Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Закономірності процесу класифікації
Теоретичні уявлення щодо процесу гідравлічної класифікації базуються на двох основних положеннях: – швидкість обтікання зерна у вертикальному напрямку u в гідравлічному класифікаторі дорівнює швидкості його стисненого падіння Vст при заданому значенні розпушення пульпи (u = Vст) або при класифікації в розведених пульпах швидкості вільного падіння (u = V0); – швидкість руху зерна щодо нерухомих стінок класифікатора Vабс дорівнює різниці між швидкістю висхідного потоку u і швидкістю стисненого падіння Vст зерна (Vабс = u – Vст). Частинки Vст > u, повинні опуститися на дно і потрапити в пісковий продукт, а частинки з Vст < u, повинні бути винесені в злив. Однак на практиці такого чіткого розділення немає. В апаратах з горизонтальним потоком, що працюють без подачі нижньої води, розділення матеріалу відбувається в неоднакових умовах. В.А. Олевським запропоновано таку схемі процесу: тверді частинки переміщаються потоком води в горизонтальному напрямку зі швидкістю:
м/с, (4.3)
де Qc – об'ємна продуктивність класифікатора по зливу, м3/с; B – ширина класифікатора, м; h – перевищення рівня пульпи над рівнем зливного порога, м. У той же час частинки опускаються вниз з різною швидкістю Vу, що залежить від їх крупності, густини і форми. Частинки, що встигли по вертикалі пройти шлях, рівний h, за період їхнього транспортування на довжину L від місця завантаження до зливного порога, опустяться на дно і будуть транспортуватися в піски, якщо ні - будуть винесені в злив:
м/с. (4.4) Недоліком цього методу розрахунку є припущення про рух частинок з постійною швидкістю і відсутність урахування взаємного впливу частинок різної крупності на зміну швидкості їхнього падіння. У класифікаторах з використанням відцентрових сил ефективність розділення визначається співвідношенням швидкостей руху частинок і рідини. Для розрахунку швидкості руху частинок спочатку визначають число Архімеда:
(4.5) де r – радіус обертання частинки навколо осі апарату, м/с; ω – частота обертання рідини, с-1. З використанням обчисленого параметра Архімеда за формулами (2.35) і (2.22) визначають коефіцієнт гідродинамічного опору і швидкість руху частинки.
ЕФЕКТИВНІСТЬ КЛАСИФІКАЦІЇ При ідеальній роботі класифікатор повинен виділяти з вихідного матеріалу всі дрібні фракції і не допускати вилучення великих зерен у дрібний продукт. Отже, поняття ефективності класифікації повинне відбивати як кількісну характеристику процесу – ступінь вилучення дрібного класу в злив, так і якісну – гранулометричний склад зливу. Ефективність класифікації визначається за формулою: , (4.6) де – вилучення зерен крупністю менше мм у злив, %; – вилучення зерен крупністю більше мм у піски, %. Оцінка якості продуктів класифікації і самого процесу здійснюється за допомогою ситового аналізу. У загальному випадку ефективність класифікації збільшується при зниженні питомих навантажень, при класифікації розріджених пульп, а також при розділенні матеріалів з малим вмістом зерен проміжних розмірів (близьких до граничного крупності). Ефективність класифікації сучасних апаратів коливається від 70 до 90 %.
КЛАСИФІКАТОРИ На збагачувальних фабриках класифікатори використовують для замикання циклу подрібнення, знешламлювання продуктів, розділення вихідного матеріалу перед збагаченням, зневоднення продуктів. Апарати гідравлічної класифікації підрозділяють за двома основними ознаками: за силовим полем, під дією якого здійснюється розділення суспензії, і за способом розвантаження пісків.
Механічні класифікатори Механічні класифікатори працюють за принципом розділення вихідного продукту в горизонтальному потоці на крупну фракцію – піски і дрібну – злив. Розвантаження пісків здійснюється механічним способом – примусово. Залежно від конструкції розвантажувальних пристроїв розрізняють механічні класифікатори: спіральні, скребкові, елеваторні (багер-зумпфи) і ін.
Спіральні класифікатори найбільше часто використовують у замкнених циклах подрібнення для одержання готового за крупністю продукту, що направляється в збагачення, рідше їх використовують для відмивання глинистих матеріалів, а також для зневоднення зернистих продуктів. Максимальна крупність живлення спіральних класифікаторів малих розмірів складає 6 мм, великих – до 12 мм.
Спіральний класифікатор (рис. 4.1) складається з нахиленої під кутом 14 – 20° ванни 1, у якій поміщені один або два вали 2 із закріпленими на них спіралями 3.
Верхня цапфа вала шарнірно закріплена в опорних підшипниках, що дозволяє робити запуск апарата під навантаженням без очищення ванни від пісків (після його аварійної зупинки). У процесі класифікації в апараті залежно від стану і режиму руху пульпи розрізняють чотири шари по висоті ванни і три зони по довжині (рис. 4.2). Чотири шари по висоті ванни класифікатора мають різні густину і крупність: – шар 1 – нерухомий і густий (постіль класифікатора); – шар 2 – осілі піски, що безупинно переміщуються і розвантажуються; – шар 3 – густа суспензія, що перемішується і розділяється на шари 2 і 4; – шар 4 – висхідні і горизонтальні потоки, спрямовані до зливного порогу Перемішування пульпи в трьох зонах відбувається з різною інтенсивністю: – зона І характеризується малою глибиною й інтенсивним перемішуванням пульпи; – зона ІІ – зона класифікації зерен при незначній інтенсивності перемішування; – зона ІІІ характеризується висхідними потоками, що виносять зерна в злив.
Продуктивність класифікатора визначається з використанням емпіричних формул: по зливу: Q зл = 4,56 m k β k δ k c k α D 1,768, т/год; (4.7) по піскам: Q п = 5,45 m k δ k α D 3 n, т/год (4.8) де m, D, n – число, діаметр (м) і частота обертання спіралей (хв-1); k β, k δ, k c, k α – коефіцієнти, що враховують відповідно крупність зливу, густину руди, розрідженість зливу і кут нахилу ванни класифікатора. Елеваторні класифікатори (багер-зумпфи) з механічною видачею осаду (рис. 4.3) застосовуються в практиці вуглезбагачення для попереднього зневоднення і відділення шламів із дрібного концентрату і рідше для виділення грубозернистої частини з дрібних продуктів і знешламлювання рядового вугілля. Гранична крупність класифікації складає приблизно 0,5 мм.
Елеваторний класифікатор являє собою залізобетонну ємність, з якої осілий матеріал вивантажується елеватором з перфорованими ковшами. Об’ємна продуктивність елеваторного класифікатора розраховується за формулою: м/с, (4.9)
де q0 – питома об’ємна продуктивність, м3/год•м2; F – площа дзеркала класифікатора (звичайно F = 36 м2).
Скребкові класифікатори відстійного типу призначені для знешламлювання рядового вугілля і дрібного концентрату, а також для попереднього зневоднення дрібного концентрату відсаджувальних машин. Скребковий класифікатор являє собою металеву ванну 1 прямокутної форми з горизонтальною і похилою частинами (рис. 4.4). Принцип дії скребкового класифікатора, як і елеваторного, оснований на осадженні грубозернистого матеріалу під дією сили ваги. Розділення на грубозернисту фракцію і шлам відбувається в горизонтальній частині ванни, а похила частина, у днище якої встановлене щілинне сито, служить для видачі і зневоднення осаду.
Гідравлічні класифікатори Гідравлічні класифікатори працюють за принципом розділення вихідного продукту в горизонтальних і вертикальних потоках на крупну фракцію – піски і дрібну – злив. Розвантаження пісків здійснюється самопливом.
Конусний класифікатор – найбільш простий гідравлічний класифікатор. Розділення матеріалу відбувається в горизонтальному потоці. Класифікатори цього типу використовуються на збагачувальних фабриках в основному як буферні ємності і значно рідше (у зв'язку з низькою ефективністю) у допоміжних операціях для відділення пісків від шламів або для зневоднення знешламленого дрібнозернистого матеріалу. Конусний класифікатор являє собою конус 1 з кутом 60 - 65º, установлений на рамі вершиною вниз (рис. 4.5).
Крупність розділення в конусних класифікаторах складає 0,15 мм. Характерним для цих класифікаторів є високе розрідження пісків (30 – 40 % твердого) і невисока ефективність (50 – 60 %).
Гідравлічні багатокамерні класифікатори використовують для підготовки подрібнених руд до збагачення. Вони призначені для розділення матеріалів на кілька класів за швидкістю їхнього осадження у водному середовищі (наприклад, перед концентрацією на столах). Гідравлічні багатокамерні класифікатори (рис. 4.6) являють собою відкритий жолоб 1, У дно якого вмонтовані спіготи – пірамідальні класифікаційні камери 2 (число камер – 4, 6 або 8) з мішалками 3, камерами 4 тангенціального підведення води (вортексами) і конусами 5 для розвантаження крупних фракцій. Крупність пісків, що послідовно розвантажуються з камер класифікатора, зменшується в напрямку потоку вихідного матеріалу. Швидкість висхідних потоків води в камерах також поступово зменшується оскільки вона повинна бути рівною кінцевій швидкості стисненого падіння зерен граничної крупності. Найдрібніший продукт видаляється через зливний поріг. Об’ємна продуктивність гідравлічних багатокамерних класифікаторів розраховується за формулою:
м3/год, (4.10)
де L і B – довжина і ширина ванни класифікатора, м; V – кінцева швидкість осадження граничного зерна, м/с.
Гідроциклони застосовуються для класифікації за крупністю і знешламлювання дрібних і тонких продуктів. Вони використовуються також для згущення пульпи і збагачення. Класифікаційний гідроциклон являє собою циліндроконічний апарат (рис. 4.7). Живлення під тиском подається у верхню частину циліндра за допомогою тангенціально розташованої живильної насадки 3. Злив вивантажується через зливний патрубок 4 у циліндричній частині 1 гідроциклона, а піски – через піскову насадку 5, розташовану в конічній частині 2.
Швидкість руху частинки в гідроциклоні можна описати як векторну суму тангенціальної Vt, радіальної Vr і осьової Vx складових. Тангенціальна швидкість пульпи збільшується зі зменшенням відстані від осі, тому в гідроциклоні спостерігається різке зростання відцентрової сили від стінок до осі. Осьова швидкість частинки в зовнішньому потоці спрямована вниз, а у внутрішньому – вгору. Положення частинки по радіусу гідроциклона визначає, куди вона буде винесена вертикальним потоком – у злив чи у піски. Відносно рідкої фази пульпи частинки рухаються одночасно в осьовому і радіальному напрямках відповідно до діючих на них сил, головними з яких є відцентрова і сила опору середовища. Диференціальне рівняння руху частинки в радіальному напрямку має вигляд: , (4.11)
звідки радіальна швидкість переміщення частинки в рівноважному стані:
. (4.12) де d – діаметр частинки, м; δ і Δ – густини частинки і середовища, кг/м3; μ – в’язкість середовища, Па·с; r – радіус обертання частинки, м. Таким чином, з рівняння (4.12) видно, що крупність є основним розділовим параметром (інші параметри практично однакові).
ТЕХНОЛОГІЯ КЛАСИФІКАЦІЇ На показники роботи гідроциклонів впливають конструктивні і технологічні фактори. До конструктивних факторів належать: форма і геометричні розміри гідроциклона, піскової насадки, живильного і зливного патрубків, спосіб установки гідроциклона; до технологічних факторів – тиск на вході і властивості оброблюваної пульпи (вміст твердого, його гранулометричний і речовинний склади).
Конструктивні фактори: – діаметр D (м) гідроциклона визначає його продуктивність по твердому: Q = 200 D 2, т/год; (4.13)
– розмір і форма живильного патрубка dЖ мало впливають на якісні показники роботи гідроциклона, у той же час продуктивність гідроциклона прямо пропорційна розміру живильного патрубка:
dЖ = (0,08 – 0,25) D, м; (4.14)
– діаметр зливного патрубка dЗЛ впливає на всі показники роботи гідроциклона. Збільшення діаметра зливного патрубка викликає пропорційне збільшення продуктивності і приводить до одержання більш грубих зливів:
dЗЛ = (0,2 – 0,4) D, м; (4.15) dЗЛ = (1,20 – 1,25) dП, м; (4.16) – діаметр піскової насадки dП практично не впливає на продуктивність, однак впливає на якісні показники роботи гідроциклона.
dП = (0,03 – 0,20) D, м; (4.17)
dП = (0,15 – 0,80) dЗЛ , м; (4.18)
– п итома продуктивність гідроциклона по пісках qП, що проходять через піскову насадку обраного розміру dП складає: qП =QП / (0,785n dП 2 ), т/год•м2, (4.19) де QП – продуктивність гідроциклонів по пісках, т/год; n –число обраних гідроциклонів. Нормована питома продуктивність вибраного гідроциклона - 5•103 – 2,5•104 т/год•м2. – розвантажувальне відношення dП / dЗЛ є основним чинником, що визначає показники роботи гідроциклона. Ефективність класифікації досягає максимуму при оптимальному розвантажувальному відношенні, що складає 0,3 – 0,5; – кут конусності α визначає об’єм гідроциклона і час перебування в ньому матеріалу. Зі збільшенням кута конусності збільшується крупність класифікації, зменшуються вихід пісків і об'ємна продуктивність: Q0 = 3ּ104 kα k dЖ dЗЛ р00,5, м3/год, (4.20) де р0 – тиск пульпи на вході в гідроциклон, МПа; kα – поправка на кут конусності α гідроциклона; k – поправка на діаметр гідроциклона; – спосіб установки гідроциклона залежить від його розміру і тиску на вході.
Технологічні фактори: – тиск р0 на вході в гідроциклон повинен бути постійним і досить високим. Підвищення тиску сприяє зменшенню граничної крупності розділення і одержанню більш дрібних зливів; – вміст твердого у вихідній пульпі β впливає на крупність і розрідженість продуктів розділення; – гранулометричний склад вихідного матеріалу впливає на якісні показники процесу розділення. При виборі гідроциклона його типорозмір визначають з урахуванням крупності одержуваного зливу. Номінальна крупність частинок зливу dН: , мкм, (4.21)
де - діаметри гідроциклона, зливної і піскової насадок, м; - вміст твердого в живленні гідроциклона, %; - поправочний коефіцієнт на діаметр гідроциклона; - об’ємна густина твердої фази, т/м3; - тиск на вході в гідроциклон, МПа. Гідроциклони в порівнянні з механічними класифікаторами більше витрачають електроенергії, не можуть класифікувати більш крупний матеріал, мають менш тривалі міжремонтні періоди. Основні їхні переваги – низька вартість, більші питома продуктивність і ефективність, малі габаритні розміри. З цієї причини перевагу при виборі класифікаційного апарата віддають гідроциклонам.
|
||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-12-15; просмотров: 78; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.19.211.134 (0.056 с.) |