Моделирование процесса сухой сепарации материалов. Настройка модели

В отечественной и особенно зарубежной практике наблюдается тенденция использования пневматических методов для разделения сыпучих материалов.

Разделяемые зерна имеют разную форму, плотность, коэффициент трения и другие свойства, на различии в которых и основан упомянутый выше способ разделения, привлекающий внимание многих специалистов [1-3]. Для этих целей используются в основном сухие методы и пневматические сепараторы различных конструкций [4].

Исследования направлены на изыскание новых способов разделения сыпучих материалов по указанным признакам и создание новых наиболее эффективных машин. Анализ исследовательских работ в этой области позволил выделить следующие группы машин: вибрационные, пневматические, пневмовибрационные, ферромагнитные.

В вибрационных сепараторах разделение сыпучей смеси происходит под действием вибрации за счет разницы в шероховатости частиц, что вызывает их перемещение по различным траекториям. Недостатком такого типа машин является низкое качество сепарации, обусловленное движением материала в общем потоке, и малая производительность.

В пневматических сепараторах материал разделяется за счет различной траектории движения зерен в воздушном потоке. К недостаткам пневматических сепараторов следует отнести низкую эффективность разделения, малую производительность, сложность настройки и регулирования в процессе разделения.

Пневмовибрационные сепараторы можно разделить на два подвида: прямоточные и противоточные, которые представляют особый интерес. Здесь под действием вибрации и восходящего потока воздуха частицы переходят в псевдоожиженное состояние и расслаиваются по высоте слоя на тяжелую и легкую фракции.

В семидесятые годы прошлого века в отечественной практике применялись пневмовибрационные сепараторы типа СП-12, СП-6, СПБ-100М, которые относятся к машинам прямоточного типа [5].

В зарубежной практике для сухого обогащения применяются сепараторы “Super Air Flo” (США) и сепараторы фирм «Ведаг» и «Гумбольдт» (Европа) [6]. К недостаткам этих машин можно отнести низкую эффективность разделения зерен из-за взаимного засорения продуктов, которое вызвано движением материала к месту разгрузки в общем потоке. Противоточные сепараторы обеспечивают более высокую точность разделения по сравнению с прямоточными.

Процессы распределения частиц твердой фазы при пневмовибрационной сепарации представляют большую трудность для исследования, т.к. они динамичны, находятся под влиянием большого количества факторов и происходят в маленьком масштабе. Одним из вариантов разрешения этой проблемы является численное моделирование, которое сочетает в себе динамику, точность и рассмотрение широкого спектра деталей [7]. Разработана компьютерная модель для моделирования кинетики взаимодействия фаз, которая базируется на дискретных элементах [8].

Целью настоящей работы является моделирование гравитационной сепарации многокомпонентного лома цветных металлов с использованием компьютерного моделирования пневмовибрационного метода.