WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

образованный кольцами, служит для помещения в него исследуемого материала.

Данная конструкция, дает возможность послойного разделения материала, разгружаемого кольцо за кольцом, “срезая” каждый слой в отдельности (рис. 4), что позволяет изучить интенсивность проникновение исследуемых частиц сквозь постель в слои на различной глубине. Зная время наложения вынужденных колебаний и глубину проникновения исследуемых частиц в постель, можно определить скорость их сегрегации.

Для наложения вертикальных колебаний на ячейку была сконструирована установка, представленная на рис. 7 и 8. Установка состоит из станины, на которой закреплена доска, совершающая вертикальные колебания. С одной стороны она соединяется со станиной шарниром. С другой стороны через кривошипно-шатунный механизм доске придается вертикальные колебания двигателем, закрепленным под станиной. Кривошипно-шатунный механизм соединяется с двигателем накладкой, которая позволяет устанавливать различный размах колебаний одного из концов доски (0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 см). Закрепляя ячейку на различных расстояниях от края доски, также можно плавно изменять размах колебаний. Частота колебаний доски с закрепленным устройством для изучения процесса сегрегации регулировалась путем изменения скорости вращения асинхронного двигателя при помощи преобразователя частоты. Кроме того, между доской и основанием установки закреплена болтом пружина (рис. 7), возвращающая доску в верхнее положение, уровень которого также можно регулировать, что позволяет кроме чисто гармонических колебаний накладывать колебания с обрезанной верхней частью гармоники.

Таким образом, данная установка позволяет:

  1. изучить явление сегрегации в различных средах;
  2. обеспечивать различные значения амплитуды и частоты колебаний;
  3. создавать гармонические и частично-гармонические колебания доски.

Предварительными экспериментами было определено, что в качестве постели удобно применять кварц крупностью -1+0,5 мм, а в качестве сегрегирующего материала кварц крупностью -0,2+0,1 мм. Такая разница в крупности, позволяла обеспечить надежное и эффективное их разделение на ситах. При изучении влияния плотности на сегрегацию использовались также порошки гранулированного ферросилиция (=7 г/см3) и металлического вольфрама ( =19 г/см3).

Основным откликом в экспериментах по исследованию процесса сегрегации была выбрана скорость перемещения центра масс сегрегирующих частиц, то есть глубина проникновения 50% частиц.

Определялась она следующим образом.

После рассева исследуемого материала в каждом кольце с выделенной мелкой составляющей, определялся выход сегрегирующих частиц в каждом слое. По этим данным графически находилась глубина проникновения 50% исследуемых частиц. Зная время наложения колебаний t и глубину проникновения частиц h, можно определить скорость перемещения центра масс v: v=h/t.

При проведении опытов в жидкой среде (вода) ячейка помещалась внутрь тонкой резиновой перчатки, открытый конец которой завязывался. Затем ячейка, помещенная в жидкую среду, устанавливалась на доске вибратора.

Основной трудностью при выполнении измерений вязкости грубодисперсных пульп с высоким содержанием твёрдого капиллярным методом является то, что приходится работать на капиллярах большого диаметра, чтобы избежать их забивки. В то же время в таких капиллярах скорость воды, которая используется как эталонная жидкость, слишком велика, что не позволяет обеспечить её истечение в ламинарном режиме.

В СПбГГИ совместно с ЗАО “Механобр инжиниринг” для измерения коэффициента вязкости пульп была собрана установка, представленная на рисунке 9. Созданная установка, представляет собой быстроходную мешалку, из которой взвешенная пульпа подаётся по резиновому шлангу в цилиндр с коническим дном, куда могут вставляться стеклянные трубки различных диаметров. Рядом с верхним срезом измерительной трубки имеется отверстие большего диаметра для перелива пульпы обратно в мешалку по шлангу с зажимом, для поддержания уровня пульпы в цилиндре на уровне верхнего среза

Рис. 3. Схема устройства для исследования процессов сегрегации

Рис. 4. Послойная разгрузка материала

Рис. 5. Устройство для исследования процессов сегрегации

Рис. 6. Ячейка в сборе

Рис. 7. Схема установки для создания колебаний ячейке (вид сбоку)

Рис. 8 Установка для создания колебаний ячейке

капилляра. Для измерения вязкости грубодисперсных пульп нами разработана следующая методика. На капилляре, диаметр и длина которого таковы, что обеспечивают на дистиллированной воде при температуре 200С значение критерия Рейнольдса Re < 1000, измеряются скорости истечения воды и раствора пищевого сахара. На основе полученных данных определяется эффективная высота столба напора воды в капилляре (вязкость воды принимается табличная). После этого

Рис. 9. Схема установки для измерения вязкости пульп

рассчитывается коэффициент кинематической вязкости раствора сахара, используя найденную эффективную высоту водяного столба H для данного капилляра. Затем капилляр заменяется, вместо него устанавливается стеклянная трубка такого диаметра, чтобы Re для раствора сахара не превышал 1000. Это позволяет, зная коэффициент кинематической вязкости раствора сахара, вычислить эффективную высоту столба напора для этой трубки и затем определять с её помощью вязкость пульп с высокой концентрацией твёрдого.

Рис. 10. Зависимость вязкости среды от концентрации твердого (кварц -0,2+0,1 мм)

Желательно, чтобы вязкость раствора сахара и вязкость исследуемых пульп были близки. Предлагаемый метод измерения кинематического коэффициента вязкости позволил определять вязкость пульп, содержащих твердые частицы размером до 0,5 мм и достигать для них весовой концентрации твердого в пульпе до 30% (рис.10). При изучении скоростей сегрегации мелких частиц различной крупности и плотности в постели крупных зерен кварца выявлено следующее:

Рис. 11. Зависимость скорости проникновения частиц мелкого класса сквозь постель в воздушной среде от максимального ускорения свободного падения при различных размахах колебаний ячейки (t=110c. 15% мелкого класса)

  1. С увеличением доли сегрегирующих мелких частиц в постели крупных скорость сегрегации центра масс мелких частиц уменьшается, вплоть до нуля.

2. Максимальная интенсивность сегрегации имеет место при некотором оптимальном разрыхлении постели. При излишнем разрыхлении процессы перемешивания подавляют сегрегацию частиц (рис.11).

3.Обнаружено, что при увеличении частоты колебаний ячейки скорость сегрегации мелких частиц достигает максимальных значений при частоте f=7 Гц, снижается в полтора раза при частоте около f=8 Гц, а затем вновь возрастает, что возможно, связано с какими-то эффектами взаимодействия мелких и крупных частиц друг с другом; обнаруженное явление представляет значительный научный интерес и требует дальнейшего изучения (рис.12).

4.При увеличении плотности частиц скорость их сегрегации в кварцевой постели растет. На скорость сегрегации значительное влияние оказывает форма частиц, при низких значениях коэффициента формы частицы даже с очень высокой плотностью (вольфрам) могут иметь пониженные скорости сегрегации.

5. В водной среде при гармонических колебаниях ячейки скорости сегрегации частиц значительно меньше, чем в воздухе, при этом общие закономерности влияния различных факторов на сегрегацию частиц в воде и в воздухе аналогичны. Значительное увеличение скоростей сегрегации в воде могут быть достигнуто при использовании колебаний ячейки с обрезанной верхней гармоникой.

Рис. 12. Зависимость скорости проникновения частиц кварца (плотностью 2,65 г/см3) класса -0,2+0,1 мм сквозь кварцевую постель из кварца (-1+0,5мм) от частоты в воздушной среде (l=6 мм, t=110 с, доля класса -0,2+0,1 мм- 15%)

6. Существенное влияние на скорость сегрегации частиц оказывает вязкость жидкой фазы и вязкость пульпы. Увеличение вязкости снижает скорость сегрегации частиц.

  1. Учет сил сегрегационного сопротивления частиц при построении технологических схем на базе винтовых шлюзов обеспечивает улучшение показателей гравитационного обогащения при переработке минерального сырья и техногенных продуктов, в том числе редкометальных россыпей.

Процесс сегрегации частиц разного размера и плотности наблюдается при разделении пульп на гравитационных сепараторах различных типов, включая центробежные концентраторы.

Опираясь на данные исследований процесса сегрегации, полученные при разделении искусственных смесей на винтовом шлюзе в лабораторных условиях, были проведены полупромышленные испытания на обогатимость песков редкометальной россыпи, содержащий тяжелые минералы (циркон, ильменит и рутил), Бешпагирского месторождения.

Рис. 13. Распределение зерен (%) циркона, ильменита и рутила зависимости от коэффициента удлененности

При выполнении полупромышленных испытаний на обогатимость гравитационными методами были определены оптимальные производительности основных обогатительных аппаратов, при которых достигались наиболее высокие технологические результаты и одновременно минимизировалось суммарное количество винтовых шлюзов. Установлено, что производительность винтовых шлюзов по твёрдому при одинаковом количестве витков и одинаковом профиле спиралей прямо пропорциональна квадрату диаметра спиралей. Благодаря процессу сегрегации при гравитационном разделении мелкие изометричные тяжелые частицы минералов (циркон) извлекаются в гравитационные концентраты эффективнее, чем более крупные, но более вытянутые по форме (ильменит, рутил). Уровень извлечения тяжелых частиц различных минералов не соответствует скоростям их свободного падения (табл. 2, рис.13).

Технологические показатели гравитационного разделения минеральных смесей прямо связаны со средним коэффициентом удлиненности извлекаемых тяжелых частиц, а также с относительными среднеквадратичными отклонениями коэффициента удлиненности от среднего, которые характеризуют вариации последнего.

Наиболее эффективно разделение мелкозернистых материалов в тонких потоках идет при некоторой оптимальной вязкости жидкой фазы (воды), сильно зависящей от температуры, контроль за которой в производственных условиях может помочь избежать дополнительных потерь полезных компонентов, особенно в зимнее время (табл. 3).

Таблица 2

Сопоставление характеристик форы зерен циркона, ильменита и рутила в концентратах полученных из Бешпагирского месторождения

Минералы

Извлечение в гравитационный концентрат, %

Средний размер частицы, приведенный к шару, мм

Средний коэффициент формы

Относительное среднеквадратическое отклонение от среднего для коэффициента удлинения

Скорость свободного падения шаровой частицы, см/с

Циркон

95,9

0,071

0,931

0,1432

0,8556

Ильменит

83,4

0,085

0,924

0,1720

1,2068

Рутил

73,5

0,094

0,912

0,1760

1,2592

Таблица 3

Зависимость извлечения ферросилиция (крупностью 36мкм) из кварцевого песка (крупностью -0,2+0 мм) от кинематического коэффициента вязкости воды (содержание твердого в пульпе 40 %, выход концентрата шлюза ВШ-350 около 15%)

Значение кинематического коэффициента вязкости, см2/с

Температура воды, оС

Извлечение FeSi, %

1,567

4

66,0

0,800

31

74,0

0,556

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»