Сегрегація частинок при гравітаційній сепарації мінеральних агрегатів у водному середовищі

T. Олійник Д. Румницький Л. Скляр
Отримано 06.12.2022, Доопрацьовано 25.02.2023, Прийнято 25.04.2023
Анотація

Метa. Аналіз механізмів сегрегації у процесі гравітаційної сепарації руди для розробки методики проведення досліджень із встановлення закономірностей процесу розділення частинок на похилій поверхні гвинтових сепараторів, які засновані на особливостях розшаровування зернистого матеріалу в залежності від крупності та щільності частинок. Методи дослідження. Узагальнення, аналіз науково-технічної інформації стосовно сегрегації частинок у гравітаційних сепараторах різного типу для дослідження процесу розшарування та концентрації частинок у потоці пульпи, що дозволить створити оптимальні умови розділення мінеральних зерен за крупністю та щільністю на похилій поверхні гвинтового сепаратору. Наукова новизна. Запропоновано механізм розділення частинок на похилій поверхні гвинтових сепараторів, якій на відміну від існуючих, враховує гідродинамічні та відцентровані сили, співвідношення яких міняється в залежності від змінення швидкості течії пульпи та перерозподілу концентрації мінеральних зерен різної крупності. Практична значимість. Розроблено методику проведення досліджень гравітаційного збагачення магнетитових кварцитів в умовах АТ «ПІВДГЗК» з урахуванням особливостей сегрегації мінеральних частинок, їх агрегатів на похилій поверхні гвинтового сепаратору. Результати. В умовах АТ «Південний ГЗК» на секції №5 РЗФ-1 на однозахідному гвинтовому сепараторі проведено попереднє тестування проміжних продуктів з визначенням їх гранулометричного складу. щільності пульпи, масової частки заліза у продуктах розділення. Досліджено режим розділення за щільністю живлення (1150-1350 г/л). В результаті проведених досліджень отримано промпродукти магнітної сепарації першої стадії, в яких підвищено масову частку заліза загального на 3,6-9,8 % – з 47,7-48,7% до 51,3-58,5%. З пісків ІІ стадії класифікації, з масовою часткою заліза загального 49,8-53,2 % за рахунок застосування гвинтової сепарації отримано товарні продукти з масовою часткою заліза загального 65,5-68,4 %

Ключові слова:
сегрегація; розшарування; сепарація гравітаційна; розділення; крупність; щільність; потік; сепаратор гвинтовий

Взято з Том 21, № 1, 2023

Сторінки 47–54

Використані джерела ЦИТУВАТИ

[1] Смирнов В.О., Білецький В.С. Гравітаційні процеси збагачення корисних копалин: Донецьк: Східний видавничий дім, 2005. 300 с.

[2] Пілов П.І. Гравітаційні методи збагачення корисних копалин. Дніпро : Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», 2021. 152 с.

[3] Bates, L. User Guide to Segregation / L. Bates. – British Materials Handling Board, Elsinore house, United Kingdom, 1997. – 134 p.

[4] Bridgwater, J. Interparticle Percolation: Equipment Development and mean Percolation Velocities/ J. Bridgwater, M. H. A. M. Cooke, Scott // Trans. I Chem. E. – 1978. – P. 157 – 167

[5] Brown, R. L. The Fundamental Principles of Segregation / R. L. Brown // J. Inst. Fuel. – 1939. – V. 13. – P. 15 – 19

[6] Bagnold, R. A. Experiments on a Gravity Free Dispersion of Large Solid Spheres in a Newtonian Fluid under Shear / R. A. Bagnold // Proc. Roy. Soc. – London, 1954. – A 225. P. 49 – 63.

[7] Williams, J. C. Segregation of Powders and Granular Materials / J. C. Williams // Fuel Society Journal. – 1963. – 14. – Р. 29 – 34.

[8] Williams, J. C. The Segregation of Particulate Materials / J. C. Williams // Powder Technology, 15, 1976. – P. 245.

[9] Enstad, G. G. Segregation of Powders and its Minimization in Kalman H. Ed. / Enstad, G. G. // The 2-nd Israel Conference for Conveying and Handling of Particulate Solid. Proceedings. – Jerusalem, 1997. – P. 11 – 52.

[10] Shinohara, K. Some Segregation Mechanisms and their Prevention. Proc. Int. Sump. Reliable flow of Particulate Solids / K. Shinohara, G. G. Enstad. – Oslo, 1993. – P. 819.

[11] Shinohara, K. Mechanism of Density Segregation of Particles in Filling Vessels / K. Shinohara, S. Miyata // Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. – 23(3). – 1984. – P. 423].

[12] Кизевальтер Б.В. Теоретические основы гравитационных процессов обогащения. М.: Недра, 1979. 296 с 

[13] Блехман И.И. К теории разделения сыпучих смесей под воздействием колебаний / И.И.Блехман, В.Я.Хайнман // Инженерный журнал «Механика твердого тела». 1968. № 6, С.5-13.

[14] Богданович А.В. Сравнительные испытания центробежных концентраторов различных типов / А.В.Богданович, С.В.Петров // Обогащение руд. 2001. № 3. С.38-41.

[15] Khakhar, D. V. Radial Segregation of Granular Mixtures in Rotating Cylinders / D. V. Khakhar, J. J. McCarthy, J. M. Ottino // Phys. Fluids. – 1997. – 9. – 3600.

[16] Gray, J. Particle-size Segregation and Diffusive Remixing in Shallow Granular Avalanches / J. Gray, V. A. Chugunov // Journal of Fluid Mechanics. – 2006. – 569. – Р. 365 – 398.

[17] Hill, K. M. Granular Temperature and Segregation in Dense Sheared Particulate Mixtures / K. M. Hill, Y. Fan // Kona. – 2016. – V. 33. – P. 150 – 168.

[18] Gray, J. Theory for Particle Size Segregation in Shallow Granular Free-surface Flows / J. Gray, A. R. Thornton // Proceedings of the Royal Society of London A. – 2005. – 461(2057). – Р. 1447 – 1473.

[19] Tripathi, A. Density Difference-driven Segregation in a Dense Granular Flow / A. Tripathi, D. V. Khakhar // J. Fluid Mech. – 2013. – 717. – Р. 643 – 669.

[20] Fan Y. Modelling Size Segregation of Granular Materials: the Roles of Segregation, Advection and Diffusion / Y. Fan, C. P. Schlick, P. B. Umbanhowar, J. M. Ottino, R. M. Lueptow // J. Fluid Mech. – 2014. – 741. – Р. 252 – 279.

[21] Tunuguntla, D. R. A Mixture Theory for Size and Density Segregation in Shallow Granular Free-surface Flows / D. R. Tunuguntla, O. Bokhove, A. R. Thornton // Journal of Fluid Mechanics. – 2014. – 749. – Р. 99 – 112.

[22] Dolgunin V. N. Rapid Granular Flows on a Vibrated Rough Chute: Behavior Patterns and Interaction Effects of Particles /, A. N. Kudi, A. A. Ukolov, M. A. Tuev // Chemical Engineering Research and Design. – 2017. – 122. – Р. 22 – 32.

[23] Dolgunin, V. N. Development of the Model of Segregation of Particles Undergoing Granular Flow Down on Inclined Chute / V. N. Dolgunin, A. N. Kudy, A. A. Ukolov // Powder Technology. – 1998. – 56. – Р. 211 – 218. 132

[24] Dolgunin, V. N. Segregation Kinetics of Particles with Different Roughness and Elasticity under a Rapid Gravity Flow of a Granular Medium / V. N. Dolgunin, A. N. Kudy, A. A. Ukolov // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. – 2009. – 43(2). – Р. 187 – 196.

[25] Fan, Y. Shear-induced Segregation of Particles by Material Density / Y. Fan, K. M. Hill // Phys. Rev. E. –2015. – 022211.

[26] Hill, K. M. Segregation in Dense Sheared Flows: Gravity, Temperature Gradients, and Stress Partitioning / K. M. Hill, D. S. Tan // J. Fluid Mech. – 756. – 2014. – P. 54 – 88. 

Oliіnyk, T., Rumnytskyi, D., & Skliar, L. (2023). Segregation of particles during gravity separation of mineral aggregates in an aqueous environment. Journal of Kryvyi Rih National University, 21(1), 47-54. https://doi.org/10.31721/2306-5451-2023-1-56-47-54
uk