WZBOGACANIE W STRUMIENIOWYCH SEPARATORACH ZWOJOWYCH

Blaschke J.

Zrodlo: Blaschke J. "Procesy technologiczne w przerobce kopalin uzytecznych". 1987r Krakow. Wydawnictwo AGH (skrypt nr.1058).

Zastosowanie separatorów zwojowych w procesie wzbogacania mułów węglowych pozwala na skuteczne ich wzbogacanie i odsiarczanie. Wzbogacalnik zwojowy jest wykonany w postaci koryta o przekroju wycinka koła, paraboli lub innego bardziej złożonego kształtu poprzecznego profilu. Koryto jest zwinięte śrubowo dookoła pionowej osi.

Strumień wody płynąc w śrubowym korycie odznacza się złożonym charakterem ruchu:

• strumień wody spływając w korycie charakteryzuje się w poprzecznych przekrojach różnymi wysokościami warstw i szybkościami przypływu. Wysokość strumienia wody jest najniższa od strony wewnętrznej koryta i stopniowo wzrasta w kierunku zewnętrznym. W tym samym stopniu wzrasta prędkość przepływu strumienia (od małej w wewnętrznej części do prędkości najwyższej w obszarze zewnętrznym);





• przepływ strumienia wody w obszarze zbliżonym do wewnętrznej średnicy koryta ma charakter laminarny, który stopniowo przechodzi w burzliwy w obszarze bliskim jego zewnętrznej średnicy;





• strumień wody przepływając w śrubowym korycie wzbogacalnika wykonuje podwójny ruch; ruch wewnętrzny(w poprzecznym przekroju strumienia) górą w kierunku od wewnętrznego do zewnętrznego obwodu oraz dookoła pionowej osi wzbogacalnika Tego typu ruch strug ma zasadniczy wypływ na przebieg procesu rozdziału.

Na przebieg procesu wzbogacania we wzbogacalnikach zwojowych mają wpływ następujące parametry i rozwiązania elementów konstrukcyjnych:

• profil poprzecznego przekroju koryta. Na podstawie badań stwierdzono, że najkorzystniejszym jest przekrój zbliżony do wycinka paraboli lub elipsy. Przekroje takie umożliwiają uzyskanie bardziej ostro rozdzielonego wachlarza ziarn wzbogacanego materiału, różniących się między sobą gęstościami.

• długość koryta (liczba zwojów koryta). Długość zwiniętego śrubowo koryta wpływa na technologiczne wyniki procesu wzbogacania zwłaszcza dla materiałów o wysokiej gęstości ziarn (4kg/m3)

• kąt nachylenia linii śrubowej koryta, który wpływa na prędkość przepływającego strumienia z najdrobniejszymi ziarnami. Na przebieg procesu wzbogacania w płynącym strumieniu śrubowym wody ma wpływ wzajemny stosunek prędkości końcowej ziarn biorących udział w procesie rozdziału. Im jest on większy tym lepsze uzyskuje się wyniki rozdziału materiału według ich gęstości.

Przy analizie ruchu dowolnego ziarna należy wyodrębnić dwa okresy:

• ziarno w pierwszym okresie porusza się z prędkością nierównomierną lub z określonym opóźnieniem; w okresie tym ziarno stara się zająć w strumieniu wody takie położenie, w którym następuje równowaga wszystkich sił działających na to ziarno. Czas trwania pierwszego okresu jest dla różnych ziarn różny i zależy od fizycznych własności każdego ziarna( gęstość, wymiar, kształt ziarna i współczynnik tarcia).

• W okresie drugim ziarno porusza się ze stałą prędkością i przemieszcza się po odpowiedniej sobie niezmiennej trajektorii śrubowej.

Na ziarna o mniejszej gęstości, znajdujące się w wyższych warstwach wody, w pierwszym okresie ruchu, działają w większym stopniu siły naporu dynamicznego i składowe styczne siły ciężkości niż siły tarcia; ziarna te poruszają się więc z większą prędkością. Pod działaniem odśrodkowej siły bezwładności ziarno lżejsze (o mniejszej gęstości) przemieszcza się po linii spiralnej i oddala od pionowej osi wzbogacalnika. W miarę ruchu ziarna w kierunku zewnętrznej krawędzi koryta, kąt nachylenia linii śrubowej do poziomu stopniowo się zmniejsza, co powoduje stopniowy wzrost oddziaływania siły tarcia i zmniejszenie składowej stycznej siły ciężkości. Ruch ziarna po spirali trwa do momentu, w którym następuje równowaga wszystkich sił. Po uzyskaniu równowagi sił ziarno uzyskuje stałą prędkość ruchu i ustalona zostaje jego trajektoria po linii śrubowej.

Ziarna o wyższej gęstości, znajdujące się w niższych warstwach wody, poruszają się w pierwszym okresie ruchu z prędkością mniejszą, gdyż wypadkowa siła naporu hydrodynamicznego i styczna składowa siły ciężkości są mniejsze od siły tarcia. W tym układzie na ziarno działa w mniejszym stopniu składowa odśrodkowa siły bezwładności, a pod wpływem składowej stycznej siły ciężkości ziarno przemieszcza się w kierunku największego kąta nachylenia linii śrubowej i stopniowo przybliża w kierunku głównej pionowej osi wzbogacalnika.

Na rysunku 1 przedstawiono graficznie strefy rozdziału materiału na produkty wzbogacania. W przypadku węgla najbliżej osi spirali zgromadzą się ziarna o najwyższej gęstości (piryt, skała płonna). W miarę zbliżania się do krawędzi wzbogacalnika uzyskuje się produkty o coraz niższej gęstości.