Methodology of the efficiency factors of fine grained clayish suspensions separation in multileveled hydrocyclone systems

The necessity of obtaining many types of products of various granulation requires - more than in case of majority of other processes of mineral processing - constructing complex, multileveled technological systems of classification. They may consist of operations conducted by means of classifying devices of various types or devices of the same type and the same or various constructing parameters. The paper presents the results of three-staged process of suspension separation of solid phase granulation < 60 μm in two series of investigation conducted in hydrocyclones of the cylindrical part diameter D = 30 mm. The effects of classification as separation efficiency, yields and losses of finest fractions in separation products, sizes of given separation particles and factors of separation efficiency were compared in case when the diameters of hydrocyclones underflow nozzles were the same for each classification stage and in case when these diameters were bigger for each individual separation level. The main purpose of the paper was the attempt of describing real separation curves obtained experimentally by model functions for various work conditions of hydrocyclones systems. To determine the characteristics of separation the approximation functions were used to approximate the separation curves. They were function describing Weibull distribution function for the experimental series “a” (equation 8) and function describing logistic distribution function for experimental series “b” (equation 9). Basing on the approximated separation curves the factors of separation efficiency were calculated, which were probable error (Ep), imperfection (I), characteristic particles (d25, d75) and cut points (d50). The yields of fractions < 20 μm and < 2 μm were calculated in hydrocyclones overflows. It was stated that it is impossible to obtain very high (like > 80%) contents of ultrafine fraction < 2 μm in overflow of nth separation level - even by high yields of this fraction in individual overflows and high separation efficiency - if the contents of this fraction in the feed of 1st classification level is very small. Applying the Hancock equation (1) the technological efficiency of obtaining fraction < 20 μm and < 2 μm in hydrocyclones overflows was calculated.

Konieczność uzyskiwania całego szeregu gatunków produktów różniących się uziarnieniem wymaga - w znacznie większym stopniu niż w przypadku większości innych procesów przeróbczych - budowania złożonych, wielostopniowych układów technologicznych klasyfikacji. Mogą się one składać z operacji realizowanych przy użyciu urządzeń klasyfikujących różnych typów, bądź też urządzeń tego samego typu o takich samych lub różnych parametrach konstrukcyjnych. W pracy przedstawiono wyniki badań trójstopniowego procesu rozdziału zawiesiny o uziarnieniu fazy stałej < 60 μm w hydrocyklonach o średnicy części cylindrycznej D = 30 mm w dwóch seriach badań. Porównano efekty klasyfikacji m.in. takie jak: skuteczność rozdziału, uzyski i straty klas najdrobniejszych w produktach rozdziału, wielkości otrzymywanych ziaren podziałowych i wskaźniki dokładności rozdziału w przypadku gdy średnice dysz wylewowych hydrocyklonów były takie same w każdym stopniu klasyfikacji oraz w przypadku gdy średnice te zwiększały się w kolejnych stopniach rozdziału. Zasadniczym celem pracy była próba opisu rzeczywistych krzywych rozdziału uzyskanych z doświadczeń funkcjami modelowymi dla różnych warunków pracy układu hydrocyklonów. Do wyznaczenia charakterystyk rozdziału użyto funkcji aproksymujących empiryczne krzywe rozdziału. Były to: funkcja opisująca dystrybuantę rozkładu Weibulla dla doświadczeń serii „a” (wzór 8) i funkcja opisująca dystrybuantę rozkładu logistycznego dla doświadczeń serii „b” (wzór 9). W oparciu o aproksymowane krzywe rozdziału wyliczono wskaźniki ostrości rozdziału: rozproszenie prawdopodobne (Ep), imperfekcję (I) oraz ziarna charakterystyczne (d25, d50 i d75). Wyliczono uzyski klasy < 20 μm i klasy < 2 μm w przelewach hydrocyklonów. Stwierdzono, że nie jest możliwe otrzymanie bardzo wysokiej (np. > 80%) zawartości klasy bardzo drobnej < 2 mm w przelewie n - tego stopnia rozdziału, - nawet przy wysokich uzyskach tej klasy w kolejnych przelewach i wysokiej dokładności rozdziału - jeżeli zawartość tej klasy w nadawie I-go stopnia klasyfikacji jest bardzo mała. Korzystając ze wzoru Hancocka (1) wyliczono technologiczną skuteczność wydzielenia klasy < 20 μm i < 2 μm w przelewach hydrocyklonów.