WYKŁAD 3

WUT Mining Engineering

WUT Mining Engineering

Technologia klasyfikacji

Technologia klasyfikacji

ziarnowej

ziarnowej

Analizy granulometryczne

Analizy granulometryczne

Podstawy procesów klasyfikacji.

Podstawy procesów klasyfikacji.

Klasyfikacja mechaniczna

Klasyfikacja mechaniczna

i hydraulicza

i hydraulicza

Urządzenia do klasyfikacji

Urządzenia do klasyfikacji

1

m 10m 100m 1000m 1cm 10cm

1

10

100

1 000

10 000

100 000

Wielkość ziarna,

m

Klasyfikacja hydrauliczna

Hydrocyklony

(węgiel)

Stoły koncentracyjne

Kolor, postać

Wielkość ziarn

Gęstość (ciecze ciężkie)

Stoły szlamowe

Płuczki strumieniowe, stożki Reicherta

Gęstość i wilkość ziarn

Separator Bartles-Mozley

Separatory wirówkowe

Flotacja

(węgiel)

Flokulacja selektywna

Mokra separacja magnetyczna LI

Mokra separacja magnetyczna HI (wysokie natężenie)

Sucha separacja magnetyczna LI

Separatory strumieniowo-zwojowe

Sortowanie (przebieranie)

Hydrocyklony

Separatory głębokie Separatory płytkie

(rudy)

Stoły powietrzne

(węgiel)

Wychwytywanie

Przewodnictwo elektrycz.

Osadazarki

węgiel

Mokre Przesiewanie Suche

własności powierzchniowe

podatność magnetyczna

Separacja elektryczna

węgiel

Rozpuszczalność

Sep. taśmowy Bartles

os. promieniowe

Klasyfikacja

Klasyfikacja



Klas

Klas

ą

ą

ziarnow

ziarnow

ą

ą

nazywamy zbiór ziarn, których

nazywamy zbiór ziarn, których

wielko

wielko

ść

ść

zawiera si

zawiera si

ę

ę

w pewnych, z góry zadanych

w pewnych, z góry zadanych

granicach (np. d

granicach (np. d

0

0

< d < d

< d < d

1

1

). Klasyfikacja jest operacj

). Klasyfikacja jest operacj

ą

ą

rozdzielania zbioru ziarn wed

rozdzielania zbioru ziarn wed

ł

ł

ug ich wielko

ug ich wielko

ś

ś

ci,

ci,

zgodnie z uprzednim podzia

zgodnie z uprzednim podzia

ł

ł

em rozdzielanego zbioru

em rozdzielanego zbioru

ziarn nadawy na klasy ziarnowe.

ziarn nadawy na klasy ziarnowe.



Wyró

Wyró

ż

ż

nione w nadawie klasy ziarnowe

nione w nadawie klasy ziarnowe

nazywamy sk

nazywamy sk

ł

ł

adnikami nadawy, a klasy

adnikami nadawy, a klasy

ziarnowe uzyskane w wyniku klasyfikacji –

ziarnowe uzyskane w wyniku klasyfikacji –

produktami operacji klasyfikacji. Pojedyncza

produktami operacji klasyfikacji. Pojedyncza

operacja klasyfikacji dzieli zawsze zbiór

operacja klasyfikacji dzieli zawsze zbiór

ziarn na dwa produkty.

ziarn na dwa produkty.



Idealnym procesem rozdzia

Idealnym procesem rozdzia

ł

ł

u jest taki

u jest taki

proces, w którym

proces, w którym

ż

ż

adna cz

adna cz

ęść

ęść

dowolnego

dowolnego

sk

sk

ł

ł

adnika

nadawy

nie

znajdzie

si

adnika

nadawy

nie

znajdzie

si

ę

ę

równocze

równocze

ś

ś

nie w obu produktach.

nie w obu produktach.



Realne procesy klasyfikacji nie s

Realne procesy klasyfikacji nie s

ą

ą

idealne i jeden lub oba produkty mogą

idealne i jeden lub oba produkty mogą

by

by

ć

ć

zanieczyszczone ziarnami

zanieczyszczone ziarnami

nieodpowiednimi dla danych klas

nieodpowiednimi dla danych klas

ziarnowych. Stopie

ziarnowych. Stopie

ń

ń

zanieczyszczenia

zanieczyszczenia

produktów mo

produktów mo

ż

ż

e by

e by

ć

ć

rozpoznawany

rozpoznawany

wielko

wielko

ś

ś

ci

ci

ą

ą

ziarna kontrolnego d

ziarna kontrolnego d

k

k

Np. przy rozdziale na dwie klasy

Np. przy rozdziale na dwie klasy

ziarnowe:

ziarnowe:

1. d

1. d

min

min

- d

- d

k

k

2. d

2. d

k

k

- d

- d

max

max

Miary dok

Miary dok

ł

ł

adno

adno

ś

ś

ci rozdzia

ci rozdzia

ł

ł

u

u

Model i wynik

Model i wynik

nieidealnej operacji

nieidealnej operacji

klasyfikacji

klasyfikacji

ij

j

i

q







0

Q

Niech zbiór

Niech zbiór

ziarn nadawy {d

ziarn nadawy {d

0

0

}

}

o masie Q

o masie Q

0

0

i

i

rozk

rozk

ł

ł

adzie

adzie

wielko

wielko

ś

ś

ci ziarn

ci ziarn

F

F

0

0

(d) rozdzielony

(d) rozdzielony

jest w wyniku

jest w wyniku

operacji

operacji

klasyfikacji na

klasyfikacji na

dwa podzbiory

dwa podzbiory

{d

{d

1

1

} i {d

} i {d

2

2

}, a

}, a

sk

sk

ł

ł

ad ziarnowy

ad ziarnowy

i masy

i masy

produktów

produktów

operacji wynosz

operacji wynosz

ą

ą

odpowiednio

odpowiednio

F

F

1

1

(d), Q

(d), Q

1

1

i F

i F

2

2

(d).

(d).

W wyniku

W wyniku

nieidealnego

nieidealnego

procesu

procesu

rozdzia

rozdzia

ł

ł

u

u

otrzymujemy

otrzymujemy

zawsze zbiór

zawsze zbiór

ziarn, których

ziarn, których

wymiary nale

wymiary nale

żą

żą

równocze

równocze

ś

ś

nie

nie

do obu

do obu

produktów

produktów

rozdzia

rozdzia

ł

ł

u. Na

u. Na

rysunku zbiór

rysunku zbiór

ten jest cz

ten jest cz

ęścią

ęścią

wspóln

wspóln

ą

ą

obu

obu

podzbiorów i

podzbiorów i

jest widoczny

jest widoczny

jako najmocniej

jako najmocniej

zakreskowany.

zakreskowany.

Krzywa sk

Krzywa sk

ł

ł

adu

adu

ziarnowego

ziarnowego

F

F

3

3

(d) opisuj

(d) opisuj

ą

ą

ca

ca

ten zbiór

ten zbiór

nazywa si

nazywa si

ę

ę

krzyw

krzyw

ą

ą

rozdzia

rozdzia

ł

ł

u

u

, a

, a

ziarno

ziarno

w tym zbiorze

w tym zbiorze

w 50%

w 50%

nale

nale

żą

żą

ce do

ce do

obu produktów

obu produktów

nazywa si

nazywa si

ę

ę

ziarnem

ziarnem

podzia

podzia

ł

ł

owym

owym

Powszechnie stosuje się

Powszechnie stosuje się

następujące miary dokładności

następujące miary dokładności

rozdziału:

rozdziału:

gdzie; d

gdzie; d

25

25

i d

i d

75

75

- 25 i 75%-towe ziarna

- 25 i 75%-towe ziarna

krzywej rozdziału

krzywej rozdziału

75

25

d

d





2

d

d

E

25

75





określa ono przedział wartości d

określa ono przedział wartości d

50

50

– E

– E

p.

p.

, d

, d

50

50

+ E

+ E

p.

p.

,

,

który pokrywa 50% przedziału wartości należących

który pokrywa 50% przedziału wartości należących

do krzywej rozdziału, tzn:

do krzywej rozdziału, tzn:

F

F

3

3

(d

(d

50

50

+ E

+ E

p

p

) – F

) – F

3

3

(d

(d

50

50

– E

– E

p

p

) = 0,5

) = 0,5

współczynnik ostrości rozdziału:

współczynnik ostrości rozdziału:

rozproszenie prawdopodobne:

rozproszenie prawdopodobne:

Zakresy stosowalności metod

Zakresy stosowalności metod

klasyfikacji

klasyfikacji

Przesiewanie

Przesiewanie

Q

N

=8,60 Mg/h, F

0

(d)

Q

G

=2,76 Mg/h, F

2

(d)



G

=32,09%

Q

D

=5,84 Mg/h, F

1

(d)



D

=67,91%

nadawa

produkt górny

(gruboziarnisty)

> 5 mm

produkt dolny

(drobnoziarnisty)

< 5 mm

 5mm

nadawa

P1

P2

P3

Główne części i zespoły przesiewacza

Główne części i zespoły przesiewacza

Podział przesiewaczy

Podział przesiewaczy

wibracyjne

wahadłowe

z bezpośrednim

wzbudzaniem sit

płaskie

bębnowe

Sitowe

Rusztowe

nieruchome ruchone

wahadłowe

obrotowe

wibracyjne

odśrodkowe

obrotowe

grawitacyjne

rezonansowe

nadrezonan-

sowe

Powierzchnie robocze przesiewaczy

Powierzchnie robocze przesiewaczy

Struktura:

Struktura:

Wykonanie

Wykonanie

:

:

sk

ła

d

a

n

e

p

le

ci

o

n

e

i

tk

a

n

e

h

a

rf

o

w

e

o

d

le

w

a

n

e

p

rz

e

b

ija

n

e

Ruszty

rusztowa

składane

kratowa

lita

Sita

Przesiewacz rusztowy

Przesiewacz rusztowy

Przesiewacz sitowy

Przesiewacz sitowy

Główne typy przesiewaczy

Główne typy przesiewaczy

Układ posobny sit

Układ posobny sit

Układ mieszany sit: nadsobny i posobny

Układ mieszany sit: nadsobny i posobny

Przesiewanie w układzie rozdrabniania

Przesiewanie w układzie rozdrabniania

a) przesiewanie wstępne

a) przesiewanie wstępne

b) przesiewanie kontrolne

b) przesiewanie kontrolne

c) przesiewanie w obiegu rozdrabniania

c) przesiewanie w obiegu rozdrabniania

Wydajność transportowa

Wydajność transportowa

przesiewania

przesiewania

- jest to ilość materiału jaka może przejść po

- jest to ilość materiału jaka może przejść po

powierzchni przesiewacza w jednostce czasu,

powierzchni przesiewacza w jednostce czasu,

uwzględnia parametry konstrukcyjne i ruchowe

uwzględnia parametry konstrukcyjne i ruchowe

przesiewacza jako przenośnika:

przesiewacza jako przenośnika:

Q

Q

t

t

=3,6·

=3,6·

v

v

·B·H

·B·H

p

p

·

·





nas

nas

,

,

Mg/h

Mg/h

gdzie:

gdzie:

v -

v -

prędkość średnia ruchu postępowego materiału

prędkość średnia ruchu postępowego materiału

wzdłuż

wzdłuż

sita, m

sita, m

/

/

s

s

B

B

-

-

szerokość użyteczna sita, m

szerokość użyteczna sita, m

H

H

p

p

-

-

grubość średnia warstwy materiału na sicie w

grubość średnia warstwy materiału na sicie w

miejscu

miejscu

doprowadzenia nadawy, m

doprowadzenia nadawy, m





nas

nas

-

-

(

(





0

0

)

)

gęstość nasypowa (objętościowa)

gęstość nasypowa (objętościowa)

materiału w

materiału w

warstwie znajdującej się na sicie, kg

warstwie znajdującej się na sicie, kg

·

·

m

m

-3

-3

Wydajność przesiewania

Wydajność przesiewania

(technologiczna, skuteczna )

(technologiczna, skuteczna )

- jest to ilość materiału (ziarn) wydzielonych do

- jest to ilość materiału (ziarn) wydzielonych do

produktu dolnego w jednostce czasu z

produktu dolnego w jednostce czasu z

uwzględnieniem

uwzględnieniem

skuteczności przesiewania

skuteczności przesiewania

E

E

z

z

(wydzielenia klasy podsitowej

(wydzielenia klasy podsitowej

0-d

0-d

s

s

). Zatem jest to

). Zatem jest to

taka wydajność, przy której skuteczność wydzielenia

taka wydajność, przy której skuteczność wydzielenia

klasy podsitowej z nadawy jest nie mniejsza od:

klasy podsitowej z nadawy jest nie mniejsza od:

Q=

Q=

E

E

z

z

·F

·F

(

(

d

d

s

s

)

)

·

·

Q

Q

0

0

, E

, E

z

z

=E(0,d

=E(0,d

s

s

)

)

d

d

s

s

- średnica otworów sita,

- średnica otworów sita,

E

E

z

z

- skuteczność wydzielania

- skuteczność wydzielania

zadanek klasy

zadanek klasy

Q

Q

0

0

-

-

obciążenie sita, m

obciążenie sita, m

3

3

/h ;

/h ;

Q

Q

1

1

- wydajność produktu

- wydajność produktu

podsitowego

podsitowego

 

 

s

z

s

z

d

F

E

m

l

k

S

q

d

F

E



















1

dop

0

Q

Q

Q

gdzie:

gdzie:

E

E

z

z

=

=

E(0, d

E(0, d

s

s

), zadana skuteczność przesiewania

), zadana skuteczność przesiewania

klasy 0-d

klasy 0-d

s

s

d

d

s

s

- średnica oczka sita, m

- średnica oczka sita, m

Q

Q

0

0

- obciążenie sita, m

- obciążenie sita, m

3

3

/h

/h

Q

Q

dop

dop

- dopuszczalne obciążenie sita, m

- dopuszczalne obciążenie sita, m

3

3

/h

/h

F(d

F(d

s

s

)

)

- udział klasy (0 – d

- udział klasy (0 – d

s

s

) w nadawie

) w nadawie

S

S

-

-

powierzchnia sita, m

powierzchnia sita, m

2

2

q - wydajność jednostkowa sita, ,

q - wydajność jednostkowa sita, ,

m

m

3

3

/m

/m

2

2

h

h

k

k

- współcz. uwzględniający ilość ziarn klasy (0 – d

- współcz. uwzględniający ilość ziarn klasy (0 – d

s

s

)

)

w nadawie,

w nadawie,

, - udział klasy (0 –

, - udział klasy (0 –

) w nadawie

) w nadawie

l

l

- współczynnik uwzględniający ilość ziarn klasy d

- współczynnik uwzględniający ilość ziarn klasy d

s

s

-

-

d

d

max

max

w

w

nadawie,

nadawie,

m

m

- współczynnik dostosowujący obciążenie sita do

- współczynnik dostosowujący obciążenie sita do

żądanej

żądanej

skuteczności przesiewania,

skuteczności przesiewania,

783

783

,

,

0

0

s

s

d

d

321

321

q

q

































2

2

d

d

F

F

s

s

41

41

,

,

2

2

s

s

2

2

d

d

F

F

38

38

,

,

3

3

k

k

















































05

05

,

,

1

1

d

d

F

F

1

1

523

523

,

,

0

0

1,8

1,8

s

s





















l

l

z

13

13

,

,

0

0

E

E

m

m

5

5

,

,

2

2













2

2

d

d

s

s

Skuteczność przesiewania

Skuteczność przesiewania





b

1

b
2

b

a

1

b

a

2

a

s

2

1

d

d

d

d

b

a

d

b

1

d

,

d

E

























b

a

1

1

d

,

0

E

s















s

s

d

,

0

E

1

d

,

0

E

b

a







rzeczywista zawartość klasy produktu dolnego w nadawie

rzeczywista zawartość klasy produktu dolnego w nadawie

masa produktu dolnego przechodząca przez sito

masa produktu dolnego przechodząca przez sito

b - parametr kształtu funkcji rozkładu F(x) (składu

b - parametr kształtu funkcji rozkładu F(x) (składu

ziarnowego)

ziarnowego)

a - parametr uwzględniający warunki przesiewania, który

a - parametr uwzględniający warunki przesiewania, który

można

można

oszacować eksperymentalnie przesiewając zbiór ziarn

oszacować eksperymentalnie przesiewając zbiór ziarn

klasy (0 

klasy (0 

–

–

 d

 d

s

s

)

)

o znanym składzie ziarnowym, bowiem:

o znanym składzie ziarnowym, bowiem:

skąd:

Wzór uproszczony na

Wzór uproszczony na

wydajność przesiewania

wydajność przesiewania

wykorzystywany dla celów

wykorzystywany dla celów

projektowania:

projektowania:

Q

Q

= S

= S

·q ·k ·l

·q ·k ·l

q -

q -

wydajność jednostkowa sita, m

wydajność jednostkowa sita, m

3

3

/m

/m

2

2

h

h

powierzchni sita określona przez producenta

powierzchni sita określona przez producenta

maszyn

maszyn

S - powierzchnia sita

S - powierzchnia sita

k, l - współczynniki uwzględniające ilość ziarn

k, l - współczynniki uwzględniające ilość ziarn

klasy (0 – d

klasy (0 – d

s

s

) w nadawie, i lasy (d

) w nadawie, i lasy (d

s

s

- d

- d

max

max

)w

)w

nadawie podawane tabelarycznie lub wg

nadawie podawane tabelarycznie lub wg

podanych już wzorów

podanych już wzorów

–

–

prędkość opadania ziarna podziałowego, które

prędkość opadania ziarna podziałowego, które

ma szansę

ma szansę

trafienia zarówno do przelewu jak i wylewu

trafienia zarówno do przelewu jak i wylewu

(t

(t

poz

poz

= t

= t

pion

pion

)

)

Klasyfikacja w poziomym strumieniu

Klasyfikacja w poziomym strumieniu

u

p

h

v

p

poz

u

L

t 

v

h

t

pion



L

u

h

p





50

d

v

50

d

v

Schemat węzła technologicznego klasyfikacji.

Schemat węzła technologicznego klasyfikacji.

Ruch cząstek w strumieniu poziomym zawiesiny

Ruch cząstek w strumieniu poziomym zawiesiny

nadawa Q

1

, V

1



1

,

1

wylew

Q

3

V

3



3

,

3

przelew

Q

2

V

2



2

,

2

Klasyfikacja hydrauliczna w osadniku

szeregowym

dysza przelewowa

dysza przelewowa

króciec wlotowy

króciec wlotowy

część walcowa

część walcowa

część stożkowa

część stożkowa

dysza wylewowa

dysza wylewowa

rdzeń

rdzeń

powietrzny

powietrzny

strumień

strumień

przelewu

przelewu

strumień

strumień

wylewu

wylewu

zawiesina

zawiesina

nadawy

nadawy

Prędkości składowe

Prędkości składowe

ruchu ziarna w

ruchu ziarna w

strumieniu

strumieniu

(prędkości

(prędkości

wypadkowej)

wypadkowej)

v

v

w

w

:

:

v

v

t

t

- prędkość styczna

- prędkość styczna

v

v

r

r

- prędkość

- prędkość

promieniowa

promieniowa

v

v

z

z

- prędkość osiowa

- prędkość osiowa

Wielostadialne układy

Wielostadialne układy

klasyfikacji

klasyfikacji

z zastosowaniem

z zastosowaniem

hydrocyklonów

hydrocyklonów

Ruch ziarna w hydrocyklonie jest skutkiem

Ruch ziarna w hydrocyklonie jest skutkiem

działania dwóch sił:

działania dwóch sił:

F

F

0

0

- siły odśrodkowej powodującej przemieszczanie

- siły odśrodkowej powodującej przemieszczanie

ziarna w kierunku ścian hydrocyklonu

ziarna w kierunku ścian hydrocyklonu

F

F

w

w

- siły oporu ośrodka skierowanej w kierunku osi

- siły oporu ośrodka skierowanej w kierunku osi

hydrocyklonu,

hydrocyklonu,

które są składowymi siły wypadkowej

które są składowymi siły wypadkowej

F

F

w

w

:

:

F

F

o

o

- F

- F

w

w

= F

= F

w

w





4

d

2

r

6

d

dt

d

m

F

2

2

c

c

s

3

w





















v

v

v

2

t

v

v

- prędkość względna ziarna w zawiesinie hydrocyklonu

- prędkość względna ziarna w zawiesinie hydrocyklonu

(wypadkowa)

(wypadkowa)

d - średnica ziarna, m

d - średnica ziarna, m

r - dowolny promień hydrocyklonu

r - dowolny promień hydrocyklonu





- współczynnik oporu ziarna

- współczynnik oporu ziarna

m - masa ziarna

m - masa ziarna





p

h

r

4

r

V

18

d

c

s

w

z

0

z

50























z

z

- lepkość dynamiczna zawiesiny

- lepkość dynamiczna zawiesiny





z

z

- gęstość zawiesiny

- gęstość zawiesiny

- strumień zawiesiny (objętość na jednostkę czasu)

- strumień zawiesiny (objętość na jednostkę czasu)

r - dowolny promień hydrocyklonu

r - dowolny promień hydrocyklonu

r

r

w

w

- promień dyszy wylewowej hydrocyklonu

- promień dyszy wylewowej hydrocyklonu

h - wysokość hydrocyklonu (od krawędzi dysz wylewowej i

h - wysokość hydrocyklonu (od krawędzi dysz wylewowej i

przelewowej)

przelewowej)





p - spadek ciśnienia w hydrocyklonie

p - spadek ciśnienia w hydrocyklonie

Równanie na graniczną wielkość

Równanie na graniczną wielkość

ziarna, która może być wydzielona

ziarna, która może być wydzielona

w danym hydrocyklonie (ziarno

w danym hydrocyklonie (ziarno

podziałowe)

podziałowe)

0

0

V

V





Typowe konstrukcje hydrocyklonów

wzbogacający

klasyfikujące

klarujące

Zakresy stosowalności metod

Zakresy stosowalności metod

klasyfikacji

klasyfikacji



Sztaba K.,

Sztaba K.,

Przesiewanie

Przesiewanie

.

.

Śląskie Wydawnictwo

Śląskie Wydawnictwo

Techniczne, Katowice 1993.

Techniczne, Katowice 1993.



Banaszewski T.,

Banaszewski T.,

Przesiewacze

Przesiewacze

. Wydawnictwo

. Wydawnictwo

„Śląsk”, Katowice 1990.

„Śląsk”, Katowice 1990.



Malewski J. ,

Malewski J. ,

Przeróbka Kopalin. Zasady

Przeróbka Kopalin. Zasady

rozdrabiania i klasyfikacji

rozdrabiania i klasyfikacji

.

.

Skrypt Politechniki

Skrypt Politechniki

Wrocławskiej, Wrocław 1981.

Wrocławskiej, Wrocław 1981.



Koch R., Noworyta A.,

Koch R., Noworyta A.,

Procesy mechaniczne w

Procesy mechaniczne w

inżynierii chemicznej

inżynierii chemicznej

. WNT, Warszawa 1993

. WNT, Warszawa 1993



Nowak Z.,

Nowak Z.,

Hydrocyklony

Hydrocyklony

.

.

Wydawnictwo „Śląsk”,

Wydawnictwo „Śląsk”,

Katowice 1985.

Katowice 1985.

Literatura pomocnicza

Literatura pomocnicza