7 - separacja

ZAKŁAD TECHNIKI
WODNO-MUŁOWEJ
I UTYLIZACJI ODPADÓW
INSTRUKCJA DO LABORATORIUM
Z UNIESZKODLIWIANIA ODPADÓW PRZEMYSŁOWYCH
SEPARACJA
WZBOGACANIE NA STOLE KONCENTRACYJNYM
I REKUPERATORZE MAGNETYCZNYM
KOSZALIN 2016
UNIESZKODLIWIANIE ODPADÓW PRZEMYSŁOWYCH
SEPARACJA
OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA PROCESU
Separacja jest procesem jednostkowym powodującym selekcję odpadów (surowców) lub oddzielenie wyróżnionego surowca od pozostałych. Separacja możliwa
jest przez wykorzystanie charakterystycznej dla wyróżnionego składnika nadawy
właściwości fizycznej, takiej jak: gęstość, przewodnictwo elektryczne, magnetyzm,
zwilżalność, kolor itp. lub fizyko-chemicznej, np. własności jonowe powierzchni (hydrofilność lub hydrofobowość). Selekcja składników nadawy jest tym lepsza, im bardziej zróżnicowane są ich właściwości.
Wzbogacanie na stołach koncentracyjnych
Wzbogacanie na stołach koncentracyjnych stosowane jest do rozdzielania surowca (minerałów) różniących się gęstością, wielkością i kształtem ziaren lub współczynnikiem tarcia o podłoże. Stół koncentracyjny jest urządzeniem, które dokonuje
rozdziału surowca w pulsującym strumieniu wody płynącym po lekko nachylonej
płaszczyźnie stołu, poruszającego się ruchem posuwisto-zwrotnym w płaszczyźnie
poziomej prostopadle do kierunku ruchu wody. Ruch drgający płyta otrzymuje z napędu poprzez łącznik mimośrodowy, najczęściej 200÷500 obr/min.
Surowiec w formie zawiesiny jest nadawany od góry w narożniku stołu, często
wspomagany dodatkowym strumieniem wody podawanym wzdłuż dłuższej krawędzi
stołu.
Do wzbogacania ziarn drobnych (o φ<0,2 mm) stosuje się stoły o gładkiej powierzchni. Do wzbogacania ziarn grubszych na płytę stołu nakłada się szereg równoległych listew o jednakowej wysokości. Czasami stosuje się listwy o wysokości
zmniejszającej się w kierunku nachylenia stołu. Ogólnie dla grubszych uziarnień
nadawy (φ=3÷0,5 mm) stosuje się listwy o wysokości maksymalnej 15 mm, dla
nadawy o drobniejszym uziarnieniu (φ=0,5÷0,25 mm) listwy mają wysokość
1÷1,5mm. Często, zamiast listew stosuje się rowki o odpowiednich głębokościach.
Cięższe ziarna surowca nie są wstanie przekroczyć listew lub rowków i przesuwają sie wzdłuż stołu do odpowiedniego odbieralnika. Ziarna o ciężarze właściwym
pośrednim, z pewnym trudem, ale pokonują listwy i dostają się do odbieralnika frakcji
pośredniej. Natomiast najlżejsze ziarna są w stanie przedostać się ponad listwami
(rowkami) i po najkrótszej drodze przedostać się do odbieralnika frakcji najlżejszej.
Parametrami w procesie rozdziału na stole koncentracyjnym mogą być:
 zagęszczenie nadanej mieszaniny,
 ilość wody doprowadzanej na powierzchnie stołu w jednostce czasu,
 skład ziarnowy zawiesiny surowca,
 częstość drgania stołu,
 kąt nachylenia przekątnej stołu,
 wysokość listew lub głębokość rowków.
Na ziarno znajdujące się na powierzchni stołu koncentracyjnego działa siła
wypadkowa F poruszająca ziarno:
F = F p + Fw
gdzie:
F – siła wypadkowa działająca na ziemi,
Fp – wypadkowa siły bezwładności i siły tarcia,
Fw – siła wywołana działaniem nachylenia stołu i strugi wody.
ZAKŁAD TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ I UTYLIZACJI ODPADÓW
2
UNIESZKODLIWIANIE ODPADÓW PRZEMYSŁOWYCH
SEPARACJA
Siła Fw składa się z:
Fw = F1 + F2 + F3
gdzie:
F1 – siła ciężkości ziarna, zależna od ρ ziarna w cieczy
F2 – siła tarcia między ziarnem a powierzchnią stołu (równi pochyłej),
F3 – napór cieczy na ziarno (zależne m.in. od wielkości ziarn).
Wzbogacanie na rekuperatorze magnetycznym
Separatorem (rekuperatorem) magnetycznym nazywamy urządzenia służące
do rozdziału surowców według podatności magnetycznej. Klasyfikacja separatorów
oparta jest o szereg cech dotyczących wzbogacanego materiału, rodzaju środowiska,
w którym przebiega proces separacji (powietrze, woda), własności pola magnetycznego wytwarzanego przez separator, sposobu doprowadzeń, kierunków ruchu pola
magnetycznego i nadawy.
Podstawowy podział separatorów oparty jest o wzajemne relacje pomiędzy
podatnością magnetyczną wzbogacanych ziaren a wielkością siły magnetycznej
działającej na separowane ziarna.
Siła magnetyczna jest iloczynem dwóch czynników: podatności magnetycznej
ziaren K i wielkości, która zależy od natężenia pola magnetycznego oraz szybkości
zmian tego pola w przestrzeni roboczej separatora. Dla prawidłowego przebiegu procesu rozdziału konieczne jest aby siła magnetyczna była większa od sumy sił mechanicznych działających na ziarno. Przy dużych wartościach podatności magnetycznej K minerałów (minerały silnie magnetyczne) wartość drugiego czynnika może
być myła. Dla małych wartości K (minerały słabo magnetyczne) wartość ta musi być
duża. Stąd podstawowy podział separatorów magnetycznych jest następujący:
 separatory o słabym polu magnetycznym i małej szybkości zmian pola magnetycznego,
 separatory o silnym polu magnetycznym i dużej szybkości zmian pola magnetycznego.
Separacja magnetyczna przebiegać może zarówno w środowisku powietrznym, jak i wodnym. Pole magnetyczne może być wytwarzane przez układ elektromagnesów lub przez magnesy trwałe. W zależności od kierunku ruchu zawiesiny i pola
magnetycznego rozróżnia się:
 separatory współbieżne,
 separatory przeciwbieżne.
ĆWICZENIA LABORATORYJNE
Cel i zakres ćwiczeń
Celem ćwiczenia jest zbadanie wpływu wielkości nadawy i natężenia pola magnetycznego na efektywność procesu rozdziału w separatorze magnetycznym w polu
wirującym, kroczącym.
ZAKŁAD TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ I UTYLIZACJI ODPADÓW
3
UNIESZKODLIWIANIE ODPADÓW PRZEMYSŁOWYCH
SEPARACJA
Wpływ wielkości nadawy na proces separacji w rekuperatorze magnetycznym
Sposób przeprowadzenia ćwiczenia
W trzech naczyniach przygotować próbki o masie:
Q1 = 50 g; Q2 = 100 g; Q3 = 150 g
Przygotowaną próbę rozprowadzić równomiernie na płycie i rekuperować przy
maksymalnym, możliwym do uzyskania, natężeniu pola magnetycznego, tzn. przy
minimalnej odległości płyty od magnesów. Czas rozdziału 4 min. W czasie rekuperacji należy zachować stalą prędkość przesuwu magnesów.
Dokładnie zebrać rozdzielone frakcje (koncentrat i odpad) i zważyć. Obliczyć
wychody tych frakcji k i o wg wzorów:
q
γ  k  100%
k Q
q
γ  o  100%
o Q
gdzie:
qk,o – masa odpowiedniej frakcji, g,
Q – masa nadawy, g.
Wpływ natężenia pola magnetycznego na proces separacji w
rekuperatorze magnetycznym
Sposób przeprowadzenia ćwiczenia
W dwóch naczyniach przygotować próbki o masie Q1,2 = 50 g. Przygotowane
próby rozprowadzić równomiernie na płycie i rekuperować przy maksymalnym i minimalnym natężeniu pola magnetycznego, tzn. przy min i max odległości magnesów
od płyty przez okres 4 minut.
Dokładnie zebrać rozdzielone frakcje: koncentrat i odpad. Zważyć. Obliczyć
wychody tych frakcji k i o.
LITERATURA
[1]. Blaschke J.: „Procesy technologiczne w przeróbce kopalin użytecznych”, skrypt
uczelniany nr 1058 AGH Kraków, 1987.
[2]. Piecuch T.: „Utylizacja odpadów przemysłowych. Wydawnictwo Politechniki Koszalińskiej. Koszalin 1996.
ZAKŁAD TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ I UTYLIZACJI ODPADÓW
4