Investigation and evaluation of jigging separation features

• Autorzy: Surowiak A.

Identyfikatory

DOI

10.24425/ams.2018.124979

Warianty tytułu

PL

Badania i ocena argumentu rozdziału w osadzarce

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The process of enrichment in a jig has usually been described and analysed using particle density as a separation feature. However, a degree of particle loosening in the jig bed is affected by, inter alia, the terminal particle free settling velocity which in turn is affected by the size, density and shape of a particle. Therefore, the terminal particle settling velocity clearly characterises the feed transferred to a jig for the enrichment process. Taking the comprehensive particle geometric (particle size and shape) and physical properties (particle density) into account comes down to the calculation of the terminal particle settling velocity. The terminal particle settling velocity is therefore a complex separation feature which comprises three basic particle features (particle density, size and shape). This paper compares the effects of enrichment of coal fines in a jig, for two cases: when the commonly applied particle density is separation feature and for the particle settling velocity. Particle settling velocities were calculated in the selected three particle size fractions: –3.15+2.00, –10.00+8.00 and –20.00+16.00 mm based on the industrial testing of a jig for coal fines and detailed laboratory tests consisting in determining particle density, projective diameter and volume and dynamic particle shape coefficient. The calculated and drawn partition curves for two variants, i.e. when particle density and particle settling velocity were taken into account as the separation argument in selected particle size fractions, allowed to calculate and compare separation precision indicator. With the use of a statistical test, the assumption on the independence of random variables of the distribution of components included in the distribution of the particle settling velocity as a separation feature during enrichment in a jig was verified.

PL

Zazwyczaj proces wzbogacania w osadzarce opisywano i analizowano przy użyciu gęstości ziaren jako cechy rozdziału. Jednakże na stopień rozluzowania ziaren w łożu osadzarki ma wpływ między innymi graniczna prędkość opadania swobodnego ziarna, na którą ma wpływ wielkość, gęstość i kształt ziarna. Zatem graniczna prędkość opadania ziaren w sposób jednoznaczny charakteryzuje nadawę kierowaną do procesu wzbogacania w osadzarce. Uwzględnienie kompleksowych właściwości geometrycznych ziaren (wielkość i kształt ziaren) oraz fizycznych (gęstość ziaren) sprowadza się do wyliczenia granicznej prędkości opadania ziaren. Zatem graniczna prędkość opadania ziaren jest to złożona cecha rozdziału zawierająca w sobie trzy podstawowe cechy ziarna (gęstość, wielkość i kształt ziarna). W tej pracy porównano efekty wzbogacania miałów węglowych w osadzarce dla dwóch przypadków: kiedy cechą rozdziału jest powszechnie stosowana gęstość ziaren oraz dla prędkości opadania ziaren. Na podstawie opróbowania przemysłowego osadzarki miałowej i szczegółowych badań laboratoryjnych, polegających na określeniu gęstości ziaren, średnicy projekcyjnej i objętościowego oraz dynamicznego współczynnika kształtu ziaren wyliczono prędkości opadania ziaren w wybranych trzech klasach ziarnowych: 2.0-3.15, 8.0-10.0 i 16.0-20.0 mm. Wyliczone i wykreślone krzywe rozdziału dla dwóch wariantów tzn. kiedy brano pod uwagę gęstość ziaren i prędkość opadania ziaren jako argument rozdziału w wybranych klasach ziarnowych, pozwoliły na wyliczenie i porównanie wskaźników dokładności rozdziału. Przy pomocy testu statystycznego dokonano weryfikacji założenia o niezależności zmiennych losowych rozkładu składowych wchodzących w skład rozkładu prędkości opadania ziaren jako cechy rozdziału przy wzbogacaniu w osadzarce.

Słowa kluczowe

EN

jig separation feature; particle size; particle density; shape coefficient; particle settling velocity; separation precision

PL

wielkość ziaren; współczynnik kształtu; gęstość ziaren; cecha rozdziału w osadzarce

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 63, no. 4
• Strony: 839--851
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Surowiak A.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining and Geoengineering al. Mickiewicza 30, 30-059, Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Brożek M., Surowiak A., 2004. Distribution of settling velocity of particles in samples of mineral raw materials. Mineral Resources Management 20, 67-84.
• [2] Brożek M., Surowiak A., 2005. The dependence of distribution of settling velocity of spherical particles on the distribution of particle sizes and densities. Physicochemical Problems of Mineral Processing 39, 199-210.
• [3] Brożek M., Surowiak A., 2007. Effect of particle shape on jig separation efficiency. Physicochemical Problems of Mineral Processing 41, 397-413.
• [4] Brożek M., Surowiak A., 2010, Argument of separation at upgrading in the JIG Archives of Mining Sciences 55, 1, 21-40.
• [5] Ganser G.H., 1993. A rational approach to drag prediction of spherical and non-spherical particles. Powder Technology 77, 143-152.
• [6] Gottfried B.S., 1978. A generalization of distribution data for characterizing the performance of float-sink coal clearing devices. Int. J. Mineral Processing 5, 1-20.
• [7] Leyman G.J., 1992. Review of Jigging Principles and Control. Int. J. of Coal Prep. and Util. 11, 3-4, 145-165.
• [8] Mishra B.K, Mehrotra S.P., 1998. Modelling of particle stratification in jigs by the discrete element method. Minerals Engineering 11, 6, 511-522.
• [9] Mukherjee A.K., Mishra B.K., 2007. Experimental and simulation studies on the role of fluid velocity during particie separation in a liquid-solid fluidized bed. Int. J. Miner. Process. 82, 211-221.
• [10] Osoba M., 2017. Polish-type water pulsated jigs. Inżynieria Mineralna – Journal of the Polish Mineral Engineering Society 18, 1(39), 111-117.
• [11] Paul A.D., Maronde C.P., Killmeyer R.P., 1998. Evaluation of mathematical functions for representing partition data: a case study. Proc. XIII ICPC, Brisbane II, 861-869.
• [12] Smirnova N.A., 1980, Methods of statistical thermodynamics in physical chemistry. PWN, Warsaw, (in Polish).
• [13] Surowiak A., 2014. Influence of particle density distributions of their settling velocity for narrow size fractions. Mineral Resources Management 30, 1, 105-122.
• [14] Surowiak A., Brożek M., 2014a. Methodology of calculation the terminal settling velocity distribution of irregular particles for values of the Reynold’s number. Archives of Mining Sciences 59, 2, 553-562.
• [15] Surowiak A., 2018. The analysis of coal fines separation precision exposed to changeable hydrodynamic parameters of jig work. Archives of Mining Sciences 63, 2, 437-448.
• [16] Surowiak A., Brożek M., 2014b. Methodology of calculation the terminal settling velocity distribution of spherical particles for high values of the Reynold’s number. Archives of Mining Sciences 59, 1, 269-282.
• [17] Surowiak A., Brożek M., 2016. A physical model of separation process by means of JIGS. Physicochemical Problems of Mineral Processing 52, 1, 228-243.
• [18] Tumidajski T., Saramak D., 2009. Metody i modele statystyki matematycznej w przeróbce surowców mineralnych. Wydawnictwa AGH, Kraków (in Polish).
• [19] Viduka S.M., Feng Y.Q, Hapgood K., M.P. Schwarz M.P., 2011. Discrete particle simulation of solid separation in a jigging device. IFSA 2011, Industrial Fluidization South Africa: 175-192. Edited by A. Luckos & P. den Hoed.
• [20] Viduka S.M., Feng Y.Q, Hapgood K., M.P. Schwarz M.P., 2013. CFD-DEM investigation of particle separations using a sinusoidal jigging Profile. Advanced Powder Technology 24, 473-481.
• [21] Xia Y., Peng Felicia F., Wolfe E., 2007. CFD simulation of fine coal segregation and stratification in jigs. Int. Jou. of Min. Proc. 82, 164-176.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019)