4. СЕПАРАТОРЫ С ДЕКОЙ

Вибрационным сепаратором называют устройство, включающее неперфорированную наклонную к горизонту вибрирующую поверхность, на которой осуществляется разделение сухих сыпучих материалов по крупности, форме, коэффициенту трения или упругости частиц.

На вибрационных сепараторах осуществляют разделение алмазных зерен по форме, выделение бронзовых шарообразных порошков, используемых в металло-керамических фильтрах, бесситовую классификацию шлифзерна и шлифпорошков, выделение асбестового волокна из дробленой руды при выполнении анализов, выделение мелкой слюды из пегматитовых руд.

Рис. 4. Зависимость скорости вибрационного перемещения от угла наклона лотка а; 1 и 2 — приемники различных фракций

При движении частиц в монослое на наклонной к горизонту вибрирующей поверхности (деке) в режимах с достаточно интенсивным подбрасыванием (см. гл. I) средняя скорость перемещения разных частиц V оказывается различной и существенно зависит от коэффициента мгновенного трения и коэффициента восстановления при ударе При некотором угле подъема деки (рис. 4) скорость одних частиц обращается в нуль (кривая 2), в то время как скорость других остается значительной (точка кривая 1). При дальнейшем увеличении угла подъема деки до наблюдается эффект сепарации, заключающийся в том, что одни частицы транспортируются вверх по наклонной поверхности скоростью —1), а другие частицы скользят или скатываются вниз скоростью Предельный угол подъема частицы по наклонной вибрирующей поверхности, при котором ее средняя скорость обращается в нуль, называется углом вибросепарации В определенном диапазоне крупности более мелкие частицы обладают большим и меньшим чем крупные частицы, и поэтому такие частицы могут быть разделены по крупности без применения Более окатаные частицы обладают меньшим чем плоские; такие частицы могут быть разделены на вибрационных сепараторах по степени изометричности. Волокнистые компоненты, например, в асбестовой руде легко отделяются от породы, благодаря существенной разнице в коэффициентах мгновенного трения К и коэффициентах восстановления для волокна и породы.

Интегрирование уравнений движения плоской частицы в режиме с достаточно интенсивным подбрасыванием на деке с двойным наклоном позволяет определить составляющие скорости в продольном и поперечном направлениях и получить дифференциальное уравнение «осредненной» траектории движения частицы для случая прямолинейных гармонических колебаний деки [см, гл. I, формула (84)]

где — параметр сепарации; угол поперечного наклона поверхности; а — угол продольною наклона поверхности; угол вибрации.

При плоской деке углы постоянные величины; они изменяются только при переналадке машины. Следовательно, траектория перемещения частицы на поверхности будет прямой линией, характеризуемой углом между направлением траектории и продольной осью деки (рис. 5).

Рис. 5. Траектории движения разных частиц на плоской деке

Рис. 6. Траектории движения разных частиц на вогнутой деке

Рис. 7. Зависимость разделяющей способности от параметров вибрации деки;

Для вогнутой деки угол вибрации и продольный угол наклона а являются переменными величинами, а вид траекторий перемещения частиц зависит от параметра сепарации На рис. 6 показаны траектории движения частиц, имеющих разные параметры сепарации. При частица перемещается только в поперечном направлении. При частица перемещается вверх по деке, приближается к некоторой асимптоте X и затем перемещается в поперечном направлении; при частица перемещается вверх по деке, траектория движения не имеет асимптоты; при частица перемещается вверх по деке, а ее траектория имеет выпуклость в направлении оси при частица перемещается вниз по деке, и ее траектория имеет выпуклость в направлении оси

Наиболее важной технологической характеристикой вибрационного сепаратора является его разделяющая способность, под которой понимают величину, определяющую способность сепаратора направлять частицы, различающиеся между собой по параметрам, в разные ячейки. Чем дальше отстоят друг от друга координаты точек схода с деки частиц близких по параметрам, тем выше разделяющая способность сепаратора, тем однороднее состав частиц, выделяемых в каждой приемной ячейке.

Разделяющей способностью для случая прямолинейных колебаний деки называют производную

Зависимость разделяющей способности от параметра сепарации при показана на рис. 7. При установленном угле подъема деки а разделяющая способность оказывается различной для частиц с разными параметрами Удовлетворительная сепарация обеспечивается для частиц, параметр сепарации которых

Максимальное значение разделяющей способности для материала с параметром сепарации

понижается с увеличением углов вибрации и поперечного наклона и повышается с увеличением угла наклона деки а. При одновременном наклоне деки к горизонту в двух направлениях (под углами ) сепарация может осуществляться не только при но и при или при Для достижения необходимой разделяющей способности работать следует при

Траектории движения частиц на вогнутой деке не являются прямыми линиями, поэтому производная не может служить критерием разделяющей способности.

Однако для частиц, траектории которых имеют горизонтальные асимптоты в пределах выбранной площади деки, разделяющая способность

Рис. 8. Схема конструкции сепаратора

Благодаря увеличению угла при движении частиц вверх по вогнутой деке создаются благоприятные условия для одновременного выделения нескольких компонентов, характеризуемых разными параметрами сепарации поэтому сепараторы с вогнутой декой рекомендуется применять при необходимости разделения исходного материала за одну операцию на несколько фракций.

Конструктивные схемы и технологические возможности сепараторов. Конструктивная схема сепаратора представлена на рис. 8. Основным элементом сепаратора является плоская или слегка вогнутая дека 1, укрепленная на верхней раме 2, соединенной через упругие элементы 3 с реактивной рамой 4. Центробежный или электромагнитный вибровозбудитель 7 жестко соединен с рамой 4. Через мягкие виброизоляторы 5 сепаратор установлен на поворотной раме 6. С помощью подъемного приспособления 8 деке может быть придан необходимый продольный угол наклона к горизонту, а винтовые опоры 9 с плитой 10 позволяют установить необходимый наклон деки в поперечном направлении.

Исходный материал, подлежащий сепарации, равномерно поступает на вибрирующую деку из питателя 12 и благодаря двойному ее наклону, распределяется на ней, образуя веер траекторий перемещающихся частиц. Продукты сепарации собираются в приемниках 11, расположенных по краям деки с трех ее сторон. Сепарация узкоклассифицированных материалов или руд, компоненты которых резко отличаются параметрами, эффективно осуществляется на плоской деке. Сепарацию неклассифицированных материалов предпочтительнее производить на слегка вогнутой деке. Повышение производительности сепараторов достигается применением многоярусных дек с питателем-распределителем, обеспечивающим равномерную подачу исходного материала на все ярусы. Многоярусные деки выполняют односкатными с наклоном в поперечном направлении и двускатными с двойным поперечным наклоном В последнем случае питатель-распределитель устанавливают в середине деки.

Вибрационные сепараторы часто работают в режиме, близком к резонансному. При использовании электромагнитных вибровозбудителей частота свободных колебаний двухмассной системы, образованной декой, реактивной рамой и упругой системой пружин или рессор, подбирается равной 57 или 110 Гц. Рабочая частота вибрации деки в этом случае будет равна соответственно 3000 или 6000 кол/мин.

Рис. 9. Схема многоярусного сепаратора с плоскими двускатными деками

В некоторых сепараторах используют вибровозбудители, позволяющие осуществлять независимую регулировку продольной и нормальной составляющих амплитуды вибрации. При этом оказывается возможным сообщать деке не только прямолинейную, но и эллиптическую вибрацию (см. гл. I) и при необходимости плавно регулировать угол вибрации (3.

Для получения достаточно четкого качества разделения и приемлемой скорости перемещения частиц вверх по наклонной поверхности оказывается необходимым сообщить деке ускорение При сепарации относительно крупных материалов, например крупнее целесообразно работать при относительно малой частоте и большой амплитуде, а при сепарации мелких порошков лучшие показатели достигаются при большой частоте и малой амплитуде перемещения деки.

Сепарация частиц крупнее осуществляется лучше на шероховатой поверхности, покрытой шлифовальной шкуркой или тонкой резиной. Мелкие порошки лучше сепарируются на гладкой алюминиевой или стальной поверхности.

На сепараторе с вогнутой декой при определенном продольном угле наклона а можно осуществить классификацию порошков по крупности на несколько фракций; такой сепаратор по технологическим возможностям сравним с многоситным грохотом. Устанавливая другие углы а, можно выделить любое необходимое количество продуктов, различающихся по гранулометрическому составу. Практически бесситовая классификация на сепараторах применима для частиц крупностью от 0,03 до а при сепарации некоторых руд, например асбестовых или слюдяных, крупность материала, поступающего на деку, достигает Узкоклассифицированныи на ситах продукт можно на вибрационном сепараторе разделить по стечени изометричности зерен. Плоские зерна выделяются с верхнего края деки, округлые — с нижнего края, а с бокового края деки выделяются фракции, промежуточные по степени изометричности. Этот прием используют, например, при механизированной сортировке технических алмазов Сепарацию можно осуществлять в безотрывном режиме, в режиме с отрывом или в режиме с достаточно интенсивным

подбрасыванием [3]. Выбор того или иного режима сепарации зависит прежде всего от свойств разделяемых компонентов. Например, сепарацию асбестовой руды следует производить в режиме с достаточно интенсивным подбрасыванием, при котором обеспечивается встряхивание руды, способствующее выделению мелких частиц породы, запутавшихся между асбестовыми волокнами. Сепарацию металлических порошков успешно осуществляют в безотрывном режиме.

Рис. 10. Схема геометрических зависимостей вогнутой деки

Выбор параметров деки. Схема деки с вогнутой цилиндрической поверхностью (рис. 10) характеризуется длиной радиусом кривизны центральным углом В, начальным углом наклона начальным углом вибрации и стрелой прогиба При движении частицы вверх по деке угол а увеличивается, а угол (3 уменьшается, В любой точке деки углы могут быть определены по формулам

Перемещение частиц вверх по вибрирующей поверхности в случае прямолинейных гармонических колебаний при возможно, если в любой точке деки Следовательно, минимальное значение угла вибрации у верхнего края деки

откуда радиус кривизны деки

Чтобы обеспечить достаточную скорость транспортирования материала и избежать его накапливания у верхнего края деки, минимальное значение угла вибрации следует выбрать

На сепарацию зернистых материалов влияет крутизна подъема поверхности деки. При цилиндрической поверхности параметр К, характеризующий крутизну подъема, определяется как отношение центрального угла 6 к длине деки

Чем шире характеристики зерен исходного материала, тем большим может быть выбран параметр Если сепаратор предназначен для обработки материалов, сравнительно однородных по сепарационным свойствам, то крутизна подъема должна быть небольшой; в противном случае качество сепарации будет низким. Практически при конструировании сепараторов параметр К выбирают в пределах 5—10° на метр длины деки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

(см. скан)

(см. скан)