The investigation of lamella classification process

• Autorzy: Marciniak-Kowalska J.

Warianty tytułu

PL

Badania procesu klasyfikacji w klasyfikatorze lamelowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper provides a mathematical model of grain classification processes targeted at prognostication of grain size distribution on the basis of grain distribution in the feed. Predicted (theoretical) values of the cut size and separation sharpness indices (imperfection and coefficients k1 and k2 are presented. Results of grain size classification in a coal suspension in a single lamella unit are duly compiled. Measurement results are compared with predicted values. The mathematical description of the grain size distribution in the feed and final product uses Weibull's distribution (Rosin-Rammlcr--Bcnnett's distribution) as a singular case of the generalised gamma distribution. Grain sizes obtained experimentally are compared with predicted values. The experimental grade efficiency curves are approximated with several functions. The cut sizes are derived from curves approximating the experimental data set. On that basis experimental cut sizes are obtained and then compared with predicted values. Distribution functions of grain size in classification products prognosticated on the basis of size distribution in the feed agree pretty well with the values obtained from mathematical modelling. The comparison of predicted and experimental values lead us to the conclusion that cut size obtained in experimental classification processes was nearly two times bigger than the predicted value. Separation sharpness indices obtained experimentally arc similar to predicted values. In conclusion, the results of experimental verification of the developed model are regarded as satisfactory. The mathematical model of classification processes in lamella settling tanks agrees sufficiently well with experimental results. While compared to other classification apparatuses (centrifugal separators, hydrocyclones), the lamella tank seems to provide for better separation sharpness.

PL

W artykule przedstawiono model matematyczny procesu klasyfikacji ukierunkowany na prognozowanie uziarnienia produktów klasyfikacji na podstawie uziarnienia nadawy. Przedstawiono wyniki obliczeń teoretycznych: ziarna podziałowego oraz wskaźników ostrości rozdziału: imperfekcji i wskaźników k1 i k2. Przedstawiono wyniki badań procesu klasyfikacji dla zawiesiny węglowej w pojedyńczym elemencie klasyfikatora lamelowcgo. Porównano wyniki badań z wynikami obliczeń teoretycznych. Do opisu matematycznego uziarnienia nadawy i produktów klasyfikacji zastosowano rozkład Weibulla (rozkład Rosina-Rammlera-Benetta) jako szczególny przypadek uogólnionego rozkładu gamma. Doświadczalne wartości rozkładu wielkości ziaren porównano z wartościami teoretycznymi. Doświadczalne krzywe rozdziału aproksymowano za pomocą kilku funkcji. Obliczono wartości ziarna podziałowego wynikające z krzywych aproksymujących zbiór danych doświadczalnych. Na tej podstawie obliczono doświadczalne wartości wskaźników ostrości rozdziału, które porównano z wartościami teoretycznymi. Doświadczalne dystrybuanty rozkładu wielkości ziaren produktów klasyfikacji prognozowane na podstawie rozkładu wielkości ziaren nadawy okazały się wystarczająco zgodne z wartościami obliczonymi na podstawie modelu matematycznego. Wyniki porównań wielkości teoretycznych i doświadczalnych wartości ziarna podziałowego prowadzą do wniosku, iż w doświadczalnym procesie klasyfikacji otrzymywano ziarno podziałowe około dwukrotnie większe od wartości obliczonej teoretycznie. Utworzono zależność empiryczną umożliwiającą obliczanie skorygowanej wielkości ziarna podziałowego od koncentracji zawiesiny, obciążenia powierzchniowego oraz od parametrów rozkładu. Doświadczalne wartości wskaźników ostrości rozdziału były zbliżone do wartości obliczonych teoretycznie. W konkluzji, wyniki weryfikacji doświadczalnej opracowanego modelu oceniono pozytywnie. Model matematyczny procesu klasyfikacji w klasyfikatorze lamelowym jest wystarczająco zgodny z wynikami doświadczeń. W porównaniu do innych urządzeń stosowanych do klasyfikacji przepływowej ziaren (wirówki, hydrocyklony) klasyfikator lamelowy okazał się urządzeniem o wyższej ostrości rozdziału.

Słowa kluczowe

EN

lamella classification; sedimentation process; indices of classification sharpness

PL

klasyfikacja lamelowa; proces sedymantacji; wskaźnik ostrości klasyfikacji

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 48, nr 4
• Strony: 533--560
• Opis fizyczny: Bibliogr. 40 poz., wykr.

Twórcy

autor

Marciniak-Kowalska J.

• Zakład Przeróbki Kopalin, Ochrony Środowiska i Utylizacji Odpadów, Akademia Górniczo-Hutnicza, 30-059 Kraków, Al. Mickiewicza 30

Bibliografia

• [1] Boycott A.E., 1920: Sedimentation of blood corpuscles. Nature, London, 104, 952.
• [2] Bandrowski J., Merta H., Zioło J., 2001: Sedymentacja zawiesin. Zasady i projektowanie. Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice, wyd. 2.
• [3] Bednarski S., 1978: Podział, systematyka i zastosowania osadników z wypełnieniem. Inż. Ap. Chem. 17, 3, 2-5.
• [4] Binder H., Wiesmann U., 1983: Sedimentation in Lamellenabscheidem. Aufbereitungs-Technik 2, 86-91; 3, 146-154.
• [5] Camp T.R., 1946: Sedimentation and the design of settling tanks. Trans. Amer. Soc. Civ. Engrs., 11 1, 895-958.
• [6] Culp G.L., Hansen S.P., Richardson G., 1968: High-rate sedimentation in water treatment works. J. Amer. Water Works Ass. 60, 6, 681-698.
• [7] Eder Th., 1961: Probleme der Trennscharfe. Aufbereitungs-Technik 3, 104-109; 4, 136-148; 8, 313-321; 11, 443-446; 12,484-495.
• [8] Erasmus T.C., 1973: Plotting a smooth curve to the experimentally determined coordinates of a Tromp curve, Coal, Gold and Base Minerals of S.A. 6, 63-67.
• [9] Gęga J., 1979: Badania procesu płytkiej sedymentacji w celu określania głównych wymiarów elementów wielostrumieniowych w osadnikach hutniczych. Zesz. Nauk. AGH, s. Elektr. i Mech. Górn. i Hutn., 94, Prace Inst. Masz. Hutn. i Aut. 6.
• [10] Grzelak E., 1992: Klasyfikacja hydrauliczna drobnych cząstek i zawiesin. Fizykochem. Probl. Mineralurgii 26, 25-32.
• [11] Gambii IW.R., 1959: How to estimate mixture viscosities. Chem. Eng. 3, 151-152.
• [12] Grzelak E., Mai i no w s ki A., 1981: Hydroklasyfikacja piasku w przemyśle kruszyw budowlanych. Mat. Sem.Nauk.-Techn. nt. „Klasyfikacja materiałów drobnouziarnionych”, Kraków.
• [13] Haba J., Nosowicz J., Pasiński A., 1980: Klaren und Eindicken von Suspensionen in Lamelleneindickern. Aufbereitungs-Technik 4, 198-201.
• [14] Kowalski W.P., 1992: Podstawy teoretyczne projektowania osadników z wkładami wielostrumieniowymi. Zesz. Nauk. AGH, 1500, s. Mechanika 27.
• [15] Lynch A.J., 1970: Lecture Notes on Comminution and Classification. University of Queensland, Australia.
• [16] Malewski J., 1981: Przeróbka kopalin. Zasady rozdrabniania i klasyfikacji. Wrocław, Wyd. Politechn. Wrocł.
• [17] Marciniak-Kowalska J., 1984: Skład ziarnowy produktów grawitacyjnej klasyfikacji mokrej w klasyfikatorze płytowym. Mat. XVIII Krak. Konf. Nauk.-Techn. Przer. Kopalin, Kraków-Krościenko, 133-144.
• [18] Marciniak-Kowalska J., 1986: Niektóre aspekty ekonomiczne stosowania osadników lamelowych w procesach sedymentacji mułów węglowych. Zesz. Nauk. AGH, 1104, s. Górnictwo z.128, 79-88.
• [19] Marciniak-Kowalska J., 1991: Application of enrichment indices to estimation of the process of wet grain classification in lamella classifiers. Trans, of Univ. of Min. and Met. Ostrava, Min. and Geolog. Series, Czechosłowacja, 2, v. XXXVII, 73-91.
• [20] Marciniak-Kowalska J., 1994: Some theoretical aspects of classification process in lamella classifiers. Preprints of the 12th Intern. Coal Preparation Congress, Cracow, Poland, vol. 1, 127-139.
• [21] Marciniak-Kowalska J., 1997: To the possibility of forecasting the grain-size distribution of classifying products in a lamella classifier. The Intern. Conf. “New Trends in Mineral Processing II”, VSB-Technical University Ostrava, Czechy, 16-20.
• [22] Marciniak-Kowalska J., 2000a: Perspektywy zastosowań klasyfikatorów lamelowych. Zesz. Nauk. Politechniki Łódzkiej, z. 28, 137-144.
• [23] Marciniak-Kowalska J., 2000b: Funkcje rozdziału Trompa w procesie klasyfikacji lamelowej ziaren z uwzględnieniem rozwoju ruchu laminarnego. Inż. Ap. Chem. z. 3, 82-83.
• [24] Marciniak-Kowalska J., 2002a: Recovery of coal grains from the slurry in lamella classifiers. Mat. Konferencji Nauk.-Techn. nt. “Recyklace odpadu VI”, Koszyce, Slovakia, 393-396.
• [25] Marciniak-Kowalska J., 2002b: Przemysłowe instalacje urządzeń sedymentacyjnych. Inż. Min., S. 2/8, 77-85.
• [26] Marciniak-Kowalska J., 2003: Analiza procesów klasyfikacji ziarnowej i wzbogacania w klasyfikatorach lamelowych. S. Rozpr. Monogr. 120, Kraków UWND AGH, 155 p.
• [27] Niedźwiedzki Z., 2000: Badania teoretyczne i eksperymentalne wypełnień osadników wielostrumieniowych. Zesz. Nauk. Politechn. Łódzkiej, z. 863.
• [28] Nipl R., 1979: O zastosowaniu uogólnionego rozkładu gamma do aproksymacji krzywych składu ziarnowego. Mat. XIII Krak. Konf. Nauk.-Techn. Przeróbki Kopalin, Kraków, 323-330.
• [29] Nowack K.H., 1990: Lamellenklarer - Eine wirtschaftliche Losung fur sauberes Wasser und hohe Eindickung. Aufbereitungs-Technik 31,6, 304-310.
• [30] Nowak Z., 1973: Rzeczywista funkcja rozdziału zbioru ziaren w procesie klasyfikacji hydraulicznej zawiesin węglowych. Arch. Górn. t. XVIII, z. 1, 47-67.
• [31] Nowak Z., 1982: Gospodarka wodno-mułowa w zakładach przeróbki mechanicznej węgla. Katowice, Wyd. Śląsk.
• [32] Plitt L.R., 1971: The analysis of solid-solid separations in classifiers. The Can. Min. and Met. Buli. 4, 42-47.
• [33] Sztaba K., 1956a: Metoda statystyczna badania procesu klasyfikacji mokrej. Arch. Górn. t. I, 1, 33-53.
• [34] Sztaba K., 1956b: Krzywe rozdziału w procesie klasyfikacji mokrej. Arch. Górn. 1.1, 2, 167-197.
• [35] Stokes G.G., 1851: On the effect of the internal friction of fluids on the motion of pendulums. Camb. Trans. V.9.
• [36] Trawinski H., 1976: Die mathematische Formulierung der Tromp-Kurve. Aufbereitungs-Technik 5, 248-254, 9, 449-459.
• [37] Tromp K.F., 1937: Neue Wege fur die Beurteitung der Aufbereitung von Steinkohlen. Gliickauf 73, 125.
• [38] Turnidajski T., 1990: Wielowymiarowe oceny efektywności procesów rozdziału (podstawy teoretyczne). Zesz. Nauk. AGH, s. Górnictwo 14, 2, 77-88.
• [39] Tumidajski T., 1992: Zastosowanie metod statystycznych w analizie procesów przeróbczych. Wyd. Śląsk, Katowice.
• [40] Yao K.M., 1970: Theoretical study of high-rate sedimentation. Jour. Water Poll. Contr. Fed. 42, 2, 1970, 218-228.