Процессы гидравлической классификации

Практически гидравлическая классификация осуществляется в непрерывно восходящих или горизонтально и наклонно теку­щих потоках воды. Во всех случаях при гидравлической класси­фикации отдельные минеральные зерна будут двигаться со скоростью, равной равнодействующей скорости потока воды и скорости падения каждого зерна.

Различают две схемы классификации.

Если вначале выделяется крупный класс и скорости восхо­дящих потоков для выделения последующих более мелких классов постепенно уменьшаются, то такая классификация на­зывается классификацией от крупного к мелкому.

Если же вначале выделяется более мелкий продукт, а для получения из оставшегося продукта следующих более крупных классов скорости восходящих по­токов постепенно увеличиваются, то схема классификации называется классификацией от мелкого к крупному.

Граничным зерном называется зерно, по размеру которого минеральная смесь разделяется на классы.

Гидравлическая классификация в восходящем потоке воды

Схема разделения материала по крупности при гидравлической классификации показана на рис. 4.2. В вертикально установленной трубе имеется непрерывно восходящий поток воды, движущийся со скоростью υ_ж. Вовнутрь трубы поступает смесь зерен различной крупности. Скорость падения зерен в неподвижной водной среде при прочих равных условиях (плотности зерен и форме) будет зависеть только от их размеров - чем крупнее зерна, тем больше их скорость. При попадании в восходящий водный поток смесь зерен разделяется на два продукта. Относительно крупные частицы, скорость падения которых больше скорости восходящего пото­ка, опускаются в нижнюю часть трубки. Этот продукт называют «пески». Более мелкие частицы, скорость падения которых меньше скорости восходящего потока воды, увлекаются этим потоком вверх и выносятся из трубки. Этот продукт называют «слив».

В реальных условиях, поскольку частицы имеют различные не только размеры, но и плотность и форму (отличную от шарообразной), закономерность распределения частиц по продуктам разделения имеет более сложный характер.

Принцип классификации материала из смеси частиц на классы крупности наглядно иллюстрируется диаграммой Г.О. Чечотта, показывающей зависимость между конечной скоростью падения минеральных частиц (υ₀), их диаметром (d) и плотностью (δ). В общем виде эта зависимость может быть представлена уравнением прямой (υ₀ = А ), где А – условно постоянная величина, учитывающая плотность частицы и режим движения.

Рис. 4.2. Схема разделения материала по крупности в восходящем потоке воды и диаграмма Г.О. Чечотта

Диаграмма строится следующим образом. По оси абсцисс откладывают , а по оси ординат u₀. Угол наклона прямой к оси абсцисс определяется величиной А и, следовательно, зависит от плотности минерала. Чем больше плотность, тем больше угол наклона прямой. На рис. 4.2 приведен пример разделения смеси частиц кварца SiO₂ (легкий минерал) и галенита PbS (тяжелый минерал) крупностью d₁ + 0 мм на классы по схеме классификации от крупного к мелкому. Для частиц кварца построена прямая О - SiO₂, а для частиц галенита – О - PbS. Причем угол a меньше угла b, так как плотность SiO₂ (δ₁ = 2,6 г/см³)меньше плотности PbS (δ₂ = 7,5 г/см³).

При воздействии на минеральную смесь восходящим потоком со скоростью u₀¢ вся смесь частиц будет всплывать.

При воздействии на минеральную смесь восходящим потоком со скоростью u₀², равной конечной скорости падения самого крупного зерна SiO₂ ( в данном случае d₁) всплывут зерна SiO₂ размером - d₁ + 0. Будут падать только зерна SiO₂ размером - d₁ +d₂.

При воздействии на всплывшую массу зерен восходящего потока воды со скоростью u₀¢¢¢ получим новый класс состоящий из зерен SiO₂ размером - d₁ +d₂ и зерен PbS размером - d₂ +d₃.

При уменьшении скорости восходящего потока до u"", из всплывшей при скорости u¢¢¢ массы зерен получаем третий класс, содержащий зерна SiO₂ размером - d₂ +d₃ и зерна PbS размером - d₃ +d_4.

В данном примере четвертый класс будет представлять собой слив гидравлической классификации, содержащий наиболее мелкие зерна кварца и галенита (зерна кварца размером - d₃ + 0 и галенита размером - d₄ + 0).

Отношение скоростей восходящих потоков, при которых происходит выделение классов, называется коэффициентом шкалы гидравлической классификации (s).

Для приведенного примера коэффициенты шкалы гидравлической классификации при выделении смежных классов

s¢ = u₀¢¢/u₀¢¢¢ и s¢¢ = u₀¢¢¢/u₀¢¢¢¢ (4.8)

Граничной крупностью классификации называют размер d_ч частиц минерала, вероятность попадания которых в про­дукты разделения одинакова.

Для разделения материала на классы по d_ч необходимая ско­рость потока воды

w_в = u_оч или w_в = e³ u_оч , (4.9)

где u_оч - конечная скорость свободного падения частицы гранич­ной крупности, м/с; e — коэффициент разрыхления.

Гидравлическая классификация в горизонтальном потоке пульпы.

Рис. 4.3. Схема классификации в горизонтальном потоке пульпы

Зерно движется в потоке со скоростью u₃, которая опреде­ляется горизонтальной скоростью потока u_п и конечной скоро­стью падения зерна u₀.

Для разделения смеси зерен крупностью d - 0 на классы d - d₁ и d₁ - 0 по граничному зерну d₁ необходимо, чтобы

l/u_n=h/u₃,

где l - длина классифицирующего устройства от места за­грузки пульпы 1 до сливного порога 2 (см. рис. 4.3); h -глубина текущего потока пульпы.

Более мелкие зерна, для которых h/u₃¢ > l/u_n, не успеют опуститься на глубину h за время прохождения потоком пуль­пы расстояния l и уйдут со сливом через порог 2. Крупные зерна, для которых h/u₃¢¢ > l/u_n, останутся в классифицирующем устройстве.

Эффективность h, %, процесса гидравлической классифи­кации определяют по формуле

, (4.10)

где e₁ - извлечение частиц размером более d_ч в осадок, %; e₂ - извлечение частиц размером менее d_ч в слив, %; a, b, q - содержание частиц размером менее d_ч соответственно в питании, в сливе и осадке, %.

Значение h колеблется в среднем от 70 до 90 %.

Для оценки процесса гидравлической классификации произ­водят рассев продуктов класси­фикации на ситах. Данные ситового анализа наносят на диаграмму (рис. 4.4), где на оси ординат откладывают извлече­ние e продуктов, а на оси абсцисс - размер D отверстий сит. Ордината точки пересечения кри­вых извлечения крупного и мел­кого продуктов на оси абсцисс отсекает отрезок, равный гранич­ной крупности разделения дан­ного материала. Ордината точки пересечения кривых соответствует засорению мелкого класса крупными частицами и крупного класса мелкими частицами.

Рис. 4.4. Определение граничной крупности классификации

Дата добавления: 2014-11-01; просмотров: 457; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!