупності. Ефективність відсадки тим вища, чим більша крупність збагачуваного матеріалу і чим більше розходження в густині мінералів, які розділяють.

Крупність руд, збагачуваних відсадкою, складає від 0,2 до 60 мм, вугілля – від 0,5 до 150 мм, антрацитів – від 0,5 до 250 мм.

Незважаючи на широке промислове застосування відсадки для збагачення різних корисних копалин, цей процес дотепер не має загальновизнаної теоретичної інтерпретації. Теоретичні уявлення про механізм розділення корисних копалин у відсаджувальних машинах носить характер гіпотез, основаних на різних фізичних передумовах. Основних гіпотез чотири: швидкісна, суспензійна, енергетична і статистична.

Швидкісна гіпотеза основана на функціональній залежності швидкості падіння окремого зерна в стиснених умовах від його розміру, форми, густини і т.д. Сутність цієї гіпотези полягає у тому, що внаслідок різниці у швидкості і прискорення частинок різної густини під дією вертикального потоку води, вони проходять різні шляхи. В результаті цього й відбувається розділення за густиною. Відповідно до швидкісної гіпотези рівняння руху окремої сферичної частинки в стиснених умовах має вигляд:

, (7.1)

де – маса частинки, кг;– швидкість частинки, м/с;– сила ваги частинки у воді, Н;– сила динамічного опору середовища при стисненому падінні частинки:

, Н, (7.2)

–швидкість вертикального потоку води, м/с.

З урахуванням маси частинки і сил, що діють при її русі, прискорення частинки визначається як

, м/с. (7.3)

З рівняння (7.3) видно, що прискорення частинки змінне і залежить від її густини, розміру і швидкості.

Недолік цієї гіпотези полягає у тому, що вона розглядає рух окремої частинки і не враховує імовірнісні явища, що мають місце при масовому русі зерен, які утворюють шар постелі.

Суспензійна гіпотеза уподібнює розділення зерен в відсаджувальній машині розшаруванню за густиною в мінеральній суспензії, при цьому суспензію змінної густини утворюють постіль разом з водою.

Густина середовища визначається як середньозважене значення густини суміші рідини і твердого:

, кг/м3, (7.4)

де – відповідно густина середовища, рідини і середньодинамічна твердих частинок постелі, кг/м3; – коефіцієнт розпушення постелі.

Гіпотеза справедлива лише в окремі моменти процесу, що виникають при розшаруванні тонкого матеріалу. Але вона не враховує дію динамічних сил при пульсації постелі. Крім того, постіль складається з крупних частинок і її не можна розглядати як важку суспензію, а густина суспензії є величина змінна, що залежить від розпушеності постелі.

Енергетична гіпотеза розглядає постіль як замкнену механічну систему, що знаходиться в нестійкій рівновазі в полі сили тяжіння, і яка прагне перейти до більш стійкого стану з мінімумом потенційної енергії (рис. 7.1).

Розділення матеріалу за густиною відбувається за рахунок внутрішньої енергії суміші, що ще не розшарувалась. Така система має деякий запас потенційної енергії Е1:

, Дж , (7.5)

де – сила ваги легких частинок густиною, Н;

–сила ваги важких частинок густиною , Н;

–площа поперечного перетину стовпа постелі, м2; i– висота стовпа постелі, м;– коефіцієнт розпушення.

При розпушенні такої системи під дією пульсацій води положення мінеральних зерен різної густини, що мають різний запас потенційної енергії, упорядковується, постіль розшаровується за густиною, запас потенційної енергії системи після розшарування складе:

, Дж . (7.6)

Через те що , різниця між потенційними енергіями двох станів системи:

, Дж . (7.7)

Відповідно до другого закону термодинаміки всяка система прагне перейти в положення з мінімумом потенційної енергії, тобто в даному випадку розділитися на шари різної густини.

Енергетична гіпотеза розглядає розшарування постелі тільки у зв’язку з внутрішньою потенційною енергією і не враховує зовнішні сили, за рахунок яких і відбувається процес відсадження.

Статистична гіпотеза описує відсадження як масовий процес з імовірнісним характером переміщення частинок різної крупності і густини як у вертикальному, так і в горизонтальному напрямках при їх русі до місць розвантаження з машини.

Постіль відсаджувальної машини розглядається як масова система, у якої переміщення окремих частинок носить випадковий характер, а переміщення усієї маси підкоряється закону діючих мас і носить статистичний характер. На підставі закону діючих мас кількість фракцій, що виділились у відповідний продукт за одиницю часу, пропорційна кількості тих же фракцій в вихідному матеріалі:

, % , 7.8)

де – вміст фракцій, що виділяються, в вихідному матеріалі і в відповідному продукті, %;– тривалість відсадження, с;– коефіцієнт пропорційності, що характеризує питому швидкість виділення фракцій, с–1. Значення цього коефіцієнта змінюється залежно від режиму відсадження і характеристики живлення.

Статистична гіпотеза характеризує кінцеві результати відсадки і дає можливість зробити практичні висновки.

Але жодна з існуючих гіпотез не дає надійного математичного апарата для розрахунків технологічних параметрів відсаджувальних машин при їхньому конструюванні і експлуатації, а також для прогнозування результатів збагачення.

Соседние файлы в папке ГРАВІТАЦІЙНІ ПРОЦЕСИ ЗБАГАЧЕННЯ