Гидравлическая классификация песка с разделением его на фракции

где

— коэффициент вязкости, Нсек/м²;

d — диаметр частицы, м;

 — скорость падения частицы, м/сек.

 

Условие равновесия частицы

               (4) 

 где та — сила инерции частицы при ускорении, равном а.

При шарообразном теле будем иметь   ,

Тогда                                       (5)    

Согласно  формуле (1), имеем

                                       (6)

Подставляя  найденное значение т в формулу (5), получим

Разделив  левую и правую части на , получим

       (7)

Из формулы (7) устанавливаем, что с увеличением  скорости падения величина а уменьшается. Поэтому при достижении определенного значения скорости ускорение а будет равно нулю и тело будет двигаться с постоянной; скоростью. В, этом, случае будем иметь

        (8)

 

откуда конечная скорость падения частицы

          (9)

При падении  в жидкости частиц размером в 1,5 мм и более основным видом сопротивления является динамическое.

При падении  частицы равновесие сил будет иметь место при условии

       (10)

где — динамическое сопротивление частицы;

Р_ин — сила инерции частицы;

— разность масс частицы и вытесненной  ею жидкости.

Динамическое сопротивление среды, согласно квадратичному закону Ньютона о динамическом сопротивлении, равно

                                                                                                 (11)

где    с — коэффициент, зависящий от формы частицы;

 — скорость падения частицы;

 — плотность жидкости;

F — проекция частицы на горизонтальную плоскость; при частице шарообразной формы

(V — объем частицы).

Сила инерции частицы при ускорении, равном а, определяется по формуле

           (12)

Выражение можно преобразить так:

         (13)

Учитывая, что  , получим

         (14)

Подставляя  найденные значения в формулу (11), получим

         (15)

                         (16)

отсюда

         (17)

Наибольшая  конечная скорость будет при условии, а=0. Величина с для шарообразных частиц в большинстве случаев колеблется в пределах 0,33+0,4 (в среднем 0,365).

При падении  тела в воде величина . В этом случае формула (17) примет вид

          (18)

В общем виде формулу (18) можно представить в  следующем виде:

                                                         (19)

Коэффициент А принимается равным: для шарообразных частиц 41,8--42,2; для угловатых — 35,8; для продолговатых — 33,4; для пластинчатых — 22,7.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Технологическая часть

 

В результате сравнительных  испытаний выявлено, что на эффективность классификации песка  во всех классификаторах величина граничного зерна практически не влияет. Эффективность зависит от производительности  по твердому продукту и от удельного расхода воды в приемно-разделительной и классификационной камерах. Чем выше была производительность классификаторов по исходному песку и меньше удельный расход воды на  1 м³ песка, тем ниже оказывалась эффективность классификации.

Взаимная засоренность продуктов классификации в испытанных аппаратах зависело от режимов их работы.

Результаты сравнительных  испытаний классификаторов позволили  сделать вывод, что наиболее экономичным, высокопроизводительным и эффективным способом фракционирования песков для бетона является гидравлическая классификация в спиральных классификаторах.

Разделение на фракции  в этих аппаратах осуществляется на основе разности скоростей  падения в горизонтально текущей струе пульпы в условиях стесненного падения.

Спиральные классификаторы представляют собой короб 4, основной рабочей частью которого является винтовое (спиральное) устройство.

При вращении спирали 5 пульпа взмучивается, слив, содержащий мелкие частицы, отводится в нижней части короба через сливной порог 8, а крупные частицы спиралью направляются к верхнему разгрузочному окну 2. Нижний конец спирали  с помощью подъемного механизма 7 может подниматься или опускаться. При поднятии нижнего конца спирали слив получается более грубым.

Спиральные классификаторы строятся со спиралями диаметром 300-1800 мм.

Спиральные классификаторы подразделяются на два основных типа: с высоким порогом (с непогруженной спиралью) и с погруженной спиралью.

Первый устанавливают  для выделения в слив материала более 0,15мм. К  этому типу относятся классификаторы, в которых порог расположен ниже верхней кромки спирали на сливном конце.

Для выделения в слив материала менее 0,15 мм или для  увеличения производительности по сливу используют классификатор с погруженной спиралью. В классификаторах этого типа нижний конец спирали полностью погружен в пульпу, вследствие чего верхняя зона осаждения твердых частиц находится в относительном покое, что обеспечивает более четкую классификацию.

И те и другие классификаторы изготавливают односпиральными и двухспиральными и отличаются шириной корыта и производительностью при одинаковой длине.

Для повышения эффективности  классификации и отмыва  мельчайших фракций на участке спирали, находящейся  под зеркалом слива, установлены  перемешивающие лопасти.

В нерудной промышленности спиральные классификаторы  используют главным образом для обезвоживания  и выделения в слив шламов  в мокром процессе обогащения строительных песков.

Техническая характеристика спиральных классификаторов приведена в таблице 3  и  4.                                                                              

                                                                                               Таблица 3

 

Техническая характеристика односпиральных классификаторов с погру-женной спиралью

 

 

Элементы  характеристики	Типоразмеры
	1,2	1,5	2
Длина корыта в метрах	8,4	10,1	13
Угол наклона корыта в град	15	15	15
Производительность классификатора в т/сутки По сливу при диам. частиц 0,074 мм	120	367	320
По пескам	1140-2305	1550-3120	2590-5240
Мощность эл.двигателя в кВт вращения спирали	3-5	4,50-7	6,5-10
Подъема	1,7	2,8	2,8
Масса классификатора в  т	9,52	16,966	27,035

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4

 

Техническая характеристика односпиральных классификаторов с непогруженной   спиралью

Элементы характеристики	Типоразмеры
	1	1	1,2	1,5	2	2,4
Дина корыта в метрах	6,5	6,5	6,5	8,2	8,4	9,825
Угол наклона корыта в градусах	14-18	12	12	16	17	17
Производительность классификатора в т/сутки По сливу при диаметре частиц 0,148 мм	110	110	155	240	400	580
По пескам …………………………	325	650-950	1500 1600	1100 1800 2700	2500 4000 и более	6200
Мощность электродвигателя в кВт: вращения спирали………………… подъема…………………………….	7 1,7	4,5 1,7	4,5 1,7	7 1,7	14;10;7 2,8	10     2,8
Масса классификатора без  электродвигателя в т.	3,87	7,66	8,11	12,96	18,52	23,13

 

 

 

 

Для определения  производительности спирального классификатора (кг/с) по пескам можно пользоваться эмпирической формулой

Q = 100knD³,

где k — коэффициент, учитывающий угол наклона корыта классификатора;

п — частота вращения спирали, об/с;

D — диаметр спирали, м.

Значения коэффициента k, учитывающего угол наклона корыта классификатора, следующие:

Угол наклона, град     10      14     18      22       26

k . 1,09   1,05   1,0   0,83   0,72

 

Производительность  спиральных классификаторов приблизительно равна 2000 т/сутки, мощность электродвигателей для вращения до 13,5 кВт и для подъема спирали до 2,8 кВт. Эффективность классификации песков в этих машинах находится в приделах  70% .  

 

Схема спирального классификатора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Технико-экономические  показатели

 

Для оценки экономичности  и рентабельности предприятий по добыче и переработке песка пользуются некоторыми нормативными, статистическими, производственными и проектными технико-экономическими показателями.

Основными показателями являются производительность  по готовой  продукции, расходы энергетических ресурсов, качества получаемой продукции.

По результатам сравнительных  испытаний классификаторов можно сделать вывод, что наиболее экономичным, высокопроизводительным и эффективным способом фракционирования песков для бетона является гидравлическая классификация в спиральных классификаторах.

В процессе классификации (обогащения) получают готовый продукт и отходы. Эффективность фракционирования оценивают выходом годового продукта из общего количества классифицируемого материала, а также степенью извлечения готового продукта.

Выход  готового продукта подсчитывается по формуле

 

 

где          -масса обогащенного материала, кг

                -масса исходного продукта, кг

 

Выход обогащенного материала  может быть также определен по формуле