Процес збагачення у гвинтових сепараторах

Рух потоку пульпи у гвинтовому жолобі носить складний характер і відрізняється такими особливостями:

– під впливом відцентрових сил потік приймає нахилене до горизонту положення з характерним серпоподібним профілем (рис. 8.11).

– глибина потоку в різних зонах поперечного перетину різна: мала – в зонах біля внутрішнього борту, максимальна – в середній частині біля зовнішнього борту.

– швидкість гвинтового потоку в різних зонах поперечного перетину також різна і вона змінюється за параболічним або за логарифмічним законом. Залежно від радіусу обертання середня подовжня складова швидкості гвинтового потоку може бути приблизно визначена за формулою:

, м/с, (8.22)

де – відстань від осі обертання, м; – прискорення вільного падіння, м/с²; – кут поперечного нахилу жолоба сепаратора до горизонту, град.

Середня швидкість потоку по жолобу сепаратора визначається за формулою Шезі (7.15);

– швидкість циркуляційної течії вздовж дотичної до поперечного перетину жолоба визначається за формулою:

, м/с, (8.23)

де – подовжня швидкість потоку (7.33), м/с; – кут між горизонтальними проекціями радіальної і тангенціальної складових швидкості елементу потоку, град; – подовжній і поперечний кути нахилу жолоба, град.

Довжина пробігу елементів потоку від зовнішнього борту до внутрішнього в гвинтових апаратах складає від 0,7 до 1,5 витків.

Мінеральне зерно, що рухається в потоці пульпи по гвинтовому жолобу, зазнає одночасно впливів різних за величиною і напрямком сил, рівнодіюча яких визначає його траєкторію і положення у потоці (рис. 8.12).

Основні сили, що діють на мінеральну частинку, що рухається в гвинтовому жолобі, такі:

– гравітаційна сила(8.1), нормальна складова якої визначає величину сили тертя (7.4), а тангенціальна – величину тягнучої сили в напрямку найбільшого нахилу дна жолоба;

– гідродинамічна сила(8.2), величина її залежить від положення зерна по висоті потоку. Вона сприяє підтримці зерен у зваженому стані (в глибокій частині потоку);

– відцентрова сила мало впливає на швидкість руху зерна вздовж жолоба, але вона є однією з основних сил, що визначають поперечний рух зерен (особливо зважених):

, Н, (8.24)

де т – маса зерна, кг; V_в – швидкість зерна в напрямку дії відцентрової сили, м/с; r– радіус обертання зерна, м.

– сила тертя (8.4) виникає при контакті зерна з поверхнею жолоба або з іншими зернами.

Для одиничного зерна, що знаходиться у зваженому стані, рівнодіюча швидкостей на напрям дотичної до лінії перетину жолоба при сталому режимі руху дорівнює:

, м/с, (8.25)

де – швидкість падіння зерна у воді, м/с; інші позначення попередні.

Процес розділення зернистого матеріалу в жолобі гвинтового сепаратора здійснюється в два етапи:

1-й етап полягає в розшаруванні матеріалу по вертикалі .

2-й етапполягає в перерозподілі зерен у радіальному напрямку.

Оптимальна довжина жолоба для зерен різної крупності різна. Для виділення крупних зерен в сепараторі достатньо двох витків, в той час, як для виділення дрібних ( – 0,1 мм) – необхідно чотири витка.