The phenomenon of screen blocking for mixtures of varying blocking grain content

• Autorzy: Ławińska K. , Modrzewski R. , Serweta W.

Identyfikatory

DOI

10.24425/118638

Warianty tytułu

PL

Zjawisko blokowania otworów sitowych dla mieszanin o różnej zawartości ziaren blokujących

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Article is devoted to sieve holes blocking and describes the impact of the content of blocking grains in the feed on this phenomenon. The process of screen blocking involves grains of varying size being blocked in sieve holes. This is a phenomenon that significantly decreases the screening process capacity. The screen blocking coefficient f is applied for a description of screen blocking. Blocking grains are the ones which is equal to or slightly larger than the sieve holes. Those grains do not pass through the sieve holes, remain over the sieve and may clog (block) the sieve holes, thus reducing the screen clearance coefficient. The tests were done using a laboratory vibrator and control sieves, by subsequently screening mixtures of particulate materials with a different content of blocking grains and different percentage share of the upper- and lower-size fractions. Particulate materials of three model grain shapes were used for the tests: spherical, sharp-edged and irregular. The paper also includes a statistical analysis of the results obtained through experiments and an innovative method for describing sieve holes blocking. The new blocking coefficient specifies the percentage number of blocked sieve holes in relation to the total number of sieve holes. Grain size is a parameter that determines the value of the screen blocking coefficient in time. An increase in the content of blocking grains in the mixtures results in an increase in the percentage number of blocked sieve holes. The content of individual fractions in the mixture also has a significant impact on the course of sieve holes blocking. Screening is a very common industrial practice, and various designs of screens and types of sieves are available. That is why the subject of this paper is so important.

PL

Artykuł dotyczy analizy zjawiska blokowania otworów sitowych przesiewaczy oraz określa wpływ zawartości ziaren blokujących w nadawie na to zjawisko. Proces blokowania polega na grzęźnięciu ziaren różnych wielkości w otworach sitowych. Jest to zjawisko znacznie obniżające wydajność procesu przesiewania. Mechanizm blokowania otworów sitowych jest w dużym stopniu przypadkowy. Do opisu blokowania oczek w sicie stosowany jest współczynnik zablokowania otworów sitowych. Ziarna blokujące to klasa ziaren równych, bądź nieco większych od wymiaru otworu sitowego. Ziarna te nie przejdą przez oczka w sicie, pozostając w produkcie nadsitowym mogą zatykać (blokować) otwory sitowe zmniejszając współczynnik prześwitu tego sita. Badania przeprowadzono na wstrząsarce laboratoryjnej i sitach kontrolnych, przesiewając kolejno mieszaniny materiałów ziarnistych o różnej zawartości ziaren blokujących oraz różnych procentowych udziałach klasy dolnej i górnej. Użyto materiałów ziarnistych o trzech modelowych kształtach ziaren: agalit (kształt kulisty), kruszywo (kształt ostrokrawędziowy) i piasek kwarcowy (nieregularny kształt ziaren). W ramach niniejszej pracy przeprowadzono również statystyczną analizę wyników uzyskanych na drodze doświadczalnej oraz przedstawiono nowy sposób opisu zjawiska blokowania otworów sitowych. Proponowany współczynnik zablokowania określa procentową ilość zablokowanych otworów w sicie w odniesieniu do liczby jego wszystkich otworów. Wymiar ziarna jest parametrem, który determinuje wartość współczynnika zablokowania otworów sita w czasie. Wzrost zawartości ziaren blokujących w nadawie skutkuje wzrostem procentowej ilości otworów zablokowanych. Zawartość poszczególnych frakcji w mieszaninie ma znaczący wpływ na przebieg procesu blokowania. Przesiewanie jest bardzo rozpowszechnionym procesem przemysłowym, a na rynku dostępne są różne warianty konstrukcyjne przesiewaczy i rodzaje sit. Fakt ten tłumaczy celowość podjęcia tej tematyki w prezentowanej pracy.

Słowa kluczowe

EN

sieve; granular material; blocking grain; feed

PL

sito przesiewacza; materiał ziarnisty; ziarno blokujące; nadawa; zawartość frakcji

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN ; Komitet Zrównoważonej Gospodarki Surowcami Mineralnymi PAN
• Czasopismo: Gospodarka Surowcami Mineralnymi
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 34, z. 1
• Strony: 83--95
• Opis fizyczny: Bibliogr. 41 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Ławińska K.

• Institute of Leather Industry Lodz, Poland

autor

Modrzewski R.

• Faculty of Process and Environmental Engineering, Department of Process Equipment, Lodz University of Technology, Poland

autor

Serweta W.

• Institute of Leather Industry Lodz, Poland

Bibliografia

• [1] Akhmadiev, F.G. and Gizzjatov, R.F. 2013. Separation processes of granular materials by sizes at the sieve classifiers. Journal of Chemistry and Chemical Engineering 1(7), pp. 56–63.
• [2] Alkhaldi, H. and Eberhard, P. 2007. Particle screening phenomena in an oblique multi-level tumbling reservoir: a numerical study using discrete element simulation. Granular Matter 9, pp. 415–429.
• [3] Allen, T. 2003. Particle size analysis by sieving. Powder Sampling and Particle Size Determination, Elsevier B.V, Amsterdam, pp. 208–250.
• [4] Baic, I. 2013. Analysis of the chemical, physical and energetic parameters of coal sludge deposits inventoried in the Silesian Province. Annual Set the Environment Protection 15, pp. 1525–1548 (in Polish).
• [5] Baragetti, S. and Villa, F. 2014. A dynamic optimization theoretical method for heavy loaded vibrating screens. Nonlinear Dynamics 78(1), pp. 609–627.
• [6] Barlow et al. 2010 – Barlow, A.L., MacLeod, A., Noppen, S., Sanderson, J. and Guérin, Ch.J. 2010. Colocalization analysis in fluorescence micrographs: verification a more accurate calculation of Pearson’s correlation coefficient. Microsc Microanal 16, pp. 710–24.
• [7] Bek et al. 2016 – Bek, M., Gonzalez-Gutierrez, J., Lopez, J.A.M., Bregant, D. and Emiri, I. 2016. Apparatus for measuring friction inside granular materials-Granular friction analyzer. Powder Technology 288, pp. 255–265.
• [8] Chirone et al. 2016 – Chirone, R., Barletta, D., Lettieri, P. and Poletto, M. 2016. Bulk flow properties of sieved samples of a ceramic powder at ambient and high temperature. Powder Technology 288, pp. 379–387.
• [9] Drzymala, J. 2009. Foundations of mineral processing. Wroclaw University of Technology Publishing House, Wroclaw (in Polish).
• [10] Duchnowska, M. and Drzymala, J. 2011.Transformation of equation y = a(100 – x)/(a – x) for approximation of separation results plotted as Fuerstenau’s upgrading curve for application in other upgrading curves. Physicochemical Problems of Mineral Processing 47, pp. 123–130.
• [11] Duchnowska, M. and Bakalarz, A. 2015. Influence of feed particle size on upgrading selectivity of scavenger stage of industrial copper ore flotation. Minerals & Metallurgical Processing 32(4), pp. 215–221.
• [12] Evans, J.D. 1996. Straightforward statistics for the behavioral sciences. Brooks/Cole Publishing, Pacific Grove.
• [13] Feller, R. 1980. Screening analysis considering both passage and clogging. Transactions of the ASAE 23(4), pp. 1054–1056.
• [14] Fitzpatrick, J.J. 2007. Particle properties and the design of solid food particle processing operations. Food and Bioproducts Processing 85(C4), pp. 308–314.
• [15] Foszczet al. 2016 – Foszcz, D., Duchnowska, M., Niedoba, T. and Tumidajski, T. 2016. Accuracy of separation parameters resulting from errors of chemical analysis, experimental results and data approximation. Physicochemical Problems of Mineral Processing 52(1), pp. 98–111.
• [16] Guerreiro et al. 2016 – Guerreiro, F.S., Gedraite, R. and Ataide, C.H. 2016. Residual moisture content and separation efficiency optimization in pilot-scale vibrating screen. Powder Technology 287, pp. 301–307.
• [17] Haselhuhn, H. and Kawatra, S.K. 2015. Flocculation and dispersion studies of iron ore using laser scattering particle size analysis. Minerals & Metallurgical Processing 32(4), pp. 191–195.
• [18] Hong, S.H.1999. Optimum mean value and screening limits for production processes with multi-class screening. International Journal of Production Research 37(1), pp. 155–163.
• [19] Igathinathane et al. 2012 – Igathinathane, C., Ulusoy, U. and Pordesimo, L.O. 2012. Comparison of particle size distribution of celestite mineral by machine vision ΣVolume approach and mechanical sieving. Powder Technology 215–216, pp. 137–146.
• [20] Jafari, A. and Saljooghinezhad, V.2016. Employing DEM to study the impact of different parameters on the screening efficiency and mesh wear. Powder Technology 297, pp. 126–143.
• [21] Kirch, W. ed. 2008. Encyclopedia of public health, Springer Science+Business Media LL C, New York.
• [22] Lawinska et al. 2014 – Lawinska, K., Wodzinski, P. and Modrzewski, R. 2014. Verification of the mathematical model of the screen blocking process. Powder Technology 256, pp. 506–511.
• [23] Lawinska et al. 2015 – Lawinska, K., Wodzinski, P. and Modrzewski, R. 2015. A method for determining sieve holes blocking degree. Physicochemical Problems of Mineral Processing 51(1), pp.15–22.
• [24] Lawinska et al. 2016 – Lawinska, K., Wodzinski, P. and Modrzewski, R. 2016. Mathematical and empirical description of screen blocking. Granular Matter 18, 13.
• [25] Lawinska, K. and Modrzewski R. 2017. Analysis of sieve holes blocking in a vibrating screen and a rotary and drum screen. Physicochemical Problems of Mineral Processing 53(2), pp. 812–828.
• [26] Li et al. 2003 – Li, J., Webb, C., Pandiella, S.S. and Campbell, G.M. 2003. Discrete particle motion on sieve – a numerical study using the DEM simulation. Powder Technology 133(1–3), pp. 190–202.
• [27] Liu, K. 2009. Some factors affecting sieving performance and efficiency. Powder Technology 193, pp. 208–213.
• [28] Liu et al. 2015 – Liu, Y., Lu, H., Guo, X., Gong, X., Sun, X., and Zhao, W. 2015. An investigation of the effect of particle size on discharge behavior of pulverized coal. Powder Technology 284, pp. 47–56.
• [29] Malewski, J. 2013. Studies on additive properties of some processing operations. Mining Science 20, pp. 57–69.
• [30] Mucha et al. 2016 – Mucha, J., Klojzy-Karczmarczyk, B. and Mazurek, J. 2016. Methodology of statistical study of the chemical composition of by-products of coal mining to assess their suitability as materials for reclamation. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 32(4), pp. 73–90.
• [31] Niedoba, T. 2016. Determination of partition surface of grained material by means of non-classical approximation methods of distributions functions of particle size and density. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 32(1), pp. 137–154 (in Polish).
• [32] Obraniak, A. and Gluba, T. 2011. A model of granule porosity changes during drum granulation. Physicochemical Problems of Mineral Processing 46, pp. 219–228.
• [33] Obraniak, A. and Gluba, T. 2012. Model of energy consumption in the range of nucleation and granule growth in drum granulation of bentonite. Physicochemical Problems of Mineral Processing 48(1), pp. 121–128.
• [34] Otunniyi et al. 2013 – Otunniyi, I.O., Vermaak, M.K.G. and Groot, D.R. 2013. Particle size distribution and water recovery under the natural hydrophobic response flotation of printed circuit board comminution fines. Minerals & Metallurgical Processing 30(2), pp. 85–90.
• [35] Perez-Alonso, C.A. and Delgadillo, J.A. 2013. DEM -PBM approach to predicting particle size distribution in tumbling mills. Minerals & Metallurgical Processing 30(3), pp. 145–50.
• [36] Rhodes, M.J. 2008. Particle Size Analysis. Introduction to particle technology. John Wiley&Sons Ltd., pp. 1–27.
• [37] Tumidajski, T. 2010. Actual tendencies in description and mathematical modeling of mineral processing. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 26(3), pp. 111–123 (in Polish).
• [38] Uliasz-Bocheńczyk et al. 2016 – Uliasz-Bocheńczyk, A., Pawluk, A. and Pyzalski M. 2016. Characteristics of ash from the combustion of biomass in fluidized bed boilers. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 32(3), pp. 149–162 (in Polish).
• [39] Yuexin et al. 2014 – Yuexin, H., Yongsheng, S., Peng, G., Yanjun, L. and Yufan, M. 2014. Particle size distribution of metallic iron during coal-based reduction of an oolitic iron ore. Minerals & Metallurgical Processing 31(3), pp. 169–174.
• [40] Zhou, N. 2015. Dynamic characteristics analysis and optimization for lateral plates of the vibration screen. Journal of Vibroengineering 17(4), pp. 1593–1604.
• [41] PN-ISO 565:2000 Test sieves – Metal wire cloth, perforated plate electroformed sheet – Nominal size of opening (in Polish).

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).