Kiviaineksen seulonnan mallinnus : Menetelmän optimointi

Abstract

Opinnäytetyön toimeksiantajana oli Metso Minerals Oy ja se tehtiin yrityksen Tampereen toimipisteen tutkimuskeskuksessa sijaitsevaan kivilaboratorioon. Laboratoriossa on kiviaineksen seulontaa mallintava testiseula, jossa kiviaines kulkee ympyrärataa. Ympyräradalle kivet saadaan tärinän sekä seulaan kiinnitettävän keskikupin avulla, jolloin testiseulalla voidaan ottaa huomioon myös murskaamoiden seulojen pituus. Testiseulaan laitetaan yksi seula kerrallaan, joten keskikuppia joudutaan vaihtamaan seulasta toiseen. Vaihtaminen on osoittautunut kuitenkin haastavaksi ja aikaa vieväksi.

Opinnäytetyön tavoitteena oli lyhentää testeihin kuluvaa aikaa ja saada testistä käyttäjäystävällisempi. Tarkoituksena oli katsoa, miten toisen materiaalin ympyräradalle saattavan komponentin poistaminen vaikuttaa testiseulalla saataviin tuloksiin. Testit tehtiin ilman keskikuppia, ja testeistä saatuja tuloksia verrattiin aikaisemmin keskikupilla tehtyjen testien tuloksiin sekä laskennallisiin arvoihin. Vertailua tehtiin seulontatehokkuutta, läpäisyprosentteja ja kiviaineksen liikeratoja analysoimalla.

Keskikupiton testitapa todettiin tuloksien perusteella käyttökelpoiseksi. Sillä saatiin parempia tuloksia läpäisyprosentteja tarkasteltaessa 80 %:ssa tapauksista ja seulontatehokkuuksissa 83 %:ssa tapauksista. Testeissä, joissa keskikupillinen tapa oli parempi, erot eivät olleet kuitenkaan suuria testien välillä. Liikeradoissa selkein ero oli, että ilman keskikuppia materiaali pääsi seulan keskelle. Kiviaines kulki silti seulan reunoilla ympyrärataa ja keskellä olevista rakeista suurin osa ponnahteli lähes paikoillaan.

Tehtyjen testien perusteella keskikupin poistamisella vaikuttaisi olevan parantava vaikutus sellaisten seulojen seulontatehokkuuteen, joille jää paljon ylitettä. Jatkossa voisi tutkia, toistuuko ilmiö myös muilla kuin 12,5 mm:n seuloilla. Testit antavat myös suuntaa seulontatehokkuuteen vaikuttavien tekijöiden vaikutussuhteista, joita voisi myös tutkia jatkossa tarkemmin.

This thesis was done for Metso Minerals Oy, located in Tampere. Metso Minerals produces and delivers crushers and screens for mining and aggregate industries and provides services regarding the products. In the rock laboratory, abrasiveness and crushability of aggregates are done in addition to screening tests and research. There is a test screen in the laboratory with which it is possible to conduct different kinds of tests and analyze and model real situations. For example, the screening efficiency of different kinds of aggregates can be measured. Aggregates travel a circular path along the test screen with the help of vibration and a cylinder that is attached in the center of the screen. There is only one screen at the time in the test screen, so the cylinder must be moved every time the screen is changed. Changing turned out to be time consuming and hard so new tests without the cylinder were done in this thesis.

The aim was to shorten the time used to conduct the tests and make the procedure more practical. The purpose was to study the effects of removing the cylinder by comparing the results to the results of the tests with the cylinder and theoretical values. The comparison was done by analyzing the trajectory of the material, the screening efficiency and the screenability of the material or, in other words, the amount of material passing through the sieves.

The test procedure without the cylinder was shown to be an applicable method for conducting the tests. The tests without the cylinder gave better results in 80 % of cases in screenability tests and 83 % of cases in screening efficiency tests. The difference between tests were still small when the tests conducted with the cylinder gave better results. The differences in the trajectory of rock material were expected since the material could access the middle of the screen without the cylinder. For the most part material still traveled a circular path without the cylinder in the outer part of the screen.

Based on the screening efficiency results, it appears that the removing of the cylinder increases screening efficiency with screens that have many oversized granules among the feed. In the future, it would be interesting to study whether the same phenomenon reoccurs in other screens as well in addition to the 12.5 mm screen. The findings also suggest that some factors have a greater effect on screening efficiency than others. In the future, more tests could be done to determine more accurately the different effect relations.