İnönü Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Maden Mühendisliği Bölümü 321 Cevher Hazırlama Laboratuvarı I HİDROSİKLON İLE SINIFLANDIRMA

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "İnönü Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Maden Mühendisliği Bölümü 321 Cevher Hazırlama Laboratuvarı I HİDROSİKLON İLE SINIFLANDIRMA"

Çağatay Tandoğan
7 yıl önce
İzleme sayısı:

1 1. GİRİŞ İnönü Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Maden Mühendisliği Bölümü 321 Cevher Hazırlama Laboratuvarı I HİDROSİKLON İLE SINIFLANDIRMA Hidrosiklon, hidrolik sınıflandırıcıda yerçekimiyle gerçekleşen ayırma işlemini, merkezkaç kuvvetten ve böylece taneciklerin boyutlarına ve kütlelerine bağlı olarak farklı oranlarda ivme kazanmalarından yararlanarak ayırma yapan bir sınıflandırma aygıtıdır. Cevher hazırlamada özellikle ince tane boyutundaki malzemelerin etkin bir ayrıma olanağı sağlayan bir sınıflandırıcı olarak oldukça geniş bir uygulama alanı bulmaktadır. Özellikle öğütme devrelerinde, değirmenin kapalı devre olarak çalıştırılmasında sınıflandırıcı olarak kullanılmaktadır. Bunun dışında, su uzaklaştırma, şlam ayırma gibi amaçlar için de kullanılan hidrosiklonlar, düşük maliyetli olmaları, kolay kurulabilmeleri, fazla bakım gerektirmemesi ve tesiste fazla yer kaplamamaları gibi özelliklerinden dolayı birçok alanda kullanılmaktadır. 2. HİDROSİKLONLARIN ÇALIŞMA PRENSİBİ Tipik bir hidrosiklon başlıca, ayırımın gerçekleştiği bir gövde, bu gövdeye bağlı ve beslemenin verildiği teğetsel bir giriş ve iri malzemenin çıktığı bir alt akım deliği ile, ince malzemenin çıktığı bir üst akım çıkış borusundan oluşur. Çamur haldeki besleme, pompayla ya da yerçekimi etkisiyle siklon içine silindirik kısımdan teğetsel olarak belirli bir basınç altında girer. Siklon yapısına bağlı olarak siklon içersinde aşağı doğru inen bir girdap akımı ve buna ters yönde yukarı doğru ve siklon merkezinde hareket eden ikinci bir girdap akımı oluşur. Ters yönde girdap akımı siklon içerisinde bir alçak basınç oluşturduğundan, merkezde hortum şeklinde bir hava boşluğu oluşur. Siklonda birbirine ters yönde oluşan bu girdap akımları, siklona giren taneciğe iki kuvvetin etkimesine yol açar: Taneciği siklon duvarına doğru yönlendiren merkezkaç kuvveti ve taneciği siklon merkezine doğru çeken sürüklenme/çekme kuvveti. Siklona beslenen malzeme içerisindeki taneler, kütlelerine ve boyutlarına göre farklı şekilde ivmelendiklerinden, merkezkaç kuvvet etkisiyle en iri taneler siklon duvarına doğru yönelirken, daha ince taneler, daha çok siklonun merkezine doğru yönelirler. Böylece, siklon duvarından merkeze doğru iri boydan ince boya doğru bir sıralanma oluşur. Siklon yapısı ve çalışma koşullarına bağlı olarak, böylece, belirli bir boydan ince olan taneler yukarı doğru yönelmiş merkezdeki girdap akımına kapılıp siklonun üst çıkışına, daha iri taneler ise aşağı yöndeki girdap akımına kapılıp alt çıkışına yönelirler. Sonuçta siklondan iki ürün alınır. H i d r o s i k l o n i l e S ı n ı f l a n d ı r m a D e n e y F ö y ü Sayfa 1

aygıtıdır. Cevher hazırlamada özellikle ince tane boyutundaki malzemelerin etkin bir ayrıma olanağı sağlayan bir sınıflandırıcı olarak oldukça geniş bir uygulama alanı bulmaktadır.

2 Tipik bir hidrosiklonun çalışma prensibini ve parçalarını gösteren kesit görüntüleri H i d r o s i k l o n i l e S ı n ı f l a n d ı r m a D e n e y F ö y ü Sayfa 2

3 Birden çok hidrosiklonun bir arada çalıştırıldığı multisiklon (üstakım çıkışları bağlanmamış) 3. SINIFLANDIRMANIN DENETİMİ VE DEĞERLENDİRİLMESİ Özellikle, akımlı sınıflandırıcılarda yapılan sınıflandırmada gerçek ayırma sınır tane boyunu belirlemek neredeyse olanaksız olduğundan, bu değeri bulabilmek amacıyla sınıflandırma sırasında besleme, alt akım ve üst akımdan örnekleme yapılır. Bu malzemelerin her birisi için elek analizi yapılır ve sonuçları değerlendirilir. Tromp a göre gerçek Ayırma Tane Boyu (d T ) Tromp a göre bir beslemenin içerdiği ortalama tane boyu fraksiyonlarının ayırım sayıları, bu beslemenin hangi oranda verilen/seçilen elek altına ve hangi oranda aynı elek üstüne gittiğini vermektedir., alt akım ve üst akım ürünlerinin elek analizleri yardımıyla çizilen Tromp eğrisi sayesinde sınıflandırmanın tane boyu dağılımını belirlemek olanaklıdır. Tromp eğrisinin genel yapısı S eğrileri şeklindedir. Bu eğriyi çizerken ordinata ayırma oranı sayısı, apsise de tane boyu yerleştirilir. Bu şekildeki ayırma oranı sayısının %50 olduğu noktadan apsis eksenine çizilen paralelin Tromp eğrisini kestiği noktadan indirilen dikin apsisi kestiği tane boyu, Tromp a göre ayırma sınır tane boyudur (d T ). Sınıflandırma hassasiyetinin belirlenmesi için Tromp eğrisinden yararlanılır. Ayırma oranı sayısının %75 ve %25 olduğu noktalardan apsise çizilen paralelin eğriyi kestiği noktalardan indirilen diklerin apsisi kestiği noktalar d 75 ve d 25 olarak belirlenir. H i d r o s i k l o n i l e S ı n ı f l a n d ı r m a D e n e y F ö y ü Sayfa 3

bulabilmek amacıyla sınıflandırma sırasında besleme, alt akım ve üst akımdan örnekleme yapılır. Bu malzemelerin her birisi için elek analizi yapılır ve sonuçları değerlendirilir.

4 d P d E Ayırma hassasiyeti olası sapma değeri E P ye bağlıdır. E P ne kadar küçük olursa ve Terra (Tromp) eğrisi ne kadar dik olursa ayırma o kadar iyi olur. Küçük d 50 değerleri elde etmek için hidrosiklon en küçük girdap oluşturucu çapı; düşük pulp yoğunluğu; yüksek giriş basıncı ile çalıştırılmalıdır. Büyük d 50 değerleri için ise en büyük girdap oluşturucu çağı; yüksek pulp yoğunluğu ve düşük giriş basıncı ile çalıştırılmalıdır. Tromp eğrisinin çizilmesi Ayırma işleminin hassasiyeti, eğrinin eğimi bulunarak belirlenebilir. Bu eğri ne kadar dikse ayırma o kadar başarılı olmuştur. Eğrinin yataya yakın veya yatay olması durumunda yapılan işlem tane boyuna göre ayırma değil, beslemenin iki parçaya bölüştürülmesi anlamına gelmektedir., iri ve ince ürünlerin yalnızca elek analizi verilerine bağlı olarak hazırlanan aşağıdaki çizelgedeki sütunlardaki değerlerin anlamı şöyledir: 1. Tane boyu 2. nin elek analizi sonucu elde edilen fraksiyonlarının ağırlığı (gr); 3. Hesapla bulunan ağırlık (%); 4. nin kümülatif elek altı değerleri (%); 5. Üst akımın elek analizi sonucu elde edilen fraksiyonlarının ağırlıkları (gr); 6. Üst akımın tane boyu fraksiyonlarının miktarı (%); 7. Üst akımın toplam besleme miktarına göre hesaplanmış miktarı (%), 8. Alt akımın elek analizi sonucu elde edilen fraksiyonlarının ağırlıkları (gr); 9. Alt akımın tane boyu fraksiyonlarının miktarları (%); 10. Alt akımın toplam besleme miktarına göre hesaplanmış miktarı (%); 11. Alt akım ve üst akımın beslemeye göre hesaplanmış yüzde ağırlıklarının toplamı; 12. Fraksiyonların ortalama tane boyu (mm); ve 11. sütuna göre hesaplanmış ağırlık (%); ve 11. sütuna göre hesaplanmış ağırlık (%) H i d r o s i k l o n i l e S ı n ı f l a n d ı r m a D e n e y F ö y ü Sayfa 4

Büyük d 50 değerleri için ise en büyük girdap oluşturucu çağı; yüksek pulp yoğunluğu ve düşük giriş basıncı ile çalıştırılmalıdır.

5 TROMP ve TERRA ya göre ayrıma sınır tane iriliği ve sınıflandırma hassalığını belirleme çizelgesi Tane Boyu Üst Akım (İnce Malzeme) Üst akımın ye Oranı Alt Akım (İri Malzeme) Alt akımın ye Oranı Ağırlık E.A. Ağırlık Ağırlık Ağırlık Ağırlık Üst ve alt akımın beslemeye göre hesaplanmış toplamı Ortalama tane boyu AYIRMA ORANI SAYILARI Alt akıma Giden mm g % g % % g % % % mm % % (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) Miktarı Üst akıma Giden Miktarı (2) (5) Σ(3) Σ(5) (5) (8) Σ(8) (8) (10) (7) (10) (11) (7) (11) , ,8 15,0 15,0 10,0 0, , ,2 10,9 10,9 7,0 0, , ,1 0, ,5 13,8 14,3 5,0 96,5 3, ,1 59,6 50 5,4 2, ,4 7,8 10,3 3,5 75,7 24, ,3 49, ,2 13,0 88 8,2 4,4 17,4 2,5 25,2 74, ,2 32, ,1 17,0 42 3,9 2,1 19,1 1,5 11,0 89,0 Toplam ( ) ,0 13, ,2 13, ,0 0,5 0, , ,0 H i d r o s i k l o n i l e S ı n ı f l a n d ı r m a D e n e y F ö y ü Sayfa 5

(5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) Miktarı Üst akıma Giden Miktarı (2) (5) Σ(3) Σ(5) (5) (8) Σ(8) (8) (10) (7) (10) (11) (7) (11) 12 8 300 15,0 - - - 300 27,8 15,0 15,0 10,0 0,0 8-6 220

6 Ayırma Oranı Sayıları Alt akıma giden besleme miktarı) d 75 = 3.5 mm d 50 = 2.8 mm d 25 = 2.3 mm E P = ( )/2 = Tane iriliği, mm Ayırma Oranı Sayıları Üst akıma giden besleme miktarı) d 25 = 3.5 mm d 50 = 2.8 mm d 75 = 2.3 mm E P = ( )/2 = Tane iriliği, mm Alt akıma ve Üst akıma giden besleme miktarını gösteren Tromp eğrileri H i d r o s i k l o n i l e S ı n ı f l a n d ı r m a D e n e y F ö y ü Sayfa 6

5 mm d 50 = 2.8 mm d 75 = 2.3 mm E P = (3.5-2.8)/2 = 0.

7 4. DENEY Deneyde yarı pilot laboratuar tipi hidrosiklon kullanılacaktır. Aşağıda verilen uyarıları dikkate alarak deneysel çalışmayı tamamlayınız. - Karıştırıcının bulunduğu tankı suyla doldurun. - Karıştırıcıyı çalıştırın. - Hidrosiklonda ayrılması düşünülen malzemeden besleme malı elek analizi yapmak üzere örnek alın. - Çalışılması düşünülen katı-su oranında olacak şekilde, karıştırıcının çalışıyor olduğu bölüme malzemeyi boşaltın. - Siklon belirli bir rejime girdikten sonra, üst çıkış ve alt çıkıştan örnekler alın. - Çalışma tamamlandıktan sonra makineyi kapatıp temizleyin. - malı, alt çıkış ve üst çıkış örneklerinin ayrı ayrı, aynı elek serisini kullanarak elek analizlerini yapın. Deney sonuçlarının değerlendirilmesi - Elek analizlerinden yararlanarak endüstriyel sınıflandırma çizelgesini hazırlayın. - Üst akım ve alt akım için Tromp a göre sınıflandırma eğrilerini çizerek, bu eğrilerden elde edilebilecek değerleri belirleyin. - Deneyin yorumunu yaparak, sınıflandırmanın hassasiyeti hakkında açıklama yapın. H i d r o s i k l o n i l e S ı n ı f l a n d ı r m a D e n e y F ö y ü Sayfa 7

- Çalışılması düşünülen katı-su oranında olacak şekilde, karıştırıcının çalışıyor olduğu bölüme malzemeyi boşaltın.

8 Tane Boyu Üst Akım (İnce Malzeme) Üst akımın ye Oranı Alt Akım (İri Malzeme) Alt akımın ye Oranı Ağırlık E.A. Ağırlık Ağırlık Ağırlık Ağırlık Üst ve alt akımın beslemeye göre hesaplanmış toplamı Ortalama tane boyu AYIRMA ORANI Alt akıma Giden SAYILARI mm g % g % % g % % % mm % % (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) Miktarı Üst akıma Giden Miktarı (2) Σ(3) (5) Σ(5) (5) (8) Σ(8) (8) (7) (10) (10) (11) (7) (11) Toplam ( ) H i d r o s i k l o n i l e S ı n ı f l a n d ı r m a D e n e y F ö y ü Sayfa 8

t Akım (İri Malzeme) Alt akımın ye Oranı Ağırlık E.A. Ağırlık Ağırlık Ağırlık Ağırlık Üst ve alt akımın beslemeye göre hesaplanmış

9 Ayırma Oranı Sayıları Tane iriliği, mm Ayırma Oranı Sayıları Tane iriliği, mm H i d r o s i k l o n i l e S ı n ı f l a n d ı r m a D e n e y F ö y ü Sayfa 9

Benzer belgeler

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MADEN İŞLETME LABORATUVARI DENEY ADI: AGREGA ELEK ANALĠZĠ VE GRANÜLOMETRĠ EĞRĠSĠ

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MADEN İŞLETME LABORATUVARI DENEY ADI: AGREGA ELEK ANALĠZĠ VE GRANÜLOMETRĠ EĞRĠSĠ DENEY ADI: AGREGA ELEK ANALĠZĠ VE GRANÜLOMETRĠ EĞRĠSĠ AMAÇ: ĠnĢaat ve madencilik sektöründe beton, dolgu vb. içerisinde kullanılacak olan agreganın uygun gradasyona (üniform bir tane boyut dağılımına)