Тема 4. Обогащение по упругости

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 6

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Обогащение с использованием различий в упругости компонентов основано на взаимодействии разделяемых частиц с рабочей поверхностью сепаратора, имеющей постоянные свойства. В качестве такой поверхности чаще всего выступает плита, а эффект взаимодействия проявляется при соударениях частиц с плитой. Для ударного взаимодействия требуется сообщение соударяющимся телом определенной кинетической энергии, т.е. скорости. Это условия выполняется в среде с малой плотностью и вязкостью. В практике такой средой является воздушная.

Разделение по упругости объясняют с позиции классической теории удара, при этом рассматривают удар частицы идеализированной формы (шара) о горизонтально или наклонно установленную плиту (рис.Рисунок 7).

Выделяют следующие фазы процесса:

- движение частицы к плите;

- удар частицы о плиту и смятие частицы и плиты при ударе;

- восстановление формы частицы и плиты и сообщение кинетической энергии частице;

- движение частицы от плиты.

Рисунок 7 – Траектория движения частицы при отражении ее от горизонтальной плоскости.

Движение частицы к плите может быть организовано путем свободного падения с заданной высоты. При свободном падении направление движения частиц определено, запасаемая энергия дозируется изменением высоты падения. В момент касания о плиту частица достигает скорости u₁.

Вторая фаза длится от момента касания частицы о плиту до момента падения скорости частицы при ударе до нуля. При этом как частица так и плита испытывают как упругие, так и пластические деформации. Смятие происходит до тех пор, пока действующая сила превышает силу, с которой частица воздействует на плиту, носит импульсный характер и при достижении скорости, равной нулю, становится равной весу частицы, то наступает момент, когда силы упругой деформации превышают силу тяжести, действующую на частицу. Этот момент и является началом третьей фазы.

Восстановление формы частицы и плиты идет за счет упругих деформаций. В конце третьей фазы частица приобретает скорость, равную u₂, и отрывается от плиты. При прямом центральном ударе частицы о горизонтальную плиту вектор скорости u₂ прямо противоположен вектору скорости u₁.

Отношение k_в=u₂/u₁ получило название коэффициента восстановления скорости. Принимая, что сообщение частице скорости осуществлялось за счет свободного падения с высоты h₁ и что подъем частицы над плитой определяется скоростью частицы в момент отрыва от плиты, то:

;

,

где h₁ - высота сбрасывания частицы на плиту;

h₂ – высота подъема частицы над плитой;

g - ускорение свободного падения.

Тогда

(5)

В зависимости от физических свойств разделяемых компонентов к_в может изменяться от 1 до 0.

Разделение частиц по упругости применяется при обогащении строительных материалов (щебня и гравия для производства бетона высоких марок).

4.1 Аппараты для обогащения по упругости

Различия в коэффициентах восстановления скорости компо­нентов полезного ископаемого при прямом центральном ударе частиц о разделяющую поверхность использовано в вибрационном сепараторе (рис.Рисунок 8). Сепаратор представляет собой трехсекционный короб, днище центральной части которого выполне­но из упругой сетки 5, играющей роль разделяющей поверхно­сти. Над центральной секцией короба установлен уголковый от­ражатель 1. При сообщении вибраций сепаратору и подаче пи­тания на упругую сетку куски 2, имеющие большую упругость, достигают уголкового отражателя и, отражаясь от него, попа­дают в приемники 4. Куски 3 полезного ископаемого, имеющие малую упругость, поднимаются на меньшую высоту и, не до­стигая уголкового отражателя 1, остаются в центральной сек­ции сепаратора и разгружаются на сходе с нее. Результаты се­парации зависят не только от взаимодействия кусков с упругой сеткой, но и с уголковым отражателем.

Рисунок 8– Схема вибрационного сепаратора с подвижной поверхностью

Другой вариант использования эффектов ударного взаимо­действия частиц полезного ископаемого с плитой получают при сбрасывании их с некоторой высоты на наклонно установленную плоскость (рис.Рисунок 9).

Рисунок 9 – Схема сепаратора с неподвижной рабочей поверхностью. 1 – бункер; 2 – вибропитатель; 3 – плита; 4, 6 – частицы; 5 – приемники продуктов разделения

При этом частицы большей упругости получают большую скорость, движутся по более пологой траек­тории и пролетают большее расстояние, а частицы с понижен­ной упругостью получают меньшую скорость, движутся по кру­той траектории и падают ближе от точки соударения.

Зависимость дальности отскока частиц крупностью 20 мм от прочности материала (по Н. К. Тимченко) приведена в таблице

Таблица 1.

Таблица 1 – Дальность отскока

В этом сепараторе исходный материал с бункера 1 по вибропитателю 2 монослоем подают на плиту 3, отражаясь от которой, частицы 4 и 6 попадают в приемники продуктов раз­деления 5.

Низкое качество продуктов разделения вынуждает промпродукт каждой операции возвращать в начало процесса. Пере­чистка хвостов первой операции обогащения позволяет доизвлечь гравий.