Теоретичні основи процесу відсадки

Відсадкою називають процес розділення суміші мінеральних частинок за густиною в турбулентному вертикальному пульсуючому потоці води або повітря знакоперемінної швидкості з заданими амплітудою і частотою.

Відсадка застосовується для крупно- і середньовкраплених рудних і нерудних корисних копалин, у яких корисні мінерали відрізняються від супутніх їм породних за густиною. 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.

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 з 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.

Теоретичні уявлення про механізм розділення корисних копалин у відсаджувальних машинах носить характер гіпотез; 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. Відповідно до швидкісної гіпотези з урахуванням маси частинки () і сил (ваги і опору середовища), що діють при її русі, прискорення частинки визначається як

, м/с. (7.1)

З рівняння (6.1) видно, що прискорення частинки змінне і залежить від її густини, розміру і швидкості.

Суспензійна гіпотеза уподібнює розділення зерен в відсаджувальній машині розшаруванню за густиною в мінеральній суспензії.

, кг/м³. (7.2)

Гіпотеза справедлива лише в окремі моменти процесу, що виникають при розшаруванні тонкого матеріалу.

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. 6.1).

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

, Дж, (7.3)

де i – висота стовпа постелі, м; – коефіцієнт розпушення.

Запас потенційної енергії системи після розшарування складе:

, Дж. (7.4)

Тому що , різниця між потенційними енергіями двох станів системи :

, Дж. (7.5)

Відповідно до другого закону термодинаміки всяка система прагне перейти в положення з мінімумом потенційної енергії.

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.

Кількість фракцій, що виділились у відповідний продукт за одиницю часу, пропорційна кількості тих же фракцій в вихідному матеріалі:

, %, (7.6)

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.

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.

Дата добавления: 2015-10-26