Development of a new centrifugal separator
Yeni bir santrifüj ayırıcı geliştirilmesi
- Tez No: 672777
- Danışmanlar: PROF. DR. AYHAN ALİ SİRKECİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Cevher Hazırlama Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Cevher Hazırlama Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 71
Özet
Küresel olarak cevher hazırlama, minerallerin kazanımı ve istenilen niteliklere sahip malzemelerin üretimi amacıyla makinelerin ve fikirlerin yoğun olarak kullanıldığ bir alandır. Ancak son zamanlarda cevher tenörlerindeki düşüşe bağlı olarak flotasyon ile zenginleştirme ve bu alanda özellikle flotasyon kimyasalları alanında yapılan araştırmalar önem kazanmıştır. Bu süreçte; diğer türdeki ayırma yöntemleri, özellikle de yoğunluk farkına dayanan ayırma yöntemleri konusunda yapılan araştırmlar yetersiz kalmıştır. Diğer taraftan, özütleme gibi cevher hazırlamada kullanılan bazı süreçlerin çevresel etkilerine dair artan farkındalık artmış durumdadır. Bütün bu nedenlerden dolayı yeni yöntemlerin geliştirilmesine. makinelerin minimum güç ve kaynak kullanımına, yüksek geri kazanım oranıyla daha çevre dostu ve düşük maliyetli üretime yönelik olan ihtiyaçları artırmıştır. Bu çalışma kapsamında santrifüj kuvvetler etkisi ile ayırma yapan yeni bir tasarım geliştirilerek hem deneysel hem de bilgisayar destekli modelleme yöntemlerinin kullanıldığı çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Tasarım, bir tank sistemine bağlı bir şaft etrafında dönen helis spirali benzeri bir tüp ve sulu karışımı barındıran ve dağıtan bir pompadan oluşur. Çalışmanın temel amacı; bu tasarımın olanaklarını başarısını ve ayırma verimliliğini değerlendirmektir. Çalışmalar iki şekilde yürütülmüştür. Bunlardan ilki farklı deneysel parametrelerin etkisinin gözlendiği laboratuar tabanlı deneylerken ikincisi ayırma mekanizmasını daha iyi anlamak için sistem içindeki olayları simüle etmek üzere ANSYS Fluent programını kullanmaktır. Cevher hazırlama cihazları genel olarak tanıtılarak her makinenin hem avantajları hem de dezavantajları ile sunulmuş ve çalışmadaki önemlerinden dolayı yoğunluk farkına göre ayırma yapan makinelere ve santrifüj esaslı makinelere odaklanılmıştır. Çalışma için birincil süreç, kullanılacak makine için bir tasarım gerçekleştirmek ve bu tasarımı üretmektir. Tasarım, çalışma parametrelerinin daha iyi araştırlması için, esnek ve kolayca değiştirilebilecek şekilde yapılmıştır. Bunu takiben makine teçhizatları ve numune toplama araçları gibi diğer bazı değişkenler için karar sürecinin yanı sıra, deneyler için test numunelerinin seçildiği, yıkandığı, boyutlandırıldığı ve boyutların eşitlendiği malzeme hazırlama süreci gerçekleştirilmiştir. Bu deneyler için 212 ile 75 µm tane boyu aralığına sahip manyetit ve kuvars kullanılmıştır. Deney süreci akış hızını ölçmeyle başlamış ve belirli katı-sıvı oranlarına bağlı olarak g kuvveti hesaplanmıştır. Sistematik deneyler çeşitli test koşullarında gerçekleştirilerek veriler elde edilmiştir. Yeterli bir ayırımın olmadığının gözlenmesi üzerine“ANSYS Fluent”programını kullanılarak simulasyonlar gerçekleştirilmiş ve ayırmanın nasıl olabileceği konusunda veri üretilmiştir. Simülasyon çalışmalarında, deneysel çalışmlarda benimsenen parametler kullanılmıştır. Prototip makine bünyesindeki akış hızını simüle etmek için pülp akış hızları 4 m/s' den başlayarak 5, 7 ve 9 m/s olmak üzere dört farklı şekilde seçilmiştir. Simulasyon çalışmaları sonucunda ayırımın hangi hızlarda olacağına ilişkin veri elde edilmiştir. 5 m/s akış hızında hafif bir iyileşme gözlenmiş, ancak daha iyi bir ayırımın gerçekleşmesi için daha yüksek akış hızlarına çıkılması sonucuna ulaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
Globally the mineral processing field is rich with machines and concepts for mineral recovery and processing, but lately the main focus of the world was on the field of using flotation methods and studying its potentials and to develop its variables such as frothers, activators and collectors to achieve better flotation, meanwhile that development came short when it concerns other types of separation methods especially gravity separation. Where gravity separation is still following the same traditional methods and few alterations and developments. In addition to that the growing awareness of the environmental impact of some of the processes used in mineral processing such as leaching, grew the need for new improved method and machines to be more ecofriendly and cost efficient with the minimal usage of power and resources and with high recovery rate. Therefore, this study was conducted to present new methodology and idea, trying a new approach both in the design for a new centrifugal separation and also new method within the experimentation of this design. The design consisted of a helix spiral like tube revolving around a shaft attached to a system of a tank and a pump accommodating and delivering slurry. The main aim for the study was to evaluate the possibilities of this design and its success and separation efficiency. Two approaches of experimentation were conducted, lab based experimentation with different slurry solid ratios and different tube and shaft diameters and minor alterations to achieve separation, and the other method employed was using ANSYS fluent to simulate the procedure for better understanding concerning the separation ratio and G-force needed to achieve that. A general overview of mineral processing devices was presented with a spread of both advantages and disadvantages of each machine and focusing on gravity separation and centrifugal based machines due to its importance to following study. The primary process for the study was setting a design for the machine to be used, and manufacturing this design. The design was made to be flexible and easily altered for better investigation of the possibilities of it. Then to follow that the materials preparation process took place where the test samples for the experiments were selected, washed, sized and size uniformed, alongside the decision process for some other variables such as machines attachments and collecting tools. Main mineral used for these experiments were magnetite and quarts with particle size of 75-212µm for both minerals. The experimentation process started with measuring the flow rate and in result the G-force generated by the existing pump depending on certain solid-fluid ratios for the slurry. Systematic experiments were conducted at under various test conditions but in conclusion the results were inconclusive so a decision was made to conduct experimentation using ANSYS fluent program to generate a simulation. For the simulated experiments the slurry parameter was fixed for the same variables presented in practical experiments in order to focus analyzing on the critical g-force to achieve separation within the machine, four velocities were chosen starting from 4 m/s to simulated the existing pump flowrate within the prototype machine, followed by 5, 7 and 9 m/s. for well spread intervals for larger spectrum of changes to be noticed and studied. Some promising results were obtained from these simulations to confirm the potentials of the main machine design with future possibilities for alteration and improvements. At 5m/s flow rate a slight improvement started to develop but significant changes were to be noted at higher flow rates with distinct clustering of minerals and thus potentials of high grade separation for those minerals.
Benzer Tezler
- Kağıt makinası bilgisayarla kontrolu
Computer aided control of paper machine
BÜLENT VURGUN
Yüksek Lisans
Türkçe
1993
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. KEMAL SARIOĞLU
- Çok uluslu işletmelerde yönetim ve organizasyon modelleri
Organization and management models in multinational companies
ÇEŞMİAHU AKSOYTÜRK
- Orta güçlü sincap kafesli asenkron motor tasarım programı geliştirilmesi
Development design software of squirrel cage induction motor in medium power
EMRE GÜRLEYEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ
- Volgram ağır alaşımlarında başlangıç toz özelliklerinin sıvı gaz sinterlemesi yoluyla yoğunlaşma süreçlerine olan etkileri
Effects of initial powder characteristics on densificatıon processes via liquid-phase sintering in based heavy alloys
BURAK ÖZKAL
- Havacılık sektöründe kullanılan döküm malzemelere uygulanan talaşlı imalat yöntemlerinin geliştirilmesi
Development of mechanic manufacturing methods applied to casting materials used in the aviation sector
BURAK ALPEREN TUNÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT TRABZON