Analizę skuteczności rozdziału zanieczyszczeń przeprowadzano poprzez określenie ilości ich cząstek w połączonych produktach żwirowych i produktach lekkich, otrzymanych z obydwu cykli wzbogacania oraz na podstawie ich ilości na powierzchni łoża, po zakończeniu prób.
Skuteczność rozdziału materiału żwirowo–piasko-wego wyznaczono na podstawie określenia wychodów produktów i składów granulometrycznych na sitach o otworach 16; 12; 10; 8; 6; 3; 2; 1 i 0,5 mm.
W tabelach 2 – 4 zestawiono wyniki rozdziału ziarnowego nadawy i produktów dla poszczególnych prób (1 – 6).
Na podstawie uzyskanych wyników osadzarkowego wzbogacania kruszywa w klasie 16 – 3(0) mm, w próbach 1, 3 i 5, przeprowadzonych przy wydajności 2,1 t/h (co odpowiada obciążeniu jednostkowemu 12 t/h m2 powierzchni roboczej) (próby 1, 3, 5), można stwierdzić, że wzrost udziału w nadawie ziaren piaskowych do poziomu 25% wpływa na obniżenie skuteczności rozdziału cząstek o gęstości < 1,5 g/cm3 o 3,6% (z 99,6% do 96,0%), a w zakresie gęstości 1,5 – 1,8 g/cm3 o 4,5% (z 100,0% do 95,5%). Dalszy wzrost udziału piasku w przedziale od 25% do 50%
znacząco obniża skuteczność rozdziału powyższych cząstek lekkich, odpowiednio o 52,7% (z 96% do 43,3%) i 64,4% (z 95,5% do 35,6%).
Zestawienie wyników rozdziału ziarnowego – Próby 1 i 2 [3]
Tabela 2
Próba 1 Próba 2
Nadawa Produkt żwirowy
Produkt
przelewu Nadawa Produkt
żwirowy
Produkt przelewu Klasa
ziarnowa,
mm % % %
Klasa ziarnowa,
mm % % %
16-12 20,67 21,18 0,75 16-12 20,67 21,14 0,32
12-10 15,00 15,31 2,74 12-10 15,00 15,29 2,44
10-8 13,08 13,29 4,94 10-8 13,08, 13,26 5,21
8-6 26,92 27,26 13,49 8-6 26,92 27,21 14,27
6-3 24,30 22,96 78,08 6-3 24,33 23,10 77,76
Suma 100,00 100,00 100,00 Suma 100,00 100,00 100,00
Zestawienie wyników rozdziału ziarnowego – Próby 3 i 4 [3]
Tabela 3
Próba 3 Próba 4
Nadawa Produkt żwirowy
Produkt
przelewu Przepad Nadawa Produkt
żwirowy
Produkt
przelewu Przepad Klasa
ziarnowa,
mm % % % %
Klasa ziarnowa,
mm % % % %
16-12 15,45 18,87 0,92 - 16-12 15,45 18,90 0,44 -
12-10 11,21 13,67 1,31 - 12-10 11,21 13,64 1,39 -
10-8 9,78 11,86 2,62 - 10-8 9,78 11,84 1,98 -
8-6 20,14 24,41 5,86 - 8-6 20,14 24,31 5,15 -
6-3 18,18 21,03 27,21 0,69 6-3 18,18 20,20 27,02 0,89
3-2 8,40 8,23 19,99 6,82 3-2 8,40 8,23 17,24 5,38
2-1 6,80 1,20 29,97 32,24 2-1 6,80 2,18 24,49 28,58
1-0,5 10,04 0,73 12,12 60,25 1-0,5 10,04 0,70 22,29 65,15
Suma 100,00 100,00 100,00 100,00 Suma 100,00 100,00 100,00 100,00
MASZYNY GÓRNICZE 4/2012 57 Wyniki rozdziału cząstek o gęstości 2,1 g/cm3,
w przeciwieństwie do rozdziału ziaren o gęstości < 1,8 g/cm3 wykazały, że największy spadek skuteczności (52,5%) wystąpił w rezultacie wzrostu udziału ziaren piaskowych do 25,0%. Dalszy wzrost udziału tych ziaren w nadawie powodował mniejsze obniżenie skuteczności rozdziału cząstek o gęstości 2,1 g/cm3, wynoszące jedynie 14,2%.
Analiza wyników uzyskanych z prób 2, 4 i 6, przy dwukrotnie większej wydajności wynoszącej 4,2 t/h (co odpowiada obciążeniu jednostkowemu 24 t/h m2 powierzchni roboczej) wykazała, że zwiększenie udziału klasy 3 – 0,5 mm w nadawie do 25% powoduje obniżenie skuteczności rozdziału ziaren o gęstości
< 1,5 g/cm3 z 100% do 91,4% i odpowiednio ziaren przerostowych o gęstości 1,5 - 1,8 g/cm3 z 100% do 91,6%. Wzrost udziału ziaren piaskowych w nadawie do wartości 50% powodował dalsze obniżenie skuteczności rozdziału ziaren o gęstości < 1,5 g/cm3 do 74,6%, a ziaren o gęstości 1,5 - 1,8 g/cm3 do poziomu 68,6%.
Rozdział cząstek o gęstości 2,1 g/cm3 w próbach 2, 4 i 6 następował w ten sam sposób jak cząstek lżejszych o gęstości < 1,8 g/cm3. Wzrost udziału klasy 3 – 0,5 mm do 25% w mniejszym stopniu wpływał na obniżenie skuteczności rozdziału, niż zwiększenie udziału z 25% do 50%, które wynosiło odpowiednio 22,9% (z 79,1% do 56,2%) i 35,2% (obniżenie do 21,8%).
Bardzo niskie skuteczności rozdziału cząstek o dużej gęstości 2,1 g/cm3 podczas wzbogacania nadaw żwirowo–piaskowych w klasie ziarnowej 16 – 0,5 mm wskazują, że powinny być one separowane z nadaw o wąskim zakresie uziarnienia, odpowia- dającym ich rozmiarom.
Wyniki skuteczności wydzielania zanieczyszczeń z badanych materiałów zestawiono w tabeli 5.
Na poniższych rysunkach przedstawiono graficznie zależności skuteczności wydzielania zanieczyszczeń o różnych gęstościach od udziału klasy ziarnowej 3 – 0,5 mm w nadawie.
Zestawienie wyników rozdziału ziarnowego – Próby 5 i 6 [3]
Tabela 4
Próba 5 Próba 6
Nadawa Produkt żwirowy
Produkt
przelewu Przepad Nadawa Produkt
żwirowy
Produkt
przelewu Przepad Klasa
ziarnowa,
mm % % % %
Klasa ziarnowa,
mm % % % %
16-12 10,34 15,72 - - 16-12 10,34 13,62 1,25 -
12-10 7,50 11,39 0,96 - 12-10 7,50 9,85 1,87 -
10-8 6,54 9,90 2,41 - 10-8 6,54 8,53 3,75 -
8-6 13,46 20,37 5,30 - 8-6 13,46 17,55 7,75 -
6-3 12,16 18,00 19,25 0,29 6-3 12,16 15,30 23,42 0,22
3-2 16,64 20,80 19,86 8,26 3-2 16,64 19,25 26,92 6,65
2-1 13,47 2,96 22,74 34,04 2-1 13,47 6,99 23,98 34,63
1-0,5 19,89 0,85 29,48 57,41 1-0,5 19,89 8,91 11,06 58,50
Suma 100,00 100,00 100,00 100,00 Suma 100,00 100,00 100,00 100,00
Zestawienie wyników skuteczności gęstościowego rozdziału nadaw żwirowych i żwirowo-piaskowych [3]
Tabela 5
Próba 1 2 3 4 5 6
Udział 3-0,5 mm w nadawie, % 0,0 0,0 25,0 25,0 50,0 50,0
Wydajność, t/h 2,1 4,2 2,1 4,2 2,1 4,2
< 1,5 g/cm3 99,6 100,0 96,0 91,4 43,3 74,6 1,5-1,8 g/cm3 100,0 100,0 95,5 91,6 35,6 68,6
2,1 g/cm3 87,1 79,1 34,6 56,2 20,4 21,8
Skuteczność rozdziału, %
2,65 g/cm3 (straty) 2,5 2,3 3,3 5,9 1,2 2,3
0 25
Rys.1. Wpływ udziału klasy ziarnowej 3-0,5 mm w nadawie na skuteczność wydzielania zanieczyszczeń przy wydajności 2,1 t/h
0 25
Rys.2. Wpływ udziału klasy ziarnowej 3-0,5 mm w nadawie na skuteczność wydzielania zanieczyszczeń przy wydajności 2,1 t/h
Analizy wyników rozdziału kruszywa o gęstości 2,65 g/cm3 wzdłuż krawędzi progu przelewowego osadzarki wykazały, że najkorzystniejsze rezultaty uzyskiwano w próbach 1 i 2 podczas wzbogacania jedynie materiału żwirowego (skuteczność wynosiła odpowiednio 97,5% i 97,7% – straty w produkcie kruszywa w produkcie przelewu były największe, a skuteczność rozdziału była najmniejsza i wyniosła odpowiednio 96,7% i 94,1% – straty w produkcie przelewu na poziomie 3,3% i 5,9%.
Zróżnicowanie skuteczności rozdziału kruszywa pomiędzy poszczególnymi próbami wynikało prawdo-podobnie z poziomu stabilności rozluzowania materiału
przy progu przelewowym oraz czasu, w którym górna warstwa materiału oscylowała na maksymalnej dopu-szczalnej wysokości. Pierwszy czynnik miał zasadni-cze znazasadni-czenie na skuteczność rozdziału kruszywa nie zawierającego ziaren piaskowych, a drugi, gdy ich udział był największy.
4. Podsumowanie
Badania porównawcze osadzarkowego procesu wzbogacania nadaw żwirowych o uziarnieniu 16 – 3 mm oraz żwirowo–piaskowych o uziarnieniu 16 – 0,5 mm wykazały, że jego skuteczność ulegała zmniej-szeniu wraz ze wzrostem obciążenia nadawą, gęstości zanieczyszczeń oraz udziału w nadawie ziaren piasko-wych. Powyższe zależności wynikały z krótszego czasu wzbogacania (gdy stosowano większe obciążenie), zmniejszającej się różnicy prędkości opadania pomiędzy ziarnami żwirowymi a zanieczyszczeniami wraz ze wzrostem ich gęstości oraz ze wzrostu oporu przepływu wody przez materiał zawierający ziarna piaskowe.
Badania wykazały, że zjawisko grupowania się ziaren kruszywa według rozmiaru na powierzchni roboczej, występujące z równoczesnym wzrostem udziału ziaren piaskowych w nadawie żwirowo–
piaskowej i wydłużaniem czasu wzbogacania może wpłynąć na zmniejszanie skuteczności rozdziału.
Występuje to w sytuacji, gdy na skutek różnic oporu przepływu wody na szerokości koryta roboczego, powodujących nierównomierny rozkład pulsacji i prędkości transportowej materiału, następuje znaczne rozproszenie ziaren „lekkich” na wysokości łoża.
Wykazany w badaniach wpływ udziału ziaren piaskowych na obniżenie skuteczności osadzarkowego procesu oczyszczania nadaw żwirowo–piaskowych, podczas którego znaczna część materiału drobno-ziarnistego odprowadzana jest z komory roboczej przepadem przez otwory sit wskazuje, że zwiększenie otworów sit może korzystnie wpłynąć, poprzez zmniejszenie oporu przepływu, na poprawę natężenia i stabilności ruchu pulsacyjnego wody i większą skute-czność oczyszczania kruszywa z zanieczyszczeń o gęstości < 1,8 g/cm3.
Niekorzystne wyniki rozdziału cząstek o gęstości 2,1 g/cm3 podczas wzbogacania nadaw żwirowo–
piaskowych wskazują, że proces ich oczyszczania powinien być przeprowadzany w wąskich klasach ziarnowych i w przypadku wzbogacania nadaw żwirowych nie powinny one zawierać ziaren piaskowych.
Literatura
1. Matusiak P., Kowol D.: Klasyfikator pulsacyjny jako sprawdzone urządzenie do oczyszczania surowców mineralnych, Prace Naukowe Instytutu
MASZYNY GÓRNICZE 4/2012 59 Górnictwa Politechniki Wrocławskiej, Górnictwo
i Geologia XVII 2012 nr 134/41 s. 191-199.
2. Lenartowicz M., Matusiak P., Kowol D., Łagódka M.: Innowacyjne rozwiązanie klasyfikatora pulsacyjnego do oczyszczania surowców mineral-nych, Maszyny Górnicze 2010 nr 3-4, s. 119-125.
3. Optymalizacja parametrów procesowych oczysz-czania nadaw żwirowych w klasyfikatorze
pulsa-cyjnym w zależności od typu zanieczyszczeń i udziału ziaren piaskowych. Materiały nie publiko-wane ITG KOMAG, 2012
Artykuł wpłynął do redakcji w listopadzie 2012 r
.
Dr inż. Krzysztof NIEŚPIAŁOWSKI Mgr inż. Tomasz JASIULEK Instytut Techniki Górniczej KOMAG