Тема 4. Обогащение по упругости

Обогащение с использованием различий в упругости компонентов основано на взаимодействии разделяемых частиц с рабочей поверхностью сепаратора, имеющей постоянные свойства. В качестве такой поверхности чаще всего выступает плита, а эффект взаимодействия проявляется при соударениях частиц с плитой. Для ударного взаимодействия требуется сообщение соударяющимся телом определенной кинетической энергии, т.е. скорости. Это условия выполняется в среде с малой плотностью и вязкостью. В практике такой средой является воздушная.

Разделение по упругости объясняют с позиции классической теории удара, при этом рассматривают удар частицы идеализированной формы (шара) о горизонтально или наклонно установленную плиту (Рисунок 7).

Выделяют следующие фазы процесса:

- движение частицы к плите;

- удар частицы о плиту и смятие частицы и плиты при ударе;

- восстановление формы частицы и плиты и сообщение кинетической энергии частице;

- движение частицы от плиты.

Рисунок 7 – Траектория движения частицы при отражении ее от горизонтальной плоскости.

Движение частицы к плите может быть организовано путем свободного падения с заданной высоты. При свободном падении направление движения частиц определено, запасаемая энергия дозируется изменением высоты падения. В момент касания о плиту частица достигает скорости u₁.

Вторая фаза длится от момента касания частицы о плиту до момента падения скорости частицы при ударе до нуля. При этом как частица так и плита испытывают как упругие, так и пластические деформации. Смятие происходит до тех пор, пока действующая сила превышает силу, с которой частица воздействует на плиту, носит импульсный характер и при достижении скорости, равной нулю, становится равной весу частицы, то наступает момент, когда силы упругой деформации превышают силу тяжести, действующую на частицу. Этот момент и является началом третьей фазы.

Восстановление формы частицы и плиты идет за счет упругих деформаций. В конце третьей фазы частица приобретает скорость, равную u₂, и отрывается от плиты. При прямом центральном ударе частицы о горизонтальную плиту вектор скорости u₂ прямо противоположен вектору скорости u₁.

Отношение k_в=u₂/u₁ получило название коэффициента восстановления скорости. Принимая, что сообщение частице скорости осуществлялось за счет свободного падения с высоты h₁ и что подъем частицы над плитой определяется скоростью частицы в момент отрыва от плиты, то:

;

,

где h₁ - высота сбрасывания частицы на плиту; h₂ – высота подъема частицы над плитой; g - ускорение свободного падения.

Тогда

.

В зависимости от физических свойств разделяемых компонентов к_в может изменяться от 1 до 0.

Разделение частиц по упругости применяется при обогащении строительных материалов (щебня и гравия для производства бетона высоких марок).