Глава 5. Сепарация в жидких средах

Сепарационные процессы

Сепарационные эффекты, вызванные различием поведения различных частиц при их взаимодействии с жидкой средой, позволяют осуществлять сепарацию смесей частиц, имеющих отличия в крупности и плотности.

Процесс сепарации может осуществляться следующими способами:

1) сепарация в объеме, в которой сепарационный эффект возникает независимо от количества частиц, находящихся одновременно и распределенных в жидкой среде; она реализуется при гидравлической классификации, сгущении суспензии, обогащении в тяжелых средах;

2) сепарация в слое, в сепарационный эффект возникает при взаимодействии с другими частицами, что приводит к распределению частиц по плотности в толщине слоя; она реализуется при отсадке, сепарации в суживающихся желобах, гидросайзерах и в других устройствах, обеспечивающих сегрегацию частиц по плотности;

3) сепарация на поверхностях, в которой сепарационный эффект возникает при взаимодействии с твердой поверхностью частиц, находящихся в потоке жидкой среды; она реализуется на концентрационных столах, в винтовых сепараторах, винтовых шлюзах и других устройствах, использующих эффекты, возникающих в потоках жидкости, текущих по наклонным поверхностям.

По направлению движения потоков исходной смеси зерен и с измененным составом вследствие сепарационных эффектов, режимы сепарации могут быть:

1) прямоточный (рис. 5.1а);

2) противоточный (рис. 5.1б);

3) полупротивоточный (рис. 5.1в).

Рис. 5.1. Режимы сепарации: а) прямоточный; б) противоточный; в) полупротивоточный. Цифрами обозначены продукты сепарации: 0 – исходный; 1 – тяжелый; 3 – легкий

При прямоточном режиме из разделяемой смеси зерен (частиц) по мере ее поступательного продвижения вдоль рабочего пространства сепаратора формируются два потока. Один из них содержит преимущественно частицы более высокой плотности (тяжелые), другой – с меньшей плотности (легкие).

При противоточном режиме имеет место циркуляция слоев с различным содержанием частиц. Смесь зерен (частиц), по мере ее продвижения в рабочем пространстве сепараторе, разделяется на потоки с различным содержанием легких и тяжелых частиц. Один из потоков реверсируется и движется в направлении, противоположном исходному потоку. При этом происходит его повторная сепарация, приводящая к повышению его чистоты.

При полупротивоточном режиме имеет место комбинация прямоточного и противоточного режимов.

Разделительный признак при гравитационной сепарации

Гравитационная сепарация осуществляется на основе сепарационных эффектов, заключающихся в различном взаимодействии различных частиц с жидкой средой. Общей характеристикой такого взаимодействия является подвижность частиц, характеризуемая их скоростью относительно жидкой среды. Эта скорость, в принципе, и является разделительным признаком. Однако в различных условиях для одних и тех же частиц эта скорость также будет различной. Это приводит к неудобству при выполнении технологических расчетов. Поэтому в практике обогащения полезных ископаемых в качестве разделительного признака используют физические свойства сепарируемых зерен (частиц), которые доминируют в определении скорости. К ним относятся крупность и плотность частиц.

Поэтому при гидравлической классификации в качестве разделительного признака используют крупность, а при обогащении полезных ископаемых гравитационными методами – плотность сепарируемых частиц.