7.2. Цикли відсадки

Під циклом відсадки розуміють характерні зміни переміщення середовища в постелі відсаджувальної машини у вертикальному напрямку протягом одного періоду коливань. Графічно цикл відсадки представляє собою залежність швидкості руху води і зерен збагачуваного матеріалу від часу. Часто також використовують графічні зображення залежностей шляху і прискорення середовища від часу. Цикл складається з трьох елементів: підйом, пауза і опускання середовища, але наявність всіх елементів не обов’язкова (напр., пульсатори повітряно-пульсаційних машин створюють цикл тільки з висхідним потоком середовища, а машини з рухомим решетом – цикл тільки з низхідним потоком середовища). Розрізняють симетричний і асиметричні цикли відсадки (рис. 7.2).

До симетричних належить гармонічний цикл з синусоїдальною зміною швидкості середовища за часом, всі інші цикли – асиметричні. Характер циклу змінюється при подачі підрешітної води, при цьому цикли найчастіше стають асиметричними. Між собою цикли відрізняються тривалістю дії їх окремих елементів.

При гармонічному циклі (7.2 а) переміщення середовища і зміна його швидкості за часом визначаються за формулами:

, (7.9)

, (7.10)

де S – переміщення середовища, що відраховується від крайнього нижнього положення, м; u – швидкість потоку середовища, м/с; l – амплітуда коливань середовища, м; ω – частота коливань середовища, с^-1:

, (7.11)

n – число коливань середовища, хв^-1; t – час від початку циклу, с.

Гармонічний (синусоїдальний, прямий) цикл характеризується однаковістю швидкостей висхідного і низхідного потоків () і однаковою тривалістю їх дії (). Гармонічний цикл використовується в діафрагмових і поршневих відсаджувальних машинах. Амплітуда і частота циклу в цих машинах задаються рухом діафрагми або поршня.

В повітряно-пульсаційних відсаджувальних машинах застосовуються асиметричні цикли, з яких найбільше розповсюджені цикли Майєра, Берда і Томаса.

Цикл Майєра (рис. 7.2 б) характеризується короткочасною дією висхідного і низхідного потоків і тривалою паузою. При цьому швидкості висхідного і низхідного потоків, а також тривалість їх дії однакові (;). Розпушена постіль матеріалу під час тривалої паузи знаходиться в спокійному стані. Процес відсадження матеріалу (розшарування за густиною) в основному і протікає під час паузи.

Цикл Берда (рис. 7.2 в) характеризується короткочасною, але інтенсивною дією висхідного потоку в порівнянні з низхідним (;). Процес відсадження розпушеного матеріалу здійснюється в спокійному низхідному потоці.

Цикл Томаса (рис. 7.2 г) характеризується значною тривалістю, але малою інтенсивністю дії висхідного потоку в порівнянні з низхідним (;). Процес відсадження розпушеного матеріалу здійснюється в спокійному висхідному потоці. При цьому деякий час швидкість висхідного потоку має постійне значення.

Цикл відсадки є важливим технологічним параметром, що справляє вплив на ефективність процесу. Найбільш сприятлива діаграма відсаджувального циклу при висхідному потоці за відносно невеликий час повинна забезпечити максимальне розпушення по всій висоті постелі, а потім по можливості плавне опускання частинок.

Організація циклу відсадки має метою створення оптимального режиму руху води, що сприяє розшаруванню матеріалу за густиною. Режим руху води вибирається залежно від складу матеріалу і його крупності. При цьому оптимізація режиму полягає насамперед в установленні потрібних амплітуди і частоти пульсацій.

Для одержання оптимальної діаграми відсаджувального циклу залежно від характеристики вихідного матеріалу і питомої продуктивності підбираються відповідні параметри повітряного циклу: тривалість впуску і випуску повітря і пауз між ними, тиск повітря і частота пульсацій. Параметри повітряного циклу в своїй сукупності обумовлюють динамічний режим розпушення постелі, який характеризується такими параметрами: амплітудою пульсацій, максимальним підйомом постелі, максимальними швидкостями висхідного і низхідного потоків та коефіцієнтом розпушення. Максимальні значення амплітуди пульсацій, підйому постелі і коефіцієнта розпушення досягаються при симетричних повітряних циклах: 50 – 0 – 50, 45 – 10 – 45, (цифрами позначені тривалість висхідного потоку, паузи і низхідного потоку в % від всього періоду циклу). Однак, такі цикли придатні тільки при збагаченні дрібних класів корисних копалин при порівняно невеликому вмісті важких фракцій, а також при необхідності збільшення ефекту засмоктування з метою видалення під решето найбільш тонких зерен важких фракцій.

При відсадженні крупного матеріалу цикл суттєво впливає тільки при невеликій частоті коливань середовища (менше 100 хв^-1). Для збагачення крупних класів з великим вмістом важких фракцій у вихідному матеріалі перевагу віддають асиметричним повітряним циклам зі скороченим періодом підйому води, які дозволяють зменшити початковий період, коли постіль нерухома (напр., 30 – 10 – 60). В той же час при збагаченні вугілля застосовують цикли зі збільшеним періодом підйому води (напр., 65 – 2 – 33).

Додаткова подача підрешітної води збільшує швидкість і тривалість дії висхідного потоку і знижує швидкість низхідного потоку. Звичайно, чим більше витрати підрешітної води, тим чистіше нижній шар матеріалу, який розділяють.

В повітряно-пульсаційних машинах організація циклу коливань води здійснюється подачею повітря в повітряні камери, у поршневих – за рахунок ходу поршня, у діафрагмових – руху діафрагми.