ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.07.2024
Просмотров: 147
Скачиваний: 0
имеют малую площадь контакта с подложкой бара бана, не удерживаются на нем и попадают в прием ник для падающей фракции.
Повышенная твердость частиц при ударе их о по верхность подложки вызывает более высокий локаль ный нагрев, способствующий уменьшению работы вы хода, а следовательно, повышению степени электри зации частиц.
2. ЗАВИСИМОСТЬ СИЛЫ АДГЕЗИИ ОТ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ СЕПАРАТОРА
При перемещении сепарируемого материала из приемного бункера по впбролотку и поверхности ба рабана важно получить повышенную плотность за ряда частиц и сохранить его максимальную величину в период сепарации. Для этого необходимо правиль но выбрать конструкционные материалы, с которыми будут контактировать частицы.
В литературе приводятся сведения о влиянии ма териалов на величину и знак заряда частиц fl, 57— 59], однако эти данные противоречивы. Расхождение результатов объясняется сложностью явлений. Физи ческие ^свойства сепарируемых минералов весьма не постоянны, так как после дробления, измельчения, транспортирования они никогда не бывают чистыми. В связи с разнообразием свойств минералов оказа лось необходимым исследовать вопросы о влиянии конструкционных материалов (и способов их выбо ра) на качественно-количественные показатели про цесса сепарации.
Влияние этого фактора изучалось на эксперимен тальной установке (см. рис. 15). На стальной бара бан последовательно насаживались цилиндрические поверхности (рубашки) из белой жести, латуни, алю миния, меди и других материалов. Исходный мате риал нагревался до 20, 100, 200 и 300° С, а окружаю щая среда— до 20° С. Средние выходы удерживае мых фракций в зависимости от их температуры при поверхностях барабана из разных материалов и его скорости вращения 0,35 м/с показаны на рис. 22. Крупность питания 0—5 мм.
72
а |
ö |
Рис. 22. Средние выходы удерживаемых фракции в зависимо сти от температуры руды и материала поверхности барабана:
а — с т а л ь м а р к и С т . 3; б — б е л а я ж е с т ь ; в — л а т у н ь , г — а л ю м и н и и ; / — к в а р ц ; 2 — б а р и т ; 3 — м а г н е т и т ; ‘і — г е м а т и т ; 5 — п и р и т ; 6 — п о л е в о й ш п а т ; 7 — с п о д у м е н ; 5 — а с б е с т м а р к и 7-520
Установлено, что выход удерживаемой фракции кварца иа стальной поверхности примерно в два раза выше, чем на латунной и алюминиевой, и в полтора раза больше, чем иа поверхности из белой жести. С увеличением температуры нагрева выход удержи ваемой фракции барита на стальной поверхности зна чительно больше, чем на медной и алюминиевой. Ана логичные зависимости наблюдаются при сепарации полевого шпата и асбеста. Выходы удерживаемых фракций магнетита и гематита соответственно боль ше на поверхностях из стали марки Ст. 3 и белой жести. Выход удерживаемой фракции джеспилита на медной поверхности значительно больше, чем на стальной или на поверхности из белой жести.
Средние выходы удерживаемых фракций различ ных материалов в зависимости от температуры их нагрева, материала поверхности барабана и скорости его вращения приведены в табл. 2. Средние выходы удерживаемых фракций углей н нх ингредиентов в зависимости от материала поверхности барабана при
73
|
|
СО »— |
to |
|
|
о о |
|
|
н |
О О О |
|
|
(й |
|
|
оэ — |
тэ я |
t o t o |
со |
-5 й) Q |
СЛ 45- О |
||
o o t o |
О - *о |
||
О О О |
а |
То 00 со |
|
|
^ч |
||
|
|
о о |
То |
сл сл сл
4 4 ^ 4 ^
►F» 0 5 О
Т о О О
со о сл со сл оо
4^ |
О ) О |
|
5 , 1 |
1 , 1 |
0 , 1 |
О |
05 05 |
|
4*. Ф*. О |
||
0 5 0 |
05 |
— — О
05 0 5 05 •*•4 СО 4s«
СП 00 V
— о
СП 05 СЛ
•<1 N5 О
ІО 00 о
— со о
0 5 СО Ю СЛ —4 ОО
м Т о V
05 со О
45>* 4^ 4^
— tO -4
То 05 05
О о —
средний |
|
|
|
выход, % |
/*ч |
|
|
|
|
а |
|
|
|
а |
|
относи |
|
■о |
|
|
|
|
|
тельный |
|
|
|
выход |
|
|
|
средний |
|
|
|
выход, |
% |
S |
|
|
|
а |
|
|
|
ч |
|
относи |
|
гэ |
|
|
ч |
|
|
тельный |
ч |
|
|
выход |
|
|
|
средний |
% |
га |
|
выход, |
|
||
|
|
-1 |
|
относи |
|
§ |
|
тельный |
ч |
Я |
|
выход |
|
|
о |
|
|
а |
|
|
|
|
га |
|
|
|
X |
средний |
|
о |
|
выход, |
% |
01 |
£3 |
|
|
В* |
|
|
|
а |
U) |
относи |
|
ч |
|
|
с \ |
||
тельный |
|
||
|
га |
||
выход |
|
|
ь |
|
|
о |
|
средний |
|
* |
|
|
о |
||
выход, |
% |
Я |
з |
|
|
S |
|
относи |
|
ч |
|
тельный |
|
|
|
выход |
|
|
|
средний |
Я |
|
|
о |
|
||
выход, |
% |
га |
|
|
|
§ |
|
относи |
Е |
|
|
тельный |
а |
|
|
выход |
|
а |
|
|
ч |
|
|
средний |
> |
|
|
о |
|
||
выход, |
% |
га |
|
СЛ |
|
||
|
|
q |
|
относи |
-4 |
|
|
тельный |
сл |
|
|
выход |
|
to |
|
|
|
о |
|
a
О
О
ь
*
0)
П>
•Ч
и
ѴО
со to со со 0 5 —
0 ^ . 0 5
со о То
СЛ Сл 4*- - 4 — 0
СО to - 4
— О О
со со to о о сл
4^ сл СО
СПТо о
4^ СЛ СЛ
05 -4 О
0 0 0 5 V
о То —
СО СЛ Ф- 05 -4 СО
CD 0 5 0 5
о— То
ф. Ф- Ф*
ОО Ф- О
мо о Ѵ
То — о
со со со сл сл —
V j t o o
— — о
Тем пература,
" С
средний |
|
то |
|
выход, % |
А |
|
|
а |
|
||
|
|
о |
|
относи |
|
га |
|
тельный |
|
|
|
выход |
|
|
|
средний |
|
|
|
выход, % |
Я |
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
относн- |
|
•о |
|
тель ный |
я |
|
|
выход |
|
|
|
средний |
|
|
|
выход, % |
S |
|
|
|
|
а |
|
|
|
ч |
|
относи |
|
о |
|
|
ч |
|
|
тельный |
н |
|
|
выход |
|
|
|
средний |
|
п |
|
вы ход, |
% |
|
|
л |
а |
||
|
|
g |
|
|
|
а |
а |
относи |
|
ч |
|
|
ч |
Г5 |
|
тельный |
•о |
||
|
х |
||
выход |
|
|
о |
|
|
|
q |
средний |
|
|
с* |
|
|
Ьі |
|
выход, |
% |
|
|
относи |
|
ч |
а |
тельный |
25 |
||
выход |
|
|
|
средний |
|
|
|
выход, |
% |
сл |
|
|
|
а |
|
относи |
|
5 |
|
|
ч |
|
|
тельный |
|
|
|
выход |
|
|
|
средний |
я |
|
|
о |
|
||
выход, |
% |
ъ |
|
га |
|
||
|
|
8 |
|
относи |
|
£ |
|
тельный |
а |
|
|
выход |
|
а |
|
|
ч |
|
|
средний |
> |
|
|
8ч |
|
||
выход, |
% |
о |
|
|
|
9 |
|
относи |
-4 |
|
|
СЛ |
|
||
тельный |
|
||
to |
|
||
выход |
|
о |
|
зависимости в продуктов различных фракций удерживаемых выходы Средние барабана поверхности материала и нагрева температуры их от
300 |
о |
О |
|
о |
to |
41,4 |
4^ |
со |
t o |
V |
|
|
- 4 |
|
СО |
СП |
о |
51,7 |
о |
45- |
00 |
to |
|
|
о |
0 5 |
- |
со |
|
|
О |
|
34,0 |
со |
to |
СО |
ъ > |
|
|
4*. |
СЛ |
со |
V |
о |
29,2 |
О |
to |
|
4*> |
4*. |
|
О |
|
О |
V |
V |
37,6 |
4^ |
со |
СО |
О |
|
|
00 |
4^ |
- |
|
|
|
V |
О |
СЛ |
СЛ |
СЛ |
СО |
о> |
00 |
4^ |
о |
00 |
|
о |
о |
44,8 |
4 * |
со |
4И» |
05 |
|
|
|
- 4 |
|
г |
|
t o |
|
О |
Ч
а
В
л
Ow
ч
ч* с:
ср е д н и й в ы х о д , %
Я
ш
о т н о с и |
■ о |
|
р |
те л ь н ы й
вы х о д
ср ед н и й |
|
|
|
|
в ы х о д , |
% |
3 |
|
|
|
|
W |
|
|
о т н о с и |
|
* |
|
|
|
ч |
|
||
т е л ь н ы й |
X |
|
||
ч |
|
|||
в ы х о д |
|
|
|
|
с р е д н и й . |
|
|
||
в ы х о д , |
% |
|-1 |
|
|
|
|
СВ |
|
|
|
|
O' |
|
|
о тн о с и |
|
tu |
|
|
|
ч |
|
||
т е л ь н ы й |
X |
|
||
ч |
3 |
|||
в ы х о д |
|
|
о |
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
•V |
|
ср е д н и й |
|
|
X |
|
% |
|
о |
||
в ы х о д , |
|
о |
||
|
|
3 |
ч |
|
|
|
сг |
||
|
|
X |
||
о тн о с и |
|
•о |
W |
|
|
ч |
|||
т е л ь н ы й |
tu |
|||
|
||||
в ы х о д |
|
|
Ь |
|
|
|
О |
||
|
|
|
к |
|
|
|
|
S |
|
|
|
|
X |
|
с р е д н и й |
|
|
X |
|
|
|
я |
||
в ы х о д , |
% |
|
||
01 |
|
|||
|
|
|
||
|
|
м |
|
|
о т н о с и |
|
Ч |
|
|
т е л ь н ы й |
|
|
||
в ы х о д |
|
|
|
|
ср ед н и й |
|
з |
|
|
|
о |
|
||
в ы х о д , |
% |
ь |
|
|
со |
|
|||
|
|
ю |
|
|
|
|
о |
|
|
о т н о с и |
|
Е |
|
|
т е л ь н ы й |
|
|||
X |
|
|||
в ы х о д |
|
ь> |
|
|
|
н |
|
||
ср е д н и й |
> |
|
||
п |
|
|||
в ы х о д , |
% |
о\ |
|
|
|
|
(В |
|
|
|
|
q |
|
|
о т н о с и |
|
-ч |
|
|
т е л ь н ы й |
СЛ |
|
||
в ы х о д |
|
to |
|
|
|
о |
|
X
тэ
о
)э
о
ь
*
05
S
<х>
нед
о\ fa
to
з |
О |
20 |
оо |
||
|
О |
|
- 4 |
- 4 |
С5 |
О |
О |
0 5 |
СО |
V |
О |
-
-о
- 4 |
- 4 |
0 5 |
О |
45- |
- 4 |
■ О |
00 |
00 |
|
- |
|
|
|
О |
- 4 |
05 |
0 5 |
t o |
СЛ |
СО |
СЛ |
00 |
- 4 |
— |
о |
О |
СП |
05 |
СЛ |
СО |
о |
О) |
05 |
со |
00 |
- |
|
|
|
7 - |
О |
05 |
Сл |
СЛ |
СЛ |
—4 |
to |
t o |
О |
со |
|
- |
|
t o |
|
о |
0 5 |
05 |
4». |
СО |
^4 |
00 |
V |
V |
4 - |
со |
V |
О |
05 |
0 5 |
СЛ |
t o |
СЛ |
|
V |
4=- |
V |
- |
|
|
|
|
О |
£ |
4 - |
4*» |
|
О |
|
05 |
00 |
V |
О |
О |
о |
Т е м п е р а т у р а , |
|
° С |
|
с р е д н и й |
■ да |
в ы х о д , |
% о |
|
3 |
о т н о с и |
Ja |
V- |
|
т е л ь н ы й |
ТВ |
в ы х о д |
я |
ср е д н и й |
|
в ы х о д , |
% |
|
Я |
|
о |
о т н о с и |
•о |
|
Р |
те л ь н ы й
вы х о д
ср е д н и й |
|
|
|
|
в ы х о д , |
% |
3 |
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
”1 |
|
|
о т н о с и |
|
(В |
|
|
|
ч |
|
||
т е л ь н ы й |
X |
|
||
н |
|
|||
в ы х о д |
|
|
|
|
ср е д н и й |
|
|
в о П |
|
|
■-1 |
р е |
||
в ы х о д , |
% |
|||
о |
х |
|||
|
|
S |
н |
|
о тн о с и |
|
ч |
с о |
|
|
ч |
ь т |
||
т е л ь н ы й |
||||
|
з и |
|||
в ы х о д |
|
|
||
ср е д н и й |
|
|
л а т с |
|
|
|
и |
||
в ы х о д , |
% |
3 |
||
м |
||||
|
|
X |
ик р а |
|
о т н о с и |
|
ч |
||
т е л ь н ы й |
|
т С |
||
в ы х о д |
|
|
||
|
|
|
. |
|
с р е д н и й |
|
|
||
в ы х о д , |
% |
01 |
|
|
|
|
|
||
|
|
ш |
|
|
о т н о с и |
|
X |
|
|
|
|
ч |
|
те л ь н ы й
вы х о д
с р е д н и й |
|
' 3 |
|
о |
|
в ы х о д , |
% |
ь |
л> |
||
|
|
о |
|
|
о |
о т н о с и |
|
Е |
т е л ь н ы й |
|
|
|
а |
|
в ы х о д |
|
а |
|
ч |
|
|
|
|
с р е д н и й |
|
> |
в ы х о д , |
% |
о |
сѵ |
||
|
|
(В |
|
|
о |
о тн о с и |
|
-ч |
т е л ь н ы й |
|
сл |
в ы х о д |
|
to |
|
|
о |
я
•а
о
Ja
о
и
а>
со
ч
ед
Сѵ
ь
to
температуре материала 20° С и скорости вращения барабана 0,4 м/с приведены в табл. 3.
|
|
Т а б л и ц а 3 |
С р е д н и е в ы х о д ы у д е р ж и в а е м ы х ф р а к ц и й у г л я |
и и н г р е д и е н т о в |
|
. |
в з а в и с и м о с т и о т м а т е р и а л а п о в е р х н о с т и |
б а р а б а н а |
Материал
поверхно сти
барабаня
Ла т у н ь
Ст а л ь
ма р к и
Ст . 3
У голь |
Вптрено- |
||
|
|
кларен |
|
средний выход, % |
относи тельный выход |
средний выход, % |
относи тельный выход |
1 |
|
|
|
4 7 , 0 |
1 , о |
3 6 , 0 |
1 , 0 |
6 5 , 3 |
1 , 4 |
5 6 , 8 |
1 , 6 |
Вптрен
и а |
ОТНОСИ- тельный выход |
I#йГ * |
|
схЗ |
|
|
1 1 1 |
3 1 , 2 |
1 , 0 |
6 1 , 2 |
2 , 0 |
|
Дю реи |
Фюзеи |
||
о |
а |
ОТНОСИ* тельный выход |
средний выход, % |
относи тельный выход |
о |
* |
|
|
|
а. л |
|
|
|
|
|
|
1 1 1 |
1 |
|
2 8 , 0 |
1 , 0 |
3 4 , 8 |
1 , 8 |
|
5 8 , 0 |
2 , 1 |
6 0 , 5 |
1 , 7 |
Показано (см. табл. 2 и 3), что выходы удержи ваемых фракций почти всех исследованных материа лов при поверхности барабана из стали и белой же сти в 1,5—2 раза выше, чем при латунной и алюми ниевой поверхностях.
Выходы удерживаемых фракций углей и их ингре диентов при стальной поверхности барабана в 1,5— 2 раза больше, чем при латунной. Следует отметить, что выходы удерживаемых фракций углей при латун ной и стальной поверхностях превышают выходы удерживаемых фракций петрографических ингреди ентов.
Важное значение в увеличении сил адгезии имеет материал подложки и степень ее обработки (шерохо ватость). Шероховатость подложки практически не влияет на адгезию малых частиц (менее 5 мкм). Они, независимо от скорости отрыва, почти все удержи ваются на подложке, так как благодаря шероховато сти частицы соприкасаются с ней в нескольких ме стах (см. рис. 5, в ).
На стальных шлифованных поверхностях (пример но 10-й класс чистоты) проявляются микровыступы [60], что уменьшает площадь контакта, а следователь но, и адгезию. Для более грубых поверхностей (6— 8-й класс чистоты), при которых проявляются макро выступы, площадь контакта частиц с подложкой
76
увеличивается, в результате чего возрастают сила адгезии и выход удерживаемой фракций. Так как при длительной эксплуатации сепаратора поверхность подложки покрывается продольными штрихами, то при направлении движения частиц вдоль .этих штри хов можно ожидать увеличения площади соприкос новения их с подложкой, что позволяет обрабатывать частицы различной формы. Установлено, что при се парации более твердых частиц (кварц, касситерит и др.) выход удерживаемой фракции увеличивается.
3. ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ БАРАБАНА НА ПРОЦЕСС СЕПАРАЦИИ
Частота вращения барабана сепаратора обуслов ливает действие центробежной силы на процесс трибоадгезионной сепарации. >С увеличением линей ной скорости вращения барабана и его диаметра центробежные силы существенно влияют на частицу, находящуюся на поверхности барабана. С увеличе нием размера частиц заметно уменьшаются силы адгезии их к поверхности барабана, так как с увели чением массы частиц увеличивается сила их отрыва. На силу адгезии влияют также аэродинамические условия рабочей среды.
Перед попаданием на поверхность барабана ча стицы сепарируемого материала приобретают началь ную скорость за счет инерции, сообщенной им при движении по вибролотку. Действие силы тяжести ча стицы и сил инерции приводит к тому, что частица (перед попаданием ее на барабан) движется по до вольно сложной траектории. Направление скорости движения частиц порошка будет совпадать с направ лением вращения барабана. Установлено [47], что при вращении барабана вокруг него образуется воздуш ный поток, направление которого совпадает с на правлением вращения барабана. Эпюра распределе ния скоростей воздушного потока в рабочем объеме сепаратора, по-видимому, будет меняться по экспо ненциальному закону в сторону уменьшения от на чальной скорости в точке на поверхности барабана до нуля в рабочей зоне сепаратора. В пограничном слое (у поверхности барабана) скорость воздушного
77
Потока можно считать равной линейной скорости вра щения барабана.
Таким образом, на поверхности барабана на ча стицу будет действовать суммарная скорость (на чальная скорость частицы плюс линейная скорость вращения барабана); в нашем случае она составляет около 1 м/с. Для уменьшения числа отскакивающих частиц и увеличения рабочей поверхности барабана нижний край вибролотка смещался на 40—55 мм от вертикальной оси барабана в сторону, противополож ную его вращению.
В работе [22] на примере стеклянных частиц ша рообразной формы размером до 30 мкм показано, что отскок их от стальной поверхности наблюдается при скоростях около 13 м/с и расположении поверхности перпендикулярно направлению запыленного потока. Скорости эти значительно выше скоростей, принятых в трибоадгезионных сепараторах. Предложенные на ми схема и скорость перемещения частиц способ ствуют удержанию их на поверхности барабана.
Так как при движении частиц от края лотка до поверхности барабана и в начальный момент попа дания их на поверхность последнего скорость пере мещения частиц относительно воздушного потока ба рабана больше скорости потока, осаждение и адгезия частиц мельче 15 мкм (нижний размер частиц, выде ляемых при сепарации) будут подчиняться закону Стокса и характеризоваться числом Рейнольдса Re
[61]. Для частиц указанной |
крупности R e ^ l. |
В на |
|||
шем случае |
|
|
|
|
|
Де = |
100.15 ■10-4 |
• 1,29 • ІО-3 |
1,0. |
(25) |
|
18,10,-5 |
|||||
|
|
|
Как видим, для принятых условий формула Сток са справедлива. Рассматривая аэродинамические силы, действующие на частицу, находящуюся на по верхности вращающегося барабана, можно предпо ложить (не учитывая силы адгезии), что частица бу дет также вращаться в сторону, противоположную направлению вращения барабана.
Согласно теории воздушной сепарации и пневмо транспорта (61], на частицу, находящуюся на непо движной поверхности, действует подъемная сила об
78