OCENA SKUTECZNOŚCI PROCESÓW PRZERÓBCZYCH Bilanse materiałowe w przeróbce kopalin

m 10m 100m 1000m 1cm 10cm

100

1 000

10 000

100 000

Wielkość ziarna,

m

Separatory strumieniowo-zwojowe

Płuczki strumieniowe, stożki Reicherta

Stoły powietrzne

(węgiel)

(rudy)

Stoły szlamowe

Stoły koncentracyjne

węgiel

Hydrocyklony

(węgiel)

Separator Bartles-Mozley

Sep. Tasmowy Bartles

Flotacja

(węgiel)

Floculacja selektywna

Mokra separacja magnetyczna LI

Mokra separacja magnetyczna HI (wysokie natężenie)

Sucha separacja magnetyczna LI

Separacja elektryczna

Wychwytywanie

Osadazarki

wêgiel

os.

promieniowe

Sortowanie (przebieranie)

Rospuszczalność

Hydrocyklony

Separatory głębokie Separatory płytkie

Przewodnictwo elektrycz.

Gęstość i wielkość ziarn

podatność magnetyczna

własności powierzchniowe

Kolor, postać

Gęstość (ciecze ciężkie)

Wielkość ziarn

Mokre Przesiewanie Suche

Klasyfikacja hydrauliczna

Klasyfikacja



Klas

ziarnow

nazywamy zbiór ziarn, których

wielko

ść

zawiera si

w pewnych, z góry zadanych

granicach (np. d

< d < d

). Klasyfikacja jest operacj

rozdzielania zbioru ziarn wed

ug ich wielko

ci,

zgodnie z uprzednim podzia

em rozdzielanego zbioru

ziarn nadawy na klasy ziarnowe.



Wyró

nione w nadawie klasy ziarnowe

nazywamy sk

adnikami nadawy, a klasy

ziarnowe uzyskane w wyniku klasyfikacji –

produktami operacji klasyfikacji. Pojedyncza

operacja klasyfikacji dzieli zawsze zbiór

ziarn na dwa produkty.



Idealnym procesem rozdzia

u jest taki

proces, w którym

adna cz

ęść

dowolnego

adnika

nadawy

nie

znajdzie

adnika

nadawy

nie

znajdzie

równocze

nie w obu produktach.



Realne procesy klasyfikacji nie s

idealne i jeden lub oba produkty mogą

zanieczyszczone ziarnami

nieodpowiednimi dla danych klas

ziarnowych. Stopie

zanieczyszczenia

produktów mo

e by

rozpoznawany

wielko

ziarna kontrolnego d

Np. przy rozdziale na dwie klasy

ziarnowe:

1. d

min

- d

2. d

- d

max

Miary dok

adno

ci rozdzia

Model i wynik

nieidealnej operacji

klasyfikacji





Niech zbiór

ziarn nadawy {d

}

o masie Q

rozk

adzie

wielko

ci ziarn

(d) rozdzielony

jest w wyniku

operacji

klasyfikacji na

dwa podzbiory

} i {d

}, a

ad ziarnowy

i masy

produktów

operacji wynosz

odpowiednio

(d), Q

i F

(d).

W wyniku

nieidealnego

procesu

rozdzia

otrzymujemy

zawsze zbiór

ziarn, których

wymiary nale

żą

równocze

nie

do obu

produktów

rozdzia

u. Na

rysunku zbiór

ten jest cz

ęścią

wspóln

obu

podzbiorów i

jest widoczny

jako najmocniej

zakreskowany.

Krzywa sk

adu

ziarnowego

(d) opisuj

ten zbiór

nazywa si

krzyw

rozdzia

, a

ziarno

w tym zbiorze

w 50%

nale

żą

ce do

obu produktów

nazywa si

ziarnem

podzia

owym

Powszechnie stosuje się

następujące miary dokładności

rozdziału:

gdzie; d

i d

- 25 i 75%-towe ziarna

krzywej rozdziału









określa ono przedział wartości d

– E

, d

+ E

który pokrywa 50% przedziału wartości należących

do krzywej rozdziału, tzn:

+ E

) – F

– E

) = 0,5

współczynnik ostrości rozdziału:

rozproszenie prawdopodobne:















0
i

Uzysk wyróżnionego składnika w

nadawie do określonego produktu

rozdziału

ilość i - składnika w j -
produkcie

ilość tegoż składnika w

nadawie









gdzie:

i – numer składnika nadawy

j – numer produktu rozdziału





1– udział i-składnika w j-produkcie





1– udział i-składnika w nadawie

– ilość, masa, objętość j-produktu oraz nadawy





Wartość uzysku wyróżnionej klasy ziarnowej w

określonym produkcie rozdziału wykorzystuje się do

obliczania współrzędnych krzywych rozdziału przy

ocenie dokładności klasyfikacji np. na

przesiewaczach czy w innych urządzeniach.

Wartość

uzysku wyróżnionej klasy ziarnowej nazywana

wówczas jest także

liczbą rozdziału

Np. dla jednego

z produktów:





















0
i

gdzie:

i – numer składnika (np. klasy ziarnowej) nadawy, j – numer

produktu

G – numer (nazwa) produktu rozdziału (np. prod. gruby „G”)





1=f(d

) – udział i-składnika w produkcie „G”





1=f(d

) – udział i-składnika w nadawie

– ilość, masa, objętość G-produktu oraz nadawy

liczby

klasa

ziarnowa

i(prawa gr.)

iśr

[g]

f(d

)=

% F(d

)=

f(d

)=

F(d

)=

rozdziału



=



/

0-0,125

0,125

0,063

0,86

0,10

0,10

0,00

0,00

0,125-0,16

0,16

0,143

21,05

2,45

2,55

0,00

0,00

0,16-0,20

0,20

0,180

105,86

12,31

14,86

6,93

2,51

2,51

6,55

0,20-0,25

0,25

0,225

206,64

24,03

38,88

23,16

8,39

10,90

11,21

0,25-0,32

0,32

0,285

181,81

21,14

60,03

44,74

16,21

27,11

24,61

0,32-0,40

0,40

0,350

112,73

13,11

73,13

44,21

16,02

43,13

39,22

0,40-0,50

0,50

0,450

98,38

11,44

84,57

54,26

19,66

62,79

55,15

0,50-0,63

0,63

0,565

66,85

7,77

92,35

45,65

16,54

79,33

68,29

0,63-0,80

0,80

0,715

33,17

3,86

96,20

26,00

9,42

88,75

78,38

0,80-1,00

1,00

0,900

32,65

3,80

100,00

31,05

11,25

100,00

95,10

nadawa

=860,00

100,00

=276,00 100,00



=32,09

nadawa

produkt górny (gruby)

liczby

klasa

ziarnowa

i(prawa gr.)

iśr

[g]

f(d

)=

% F(d

)=

f(d

)=

F(d

)=

rozdziału



=



/

0-0,125

0,125

0,063

0,86

0,10

0,10

0,86

0,15

0,15

100,00

0,125-0,16

0,16

0,143

21,05

2,45

2,55

21,05

3,60

3,75

100,00

0,16-0,20

0,20

0,180

105,86

12,31

14,86

98,93

16,94

20,69

93,45

0,20-0,25

0,25

0,225

206,64

24,03

38,88

183,48

31,42

52,11

88,79

0,25-0,32

0,32

0,285

181,81

21,14

60,03

137,07

23,47

75,58

75,39

0,32-0,40

0,40

0,350

112,73

13,11

73,13

68,52

11,73

87,31

60,78

0,40-0,50

0,50

0,450

98,38

11,44

84,57

44,12

7,55

94,87

44,85

0,50-0,63

0,63

0,565

66,85

7,77

92,35

21,20

3,63

98,50

31,71

0,63-0,80

0,80

0,715

33,17

3,86

96,20

7,17

1,23

99,73

21,62

0,80-1,00

1,00

0,900

32,65

3,80

100,00

1,60

0,27

100,00

4,90

nadawa

=860,00

100,00

=584,00 100,00



=67,91

nadawa

produkt dolny (drobny)

100

0,2

0,4

0,6

0,8

wielkość ziarna d

, d

, mm

, %

krzywa rozkładu nadawy
krz. rozkł.produktu górnego
krz.rozkł.produktu dolnego
krz. rozdziału prod.grubego
krz. rozdz. prod. drobnego





Krzywe rozkładu F(d

) nadawy, produktu górnego

(grubego G), produktu dolnego (drobnego D) oraz

krzywe rozdziału



obu tych produktów

Wydajność transportowa

przesiewania

- jest to ilość materiału jaka może przejść po

powierzchni przesiewacza w jednostce czasu,

uwzględnia parametry konstrukcyjne i ruchowe

przesiewacza jako przenośnika:

=3,6·

·B·H



nas

Mg/h

gdzie:

v -

prędkość średnia ruchu postępowego materiału

wzdłuż

sita, m

szerokość użyteczna sita, m

grubość średnia warstwy materiału na sicie w

miejscu

doprowadzenia nadawy, m



nas

gęstość nasypowa (objętościowa) materiału w

warstwie znajdującej się na sicie, kg

-3

Wydajność przesiewania

(technologiczna, skuteczna )

- jest to ilość materiału (ziarn) wydzielonych do

produktu dolnego w jednostce czasu z

uwzględnieniem

skuteczności przesiewania

(wydzielenia klasy podsitowej

0-d

). Zatem jest to

taka wydajność, przy której skuteczność wydzielenia

klasy podsitowej z nadawy jest nie mniejsza od:

·F

(

)

, E

=E(0,d

)

- średnica otworów sita,

- skuteczność wydzielania

zadanek klasy

obciążenie sita, m

/h ;

- wydajność produktu

podsitowego

 











dop

gdzie:

E(0, d

), zadana skuteczność przesiewania

klasy 0-d

- średnica oczka sita, m

- obciążenie sita, m

dop

- dopuszczalne obciążenie sita, m

F(d

)

- udział klasy (0 – d

) w nadawie

powierzchnia sita, m

q - wydajność jednostkowa sita, ,

- współcz. uwzględniający ilość ziarn klasy (0 – d

)

w nadawie,

, - udział klasy (0 –

) w nadawie

- współczynnik uwzględniający ilość ziarn klasy d

max

nadawie,

- współczynnik dostosowujący obciążenie sita do

żądanej

skuteczności przesiewania,

783

321



















523

1,8

















Skuteczność przesiewania





b
2









































rzeczywista zawartość klasy produktu dolnego w nadawie

masa produktu dolnego przechodząca przez sito

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

ziarnowego)

a - parametr uwzględniający warunki przesiewania, który

można

oszacować eksperymentalnie przesiewając zbiór ziarn

klasy (0

–

)

o znanym składzie ziarnowym, bowiem:

skąd:

Wzór uproszczony na

wydajność przesiewania

wykorzystywany dla celów

projektowania:

= S

·q ·k ·l

q -

wydajność jednostkowa sita, m

powierzchni sita określona przez producenta

maszyn

S - powierzchnia sita

k, l - współczynniki uwzględniające ilość ziarn

klasy (0 – d

) w nadawie, i lasy (d

- d

max

nadawie podawane tabelarycznie lub wg

podanych już wzorów

Ruch ziarna w hydrocyklonie jest skutkiem

działania dwóch sił:

- siły odśrodkowej powodującej przemieszczanie

ziarna w kierunku ścian hydrocyklonu

- siły oporu ośrodka skierowanej w kierunku osi

hydrocyklonu,

które są składowymi siły wypadkowej

- F

= F























- prędkość względna ziarna w zawiesinie hydrocyklonu

(wypadkowa)

d - średnica ziarna, m

r - dowolny promień hydrocyklonu



- współczynnik oporu ziarna

m - masa ziarna

























- lepkość zawiesiny



- gęstość zawiesiny

- strumień zawiesiny (objętość na jednostkę czasu)

r - dowolny promień hydrocyklonu

- promień dyszy wylewowej hydrocyklonu

h - wysokość hydrocyklonu (od krawędzi dysz wylewowej i

przelewowej)



p - spadek ciśnienia w hydrocyklonie

Równanie na graniczną wielkość

ziarna, która może być wydzielona

w danym hydrocyklonie (ziarno

podziałowe)





Sztaba K.,

Przesiewanie

Śląskie Wydawnictwo

Techniczne, Katowice 1993.



Banaszewski T.,

Przesiewacze

. Wydawnictwo

„Śląsk”, Katowice 1990.



Malewski J. ,

Przeróbka Kopalin. Zasady

rozdrabiania i klasyfikacji

Skrypt Politechniki

Wrocławskiej, Wrocław 1981.



Koch R., Noworyta A.,

Procesy mechaniczne w

inżynierii chemicznej

. WNT, Warszawa 1993



Nowak Z.,

Hydrocyklony

Wydawnictwo „Śląsk”,

Katowice 1985.

Literatura pomocnicza

Document Outline