Параметры пульпы (суспензии)

Определения и формулы для расчета

Пульпой называется смесь минеральных частиц и воды. В которой твердые частицы находятся во взвешенном состоянии и равномерно распределены в объеме воды.

Если такая смесь применяется в качестве среды для разделения по плотности, то она называется не пульпой, а суспензией.

Пульпа (или суспензия) характеризуется следующими параметрами: содержание твердого в пульпе по массе или по объему, разжижением по массе или по объему, плотностью.

Содержание твердого в пульпе по массе Р – отношение массы твердого вещества Q к массе всей пульпы Q + Ж, выраженное в долях единицы или процентах:

Р = Q / (Q + Ж)

Содержание твердого в пульпе по объему λ – отношение объема твердого вещества к объему всей пульпы V_т + V_ж, выраженное в долях единицы или процентах:

λ = V_Т / (V_Т + V_ж),

где V_Т = Q / ρ; V_ж = Ж / Δ; ρ и Δ – плотность соответственно твердого и жидкого, кг/м³, если жидкой фазой является вода Δ = 1000 кг/м³.

При сильно разжиженных пульпах содержание твердого в ней характеризуют массой твердого, которое содержится в единице объема пульпы, т.е. указывают, сколько граммов или миллиграммов твердого приходится на 1 м³ или на 1 л такой разжиженной пульпы. Так характеризуют, например сливы сгустителей, фильтраты и фугаты.

В этом случае пересчет на обычное содержание твердого по массе или объему производят в соответствии с формулами () по следующим формулам:

Р =

λ = ,

где Q₁ – масса твердого в единице объема пульпы (например, в 1 л), г; V_T1 – объем твердого в единице объема пульпы, л, V_T1 = Q₁/ρ.

При расчете величин Р и λ необходимо тщательно следить за единицами массы твердого, объема пульпы и плотностей твердого и воды.

Разжижение пульпы по массе R – отношение массы жидкого Ж к массе твердого Q в определенном количестве пульпы:

R = Ж / Q = (1-Р) / Р.

Содержание твердого по массе:

Р = 1 /(R + 1).

Разжижение пульпы по массе можно рассчитывать по её влажности:

R = М / (100-М),

где М – влажность пульпы, %.

Разжижение пульпы по объему R₀ – отношение объема жидкости к объему твердого: R₀ = V_ж / V_Т = (1-λ) / λ; содержание твердого по объему λ = 1 / (1 + R₀).

Разжижение пульпы по массе и объему связаны друг с другом, так же как и содержание твердого в пульпе по массе и объему:

R = R_{0 ;}

Р = ;

λ = ;

Р = ;

λ = ;

объем пульпы V определяют через разжижение по формулам:

V = Q ( + ) или

V = 1+R₀).

В формулах () и () единицы объема будут определяться единицами плотности твердого и жидкого ( и Δ), которые, естественно, должны быть одинаковыми и соответствовать единице массы твердого. Например, если значения и Δ измерены в кг/м³. то значение Q должно быть выражено в кг, тогда объем пульпы V получим в кубических метрах.

Плотность пульпы (или суспензии) _п - масса единицы объема пульпы. Её определяют непосредственным взвешиванием определенного объема пульпы (чаще всего 1 л) или рассчитывают по нижеприведенным формулам, если известно содержание в пульпе твердого (массовое или объемное) или её разжижение, а также плотность твердого и жидкого:

где _п и Δ определяют в килограммах на кубический метр, P и λ – в долях единицы.

По формулам () – () можно рассчитать плотность суспензии .

Если плотность пульпы определена непосредственным взвешиванием определённого объёма пульпы (обычно 1 литр), то можно рассчитать плотность твёрдого (зная его массовое и объёмное содержание в пульпе) или, наоборот, зная плотность твёрдого, его массовое или объёмное содержание в пульпе и разжижение:

Здесь плотность пульпы q·10³, кг/м³; q – масса 1 л. Пульпы, кг, получена непосредственным взвешиванием.

По плотности пульпы и плотности твёрдого можно определить и массовое, и объёмное разжижения пульпы:

В формулах () – () значения ρ_п(ρ_с), ρ, Δ, определяют в килограммах на кубический метр; Р и λ – в долях единицы.

По параметрам пульпы (или суспензии) можно рассчитать непосредственно массу твёрдого и воды в 1 м³ пульпы (суспензии) или в 1 т. пульпы (суспензии):

где Q – масса твёрдого (для суспензии масса утяжелителя) в 1 м³ пульпы (суспензии), кг; Q_T – масса твёрдого (для суспензии утяжелителя) в 1 т. пульпы (суспензии), т.;

W – масса воды в 1 м³ пульпы (суспензии), кг; W_T – масса вода в 1 т. пульпы (суспензии), т.

Контрольные вопросы по дисциплине:

1. Основные понятия и виды грохочения по технологическому назначению: самостоятельное, подготовительное, вспомогательное, избирательное, обезвоживающее.

2. Просеивающая поверхность грохотов: колосниковые решетки, листовые решета со штампованными отверстиями, резиновые решета, проволочные сетки, шпальтовые, струйные сита. Живое сечение просеивающих поверхностей (коэффициент живого сечения).

3. Гранулометрический состав сыпучего материала, классы крупности. Средний диаметр отдельной частицы и смеси частиц. Виды грохочения по крупности материала: крупное, среднее, мелкое, тонкое.

4. Ситовый анализ, стандартные шкалы сит. Аппараты для производства ситового анализа. Характеристики крупности сыпучего материала по частным и суммарным выходам классов крупности. Формы суммарной (кумулятивной) характеристики крупности: по «плюсу» и «минусу», полулогарифмическая, логарифмическая.

5. Уравнения характеристик крупности материала (Годэна–Андреева, Розина–Раммлера). Кривые распределения. Вычисление поверхности и числа зерен по уравнениию суммарной характеристики крупности. Вычисление среднего диаметра зерен сыпучего материала.

6. Эффективность грохочения – общая и по отдельным классам крупности. «Легкие», «трудные» и «затрудняющие» зерна. Вероятность прохождения зерен через отверстия сита.

7. Влияние на процесс грохочения различных факторов: влажности материала, формы и размера его частиц, формы отверстий и наклона просеивающей поверхности, скорости движения грохотимого материала, амплитуды и частоты вибраций короба инерционных грохотов. Последовательность выделения классов крупности: от крупного к мелкому, от мелкого к крупного, комбинированная.

8. Зависимость эффективности грохочения от продолжительности рассева, нагрузки грохота и гранулометрического состава грохотимого материала. Извлечение мелкого класса в подрешетный продукт. «Замельченность» надрешетного продукта.

9. Общая классификация грохотов. Неподвижные колосниковые грохоты. Валковые грохоты. Схема устройства, принцип действия, размеры, область применения, производительность, показатели работы. Достоинства и недостатки.

10. Барабанные грохоты. Плоские качающиеся грохоты. Схема устройства, принцип действия, размеры, область применения, производительность, показатели работы. Достоинства и недостатки.

11. Вибрационные (инерционные) грохоты с круговыми и эллиптическими колебаниями, самоцентрирующиеся грохоты. Амплитудно-частотная характеристика инерционных грохотов. Схема устройства, принцип действия, размеры, область применения, производительность, показатели работы. Достоинства и недостатки.

12. Вибрационные грохоты с линейными вибрациями. Типы вибраторов. Грохоты с самобалансным вибратором, самосинхронизирующиеся, самобалансные грохоты. Схема устройства, принцип действия, размеры, область применения, производительность, показатели работы. Достоинства и недостатки.

13. Резонансные горизонтальные грохоты. Электровибрационные наклонные грохоты. Схема устройства, принцип действия, размеры, область применения, производительность, показатели работы. Достоинства и недостатки.

14. Условия, влияющие на производительность и эффективность работы вибрационных грохотов. Технологический расчет наклонных инерционных грохотов. Гидравлические грохоты: дуговые сита, плоские грохоты для тонкого грохочения.

15. Эксплуатация грохотов. Способы крепления сит, замена сит. Балансировка вибрационных грохотов. Борьба с залипанием рабочей поверхности и пылевыделением. Основные приемы безопасного обслуживания грохотов.

16. Основные понятия и назначение процессов дробления. Степень дробления и измельчения. Стадиальность и схемы дробления и измельчения. Удельная поверхность рыхлого материала.

17. Современные представления о процессе разрушения упруго-хрупких и хрупких твердых тел под механическим воздействием. Физико-механические свойства горных пород: прочность, твердость, вязкость, пластичность, упругость, их значимость в процессах разрушения. Шкала крепости горных пород по М.М. Протодьяконову.

18. Структура горных пород, пористость, дефекты, трещиноватость. Образование и распространение в напряженном упруго-хрупком теле разрывающей трещины «критической» длины, как критерий возникаемого напряжения атомно-молекулярных связей в устье трещины. Физическая сущность напряжения и предельно возможная его величина.

19. Законы дробления горных пород (Риттингера, Кирпичева–Кика, Ребиндера, Бонда), их сущность, достоинства и недостатки, область применения. Зависимость удельного расхода энергии разрушения куска или частицы твердого тела от их крупности, общее выражение для энергозатрат на сокращение крупности. Индекс работы дробления по Бонду, возможность его практического использования. Избирательность дробления, физическая основа процесса, критерии и показатели, характеризующие избирательность. Роль дефектов и трещин при разделении сростков различных минералов и их связь с показателями избирательности.

20. Гранулометрический состав поступающей на дробильно-сортировочную фабрику горной массы. Способы дробления. Дробление крупное, среднее и мелкое. Степень дробления, ее определение. Схемы дробления, стадиальность дробления. Открытый и замкнутый циклы дробления. Работа дробилок мелкого дробления в замкнутом цикле с грохотом.

21. Технологическая эффективность дробления. Энергетические показатели дробления. Циркулирующая нагрузка в циклах дробления. Технологические особенности дробления при переработке различного минерального сырья: руд металлических и неметаллических полезных ископаемых, угля.

22. Эксплуатация дробильных отделений, требования карт технологического режима к конечному продукту дробления. Оптимальная крупность дробленого продукта, поступающего в последующие операции измельчения. Операции предконцентрации в циклах дробления: сухая магнитная сепарация, обогащение в тяжелых суспензиях и др.

23. Классификация дробильных машин. Щековые дробилки с простым и сложным движением щеки. Схемы устройства и принцип работы, формулы для определения угла захвата, теоретической производительности, частоты качаний (для конусных и щековых), степень дробления, расход электроэнергии и металла на дробление, достоинства и недостатки, области применения.

24. Конусные дробилки для крупного дробления с верхним подвесом и нижней опорой дробящего конуса. Конусные редукционные дробилки. Конусные дробилки среднего и мелкого дробления. Дробилки с гидравлической амортизацией и регулированием загрузочной щели. Безэксцентриковая инерционная дробилка. Схемы устройства и принцип работы, формулы для определения угла захвата, теоретической производительности, частоты качаний (для конусных и щековых), степень дробления, расход электроэнергии и металла на дробление, достоинства и недостатки, области применения.

25. Валковые дробилки, устройства, окружная скорость валков, область применения. Зависимость диаметра валков от размера дробимых кусков. Дробилки с гладкими, рифлеными и зубчатыми валками. Схемы устройства и принцип работы, формулы для определения угла захвата, теоретической производительности, частоты качаний (для конусных и щековых), степень дробления, расход электроэнергии и металла на дробление, достоинства и недостатки, области применения.

26. Новые типы дробильных машин. Физические способы дробления: электрогидравлическое, кавитационное, процесс Снайдера и др.

27. Машины для среднего и мелкого дробления мягких и хрупких пород. Валковые дробилки для угля. Молотковые и роторные дробилки, дезинтеграторы. Схемы устройства и принцип действия, степень дробления, производительность, расход электроэнергии и металла, способы управления.

28. Выбор типа и размеров дробилок для среднего и мелкого дробления для работы в заданных условиях. Достоинства дробилок ударного действия. Способы автоматического регулирования дробильных агрегатов.

29. Особенности разрушения минеральных частиц и зерен в процессах измельчения. Крупность исходного и конечного продуктов. Понятие «масштабного фактора» и его влияние на энергоемкость процесса измельчения в зависимости от тонины помола.

30. Раскрытие рудных и нерудных минералов в процессе измельчения, определение параметров раскрытия, селективность измельчения, способы ее повышения. Взаимосвязь процессов измельчения и обогащения при переработке руд с различной крупностью вкрапленности минералов.

31. Измельчаемость полезных ископаемых. Методы определения измельчаемости.

32. Кинетика измельчения, уравнения кинетики измельчения, значение параметров уравнения, их определение. Технологические зависимости, вытекающие из уравнения кинетики измельчения.

33. Типы мельниц, их классификация. Барабанные вращающиеся мельницы как основное измельчительное оборудование на обогатительных фабриках: шаровые с центральной разгрузкой и через решетку, стержневые, рудно-галечные. Конструктивные особенности, режимы работы, питатели, привод.

34. Скоростные режимы измельчения в шаровых мельницах: водопадный, каскадный, смешанный, сверхкритический. Угол отрыва шаров. Критическая и относительная частота вращения мельниц. Уравнения круговой и параболической траектории движения шаров в мельнице. Координаты характеристик точек параболической траектории шаров в мельнице. Оборачиваемость шаров в мельнице, циклы движения мелющей загрузки.

35. Степень заполнения объема барабана мельницы мелющей средой. Насыпная масса шаров стержней, рудной гали в мельнице. Определение степени заполнения объема барабана мельницы мелющей загрузкой.

36. Мощность, потребляемая мельницей при каскадном и водопадном режимах ее работы. Зависимость полезной мощности от частоты вращения мельницы и степени заполнения ее объема мелющей средой. Формулы полезной мощности.

37. Закономерности износа шаров в мельнице, уравнения характеристики крупности шаров в мельнице при регулярной их догрузке. Рационная загрузка шаров. Факторы, влияющие на расход шаров в процессе измельчения.

38. Барабанные мельницы сухого и мокрого самоизмельчения, особенности процесса измельчения, его преимущества. Образование классов «критической крупности» в мельницах самоизмельчения и пути уменьшения их накопления. Мельницы полусамоизмельчения. Рудно-галечные мельницы, размер и плотность рудной гали, ее расход. конструктивные особенности, режимы работы, питатели, привод. Конструктивные особенности, режимы работы, питатели, привод. Футеровка мельниц, типы футеровок, срок эксплуатации. Области применения. Эксплуатация барабанных мельниц.

39. Вибрационные, планетарные, центробежные, струйные мельницы. Принцип действия, схемы устройства. Области применения.

40. Открытый и замкнутый циклы измельчения. Процесс образования и установления циркулирующей нагрузки в замкнутом цикле измельчения, взаимосвязь с производительностью мельницы. Определение циркулирующей нагрузки. Пропускная способность мельницы.

41. Технологические схемы измельчения, стадиальность измельчения. Число стадий и их связь с процессами обогащения. Особенности применения стержневых, шаровых и рудно-галечных мельниц в технологических схемах стадиального измельчения. Сочетание рудно-галечного измельчения с первичным рудным самоизмельчением. Классификаторы и гидроциклоны в схемах измельчения. Особенности узлов сопряжения «мельница – классификатор». Влияние эффективности классификации на производительность мельницы. Пульпа, показатели ее состава, свойства пульпы.

42. Производительность мельниц по исходному питанию и расчетному классу, факторы, влияющие на производительность. Определение производительности мельниц. Расчет мельниц по удельной производительности.

43. Автоматизация циклов измельчения, особенности регулирования этих циклов.

44. Технико-экономические показатели измельчения. Стоимость измельчения по отдельным статьям расхода.

Рекомендуемая литература

Основная литература:

Перов В.А., Андреев Е.Е., Биленко Л.Ф. Дробление, измельчения и грохочение полезных ископаемых: Учебник для вузов. – М.: Недра, 1990. – 301 с.

Дополнительная литература:

1. Справочник по обогащению руд. Подготовительные процессы / Под ред. О.С. Богданова, В.А. Олевского. 2-е издание. – М.: Недра, 1982. – 366 с.

2. Донченко А.А., Донченко В.А. Справочник механика рудообогатительной фабрики. – М.: Недра, 1986. С. 4-130.

3. Журналы «Обогащение руд», «Горный журнал».

4. М.Н.Келль. Обогащение полезных ископаемых. Сборник задач. – Л.: ЛГИ, 1986. – 64 с.