Обогащение в пневматических сепараторах

Отделение свободного волокна в пневматическом сепараторе происходит в результате пересечения под определенным углом равномерно распределенного рудного потока струей воздуха (рис. 7.3). Но если на грохоте и в центробежных сепараторах рудный поток перемещается почти горизонтально, а воздух чаще всего движется вертикально, то в пневматическом сепараторе, наоборот, руда движется по вертикали, а воздушный поток по горизонтали.

При падении в пневмосепараторе одного зерна на него действуют силы динамического давления воздуха Р = yd²u²D и силы тяжести Q = mg, где y – коэффициент сопротивления воздуха; u – скорость движения струи воздуха, см/с; D – плотность воздуха, г/см³; g – ускорение силы тяжести, см/с²; d – диаметр частицы, мм; m – масса частицы, г.

По мере удаления частиц от стенки камеры, вдоль которой они падают и через отверстия которой продувается воздух, они теряют свою скорость.

Рис. 7.3. Схема действующих сил

в пневматическом сепараторе

При этом сила Р, с которой воздух воздействует на частицы породы и волокна, уменьшается пропорционально квадрату снижения скорости.

Равнодействующая сила R и сила тяжести Q определится тангенсом угла a:

, ,

где d – удельный вес зерна.

Тогда

.

Из формулы следует, что при одинаковом удельном весе зерен угол a будет тем больше, чем больше диаметр зерна. Таким образом, зерна породы будут проходить воздушный поток, а волокна асбеста, имеющие меньший угол, будут увлекаться струей воздуха.

На практике это явление происходит значительно сложнее. Для достижения более эффективной работы пневмосепаратора и более полного извлечения волокна скорость воздушной струи принимают равной:

U_в = K^.V_в,

где U_в – скорость воздушной струи при пересечении потока руды, м/с; K – коэффициент, зависящий от весовой концентрации μ твердых частиц в воздухе (от 1,25 до 3,0); V_в – скорость витания наиболее твердой частицы, м/с.

Скорость витания частицы V_в в воздухе приблизительно равна скорости свободного падения ее в той же среде:

V_в = V₀ = 30 ^. 300 ^. d² d, см/с.

Весовая концентрация m воздушной смеси определяется по формуле:

,

где Q_n – количество волокна и тонких частиц породы, кг/ч; Q_в – весовой расход воздуха, кг/ч,

Q_в = V_в^.D, кг/ч,

где V_в – объем воздуха, расходуемого в пневмосепараторе, м³/ч; D – плотность воздуха, D = 1,23 кг/м³.

Определив количество волокна и гали Q_n и задавшись величиной m, находим весовой расход воздуха:

.

Зная V_в и скорость воздушного потока U, определяем необходимое сечение щели, через которую должен проходить воздух:

м².

Правильно подобранное сечение щели позволит получить высокие показатели обогащения.