Дослідження параметрів штучної відсаджувальної постелі

Вступ

Відсадка застосовується для збагачення вугілля і руд у класифікованому та некласифікованому виді.

При відсадженні дрібного матеріалу, в зв’язку з швидким зносом і забиванням сит з отворами малих розмірів, застосовують сита з великими отворами, на які поміщають штучну постіль. Штучну постіль складають з частинок, що мають велику густину (як правило, не менше густини важкого компоненту збагачуваного матеріалу) і крупність в 2,5–6 разів більше максимальної крупності частинок в живленні. Штучна постіль є не тільки своєрідним решетом, що пропускає важкі частинки і затримує легкі, але й засобом розділення мінеральних зерен.

Швидкість проходження мінеральних зерен крізь постіль залежить від багатьох факторів: відмінності в густині і розмірах зерен живлення і постелі, висоти постелі, її густини, форми частинок та ін.:

, м/с, (7.1)

де – швидкість проходження матеріалу крізь постіль, м/с; – кількість матеріалу, що проходить крізь постіль за одиницю часу, кг/с; – густина важких частинок, що проходять крізь постіль, кг/м³; – площа поперечного перетину постелі, м²; – середній коефіцієнт розпушення постелі; k – коефіцієнт, який враховує інші фактори, зокрема гранулометричний склад штучної постелі, особливо її верхнього шару, який контактує з відсаджуваним матеріалом.

Швидкість проходження частинок крізь постіль знижується зі збільшенням висоти і густини постелі, а також зі зменшенням розміру частинок матеріалу, що відсаджується. Швидкість проходження частинок крізь постель підвищується зі збільшенням розходження в густині зерен живлення і постелі. Збільшення сферичності зерен постелі сприяє підвищенню швидкості проходження частинок крізь неї, максимальна швидкість досягається для постелі, що складається з куль. Але сферична форма зерен штучної постелі не є оптимальною, тому що пропускає зерна малої густини. Більш доцільною являється постіль, що складається з зерен кубічної, циліндричної та інших форм. Штучна постіль з мінералу, напр., кварцу, характеризується неправильною формою зерен.

Для визначення швидкості проходження зерен скрізь постель використовується гідравлічний пульсатор Механобра.

Гідравлічний пульсатор Механобра (рис. 7.1) складається з двох скляних циліндрів 1 з сіткою 4.

Під сітку 4 через патрубок 5 підводиться вода, витрати якої можна регулювати. Пульсації в циліндрах створюються за допомогою діафрагми 3, хід якої і число пульсацій регулюються. Величина ході діафрагми від 0 до 8 мм змінюється ексцентриком 2, а число її ходів від 0 до 1500 хв^-1 варіатором швидкості. Після закінчення опиту важка фракція (підрешітний продукт) випускають через кран 6. Застосування скляних циліндрів дає можливість спостерігати за процесом відсадження і швидко підбирати його оптимальний режим (хід діафрагми і число пульсацій).

Мета роботи – освоєння методики дослідження параметрів відсаджувальної постелі з використанням гідравлічного пульсатора Механобра.

Апаратура, пристосування, матеріали

– гідравлічний пульсатор Механобра (рис. 7.1);

– секундомір;

– вимірювальна лінійка;

– вимірювальний циліндр;

– аналітичні ваги з набором важків;

– ємності для відбору проб;

– пристосування і реактиви для виконання фракційного аналізу;

– кварц крупністю 3 – 3,5 мм (постіль);

– вугілля крупністю 0,3 – 1 мм і зольністю А_вих = … % (досліджуваний матеріал).

Методика виконання роботи

По-перше, відібрати навіску кварцу (постіль) масою 50 г (65, 80, 100 г) і рівномірним шаром завантажити її на сітку пульсатора.

Розрахувати оптимальні параметри роботи пульсатора:

– витрата підрешітної води:

, л/хв; (7.2)

– хід діафрагми:

, мм; (7.3)

– число коливань діафрагми:

, хв^–1, (7.4)

де – максимальний розмір зерна досліджуваного матеріалу, мм; S₀ – площа сітки пульсатора (S₀ = 28,3 см²).

Витрата підрешітної води регулюється тривалістю наповнення вимірювального циліндру (час наповнення фіксується секундоміром).

Величина ходу діафрагми (амплітуда пульсацій) встановлюється зміною величини ексцентриситету штока діафрагми. Установлення ексцентриситету здійснюється за шкалою і покажчиком (ціна 1-єї поділки шкали відповідає 0,1 мм ходу діафрагми).

Число коливань діафрагми встановлюється за допомогою ЛАТРу.

Для виконання роботи включити пульсатор і відрегулювати потрібні величини W, l, n. На працюючому пульсаторі замірити (лінійкою) мінімальну і максимальну висоту постелі H_min, H_max.

Виключити пульсатор і виконати розрахунки таких величин:

– висота постелі у зімкненому стані:

, см; (7.5)

– середній коефіцієнт розпушення:

, (7.6)

де т_п – маса постелі, г; δ_п – густина матеріалу постелі (густина кварцу δ = 2,65 г/см³).

Відібрати пробу досліджуваного матеріалу (вугілля крупністю 0,3 – 1 мм і зольністю А_вих = … %) масою 50 г і завантажити його на шар постелі.

Включити пульсатор і при відрегульованих параметрах здійснити відсадження досліджуваного матеріалу протягом t_{відсадки} = 30 с. По закінченні заданого часу пульсатор виключити. відкрити кран і випустити важку фракцію у спеціальну ємність. Важку фракцію відфільтрувати, висушити, зважити і відібрати пробу для визначення зольності.

За рівняннями балансу визначити масу і зольність легкої фракції:

, (7.7)

. (7.8)

Наступним етапом роботи виконати відсадження матеріалу, що залишився на сітці пульсатора, протягом 15 с, важку фракцію випустити, відфільтрувати, висушити, зважити і відібрати пробу для визначення зольності.

При відомих технологічних показниках важкої фракції, отриманої за час відсадження 30 с і за додатковий час 15 с, можна визначити показники відсадження за сумарний час 45 с.

Аналогічно визначають показники відсаджування за час 60, 75 і 90 с.

Результати досліджень використовують для розрахунку швидкості проходження зерен скрізь постель (7.1). Для зручності порівняння результатів досліджень маси продуктів відсадження представляють у відсотках, тобто розраховують їхні виходи.

Результати досліджень представляють у вигляді табл. 7.1 і рис. 7.2.

Таблиця 7.1 – Результати досліджень процесу відсаджування

Кожна серія опитів дублюється.

При необхідності (за програмою досліджень) вихідний матеріал і важка фракція можуть бути піддані фракційному аналізу, за даними якого будують криві збагачуваності, криві розділення, визначають коефіцієнт погрішності розділення (див. лабораторні роботи № 3 і 4).

Зміст звіту

– Властивості відсаджувальної постелі.

– Мета роботи і методика визначення основних параметрів відсадки.

– результати роботи у вигляді табл. 7.1 і рис. 7.2.

– Висновок про вплив різних параметрів на ефективність процесу відсаджування.

Рекомендована література

1. Шохин В.Н., Лопатин А.Г. Гравитационные методы обогащения: Учеб. для вузов. - М.: Недра, 1980, с. 187 – 189.

2. Смирнов В.О., Білецький В.С. Гравітаційні процеси збагачення. – Донецьк: Східний видавничий дім, 2005, с. 124 – 128.