Seulonnan erotustehokkuuden määrittäminen - tarkastelussa Reichertin kartioseula

Seulonta on vanha ja teollisuudessa yleisesti käytetty erotusmenetelmä. Huolimat-ta yksinkertaisesta prosessista seulontaa ilmiönä on tutkittu vähän. Prosessin yk-sinkertaisuus on voinut osaltaan vaikuttaa tutkijoiden mielenkiintoon aihetta koh-taan. Tutkimuksen vähyys näkyy etenkin painovoimaiseen seulontaan liittyvän kirjallisuuden vähyytenä. Kirjallisuusosassa käsitellään seulonnan taustaa ja märkä- sekä kuivaseulontaa. Lisäksi määritetään seulontaan vaikuttavat tekijät ja kar-toitetaan seulontaan liittyvää matematiikkaa. Työn kokeellisessa osassa tutkitaan Reichertin kartioseulan erotustehokkuutta 10, 12,5 ja 15 asteen kallistuskulmissa. Tutkimukset tehdään ideaalisille pallomaisille lasihelmille. Mittaustulosten avulla tutkitaan myös partikkelien liikettä seulapin-nalla ja syötetyn massan vaikutusta erotustehokkuuteen. Kokeellisia mittaustulok-sia käytetään MATLAB-mallinnuksessa, jonka avulla optimoidaan kartioseulan kallistuskulmaa ja massapanosta suhteessa erotustehokkuuteen. Tutkimuksen kannalta olennaisia kysymyksiä ovat: ”Onko painovoimaan perustuva erottelu seuloilla riittävä takaamaan hyvän erotustehokkuuden?” ja ”Mikä on seulan ero-tustehokkuuden kannalta optimaalinen kallistuskulma ja syötettävä massa?” Reichertin kartioseulan etuja ovat sen energiatehokkuus ja yksinkertainen helposti säädettävä prosessi. Koemittauksista havaitaan, että erotustehokkuus vastaa opti-moinnin tuloksia. Seulan liian pieni kallistuskulma ja suuri massapanos pienentävät seulan erotustehokkuutta. Lisätutkimuksia tarvitaan eri kallistuskulmilla ja materiaaleilla, jotta tuloksia voidaan verrata todellisiin seulontaprosesseihin.

Screening is an old and widely used separation method in the chemical industry. Although screening has been regarded as a straightforward process, there have only been a few studies made. This might be explained by the lack of interest in the topic. The lack of research appears through its limited literature concerning gravitational screening. In this work the principles of screening, including wet and dry screening, are discussed. In addition, factors affecting screening and its math-ematics are explored. In the experimental part, the aim is to determine the screening separation efficien-cy of 10, 12,5 and 15 degree inclination angles in the screen modified from a Reichert cone separator. The experiment is performed for ideal glass beads. Parti-cle movement on the screen surface and the effect of rates on separation efficiency are also explored based on results obtained through the experiment. Optimization is carried out using a MATLAB simulation to determine the optimal inclination angle, separation efficiency and batch. The essential research questions are: “is gravitational screening efficient enough for achieving sufficient screening separation efficiency?” and “which inclination angle and batch give the most optimal separation efficiency?” The advantages of the Reichert cone screen are energy efficiency and easily modi-fied process. The experimental results correspond to the results from optimization. If the inclination angle of screen is too shallow or the rate of beads is too high, the separation efficiency decreases. Additional research with different materials and inclination angles is required in order to obtain comparison material for real screening processes.