Domande di teoria di Ingegneria delle materie prime

16. PRINCIPALI CLASSIFICATORI DIRETTI E INDIRETTI, CON SEMPLICI DISEGNI

ESPLICATIVI.

La classificazione è definita come la separazione dei materiali in base alle dimensioni,

ovvero una classificazione granulometrica. È un'operazione utile in diverse fasi del trattamento

dei materiali, sia per ottenere un prodotto finito con specifiche caratteristiche dimensionali, sia

per preparare il materiale per le fasi successive di lavorazione o separazione. La classificazione

è fondamentale in numerosi processi e trattamenti delle materie prime.

Esistono due approcci principali alla classificazione:

1. Classificazione Diretta – Vagliatura: Si basa sulla separazione del materiale in base alla

sua dimensione rispetto alle aperture (maglie) di una superficie vagliante. È un principio

semplice e immediato: se la dimensione della particella è inferiore alla maglia, passa; se è

superiore, viene trattenuta.

Principali Macchine (Vagli):

Vibrovaglio: Utilizza superfici vaglianti piane, spesso leggermente inclinate, che sono

 soggette a una doppia vibrazione (longitudinale e trasversale). Le vibrazioni facilitano lo

scorrimento del materiale e il passaggio delle particelle attraverso le maglie. Le

superfici vaglianti possono essere di vari tipi (griglie, lamiere perforate, tele tessute, reti

in gomma, filtri Johnson) a seconda delle esigenze e delle caratteristiche del materiale.

Per ottenere più classi granulometriche, si possono utilizzare vibrovagli a più tele

sovrapposte.

Vaglio Rotativo (Trommel): Consiste in un cilindro rotante con superficie vagliante.

 Per ottenere più classi, la superficie del cilindro è suddivisa in sezioni con maglie di

dimensioni crescenti lungo la direzione di avanzamento del materiale.

Nel vibrovaglio a tele sovrapposte, le maglie decrescono dall'alto verso il basso; nel vaglio

rotativo, le maglie crescono lungo la direzione di avanzamento.

2.Classificazione Indiretta – Classificazione in senso stretto: Impiegata per materiali più

fini, al di sotto del millimetro (fino a decine di micron). Si basa sul principio della velocità di

sedimentazione delle particelle solide all'interno di un fluido, generalmente acqua.

Classificatore a Cono: Un recipiente tronco-conico riempito d'acqua. L'alimentazione

 avviene dall'alto come sospensione acquosa. Le particelle fini sfiorano lateralmente in

alto, quelle grosse sedimentano e vengono raccolte in basso. È uno dei più semplici e ha

il valore di d50 più alto (~500 μm, pur restando sotto il millimetro) tra i classificatori

indiretti.

Classificatori Meccanici (a Rastrelli o a Spirale): Simili per principio al

 classificatore a cono, ma operano in bacini rettangolari inclinati (piscine). La differenza

principale è la presenza di un sistema meccanico (rastrelli o spirale) per asportare le

particelle grosse sedimentate dal fondo inclinato.

Classificatori Centrifughi (Idrociclone): Sfruttano la forza centrifuga oltre alla

 sedimentazione gravitazionale. Possono lavorare con concentrazioni solide più elevate

(fino al 30-35%) e sono efficaci per d50 più bassi (~100 μm, a seconda della

configurazione). Sono meno influenzati dalle proprietà superficiali delle particelle.

17. DEFINIZIONE DI CARICA CIRCOLANTE IN UN CIRCUITO CHIUSO DI

COMMINUZIONE/CLASSIFICAZIONE

La carica circolante C è definita come il rapporto tra la portata del residuo (R) che ritorna in

testa alla macchina di comminuzione e la portata di alimentazione fresca (A). Viene spesso

espressa come percentuale: � = �/� ⋅ 100

18. SEPARAZIONE PER DENSITÀ IN GENERALE: TEORIA E METODI

La separazione per densità è una tecnica fondamentale nel trattamento dei materiali, basata

sulla differenza di peso specifico tra i componenti di una miscela. È classificata come metodo

gravimetrico ed è concettualmente semplice, poiché la densità è una proprietà fisica facilmente

percepibile e misurabile.

Questa tecnica risulta particolarmente efficace quando i materiali da separare presentano

differenze marcate di densità: più è grande la differenza di densità tra i materiali, maggiore

sarà l’efficacia del processo.

La separazione per densità può essere applicata sia a materiali grossolani che fini, ma

funziona meglio se le particelle hanno dimensioni simili. Per questo motivo, prima della

separazione è spesso utile effettuare una classificazione granulometrica per uniformare la

dimensione delle particelle.

Metodi a mezzi densi (sink-float).

Principio: I materiali vengono immersi in un fluido o una sospensione ("mezzo") la cui

 densità è intermedia tra quella dei materiali da separare. Il materiale con densità maggiore

del mezzo affonda (sink), mentre quello con densità minore galleggia (float).

Mezzo: Può essere acqua, soluzione salina (per aumentare leggermente la densità), o una

 sospensione di solidi (come magnetite o ferrosilicio) in acqua per ottenere densità più

elevate. La densità del mezzo si regola variando la concentrazione del solido nella

sospensione.

Granulometria: Funziona in modo ottimale con materiali attorno al millimetro, efficace per

 granulometrie comprese tra circa 500 micron e 2-3 millimetri. Richiede quindi una

preparazione granulometrica preliminare (frantumazione e vagliatura).

Applicazione: Utilizzato nel settore del riciclo (es. plastiche) e nel trattamento dei minerali

 (Heavy Medium Separation). Può essere una separazione finale o una fase di pre-

concentrazione.

Schema generale: Il materiale entra in un separatore (es. tamburo separatore) con il

 mezzo denso. I prodotti sink e float vengono scaricati separatamente e lavati su vagli per

recuperare il mezzo denso.

Crivelli: Il metodo dei crivelli è una tecnica tradizionale e ancora oggi utilizzata per separare

materiali con diversa densità. Consiste nell’inserire il materiale in una gabbia forata immersa

in un recipiente d’acqua. La gabbia viene fatta oscillare verticalmente a frequenza elevata,

generando un moto relativo tra l’acqua e le particelle. La separazione avviene in condizioni

transitorie, cioè prima che le particelle raggiungano la loro velocità limite di sedimentazione.

In questo modo, le particelle più dense tendono ad accumularsi sul fondo, mentre quelle

più leggere restano in alto. Il metodo è adatto sia per materiali fini che grossolani.

Tavole a scossa: Le tavole a scossa sono un metodo tradizionale di separazione che sfrutta le

differenze di densità tra le particelle. Il sistema è composto da una tavola scanalata inclinata in

due direzioni, su cui scorre il materiale grazie all’azione combinata di un flusso d’acqua e di un

movimento vibratorio. Questo movimento permette la stratificazione dei materiali: le particelle

più pesanti si concentrano in basso, quelle più leggere in alto, mentre le particelle con

caratteristiche intermedie (piccole pesanti o grandi leggere) finiscono in una frazione mista,

spesso riciclata. È un metodo adatto a materiali con granulometrie diverse, ma funziona meglio

con classi dimensionali ristrette. Esiste anche una versione ad aria, usata quando non si può

utilizzare acqua.

Separazione gravimetrica a secco (in aria): La separazione gravimetrica a secco

avviene in aria e si basa sulla differenza di densità tra i materiali, talvolta combinata con la

diversa resistenza aerodinamica. È molto usata nel riciclo dei rifiuti, per separare

materiali leggeri come plastica e carta da componenti più pesanti come vetro o metalli.

Esiste anche una variante umida di questo processo, detta letto fluido, in cui si utilizza un

liquido con densità intermedia per migliorare la separazione

19. SEPARAZIONE A MEZZI DENSI.

sink-float,

La separazione a mezzi densi, o è una delle tecniche gravimetriche più utilizzate per

separare materiali solidi sulla base della loro densità. Il principio è concettualmente semplice:

se due materiali hanno densità diverse, è possibile immergerli in un mezzo con densità

intermedia affinché il più pesante affondi (sink) e il più leggero galleggi (float), ottenendo così

una separazione fisica.

Il mezzo utilizzato può essere un fluido puro, ma più frequentemente è una sospensione

acquosa contenente particelle solide come galena, magnetite o ferrosilicio. La densità del

mezzo (�ₘ) viene regolata modificando la concentrazione della fase solida. Tuttavia, è

importante non superare una soglia del 40% in peso: oltre questo valore, la sospensione si

comporta come un solido, impedendo la sedimentazione delle particelle.

L’efficacia della separazione dipende principalmente dalla differenza di densità tra i

materiali da trattare. Un buon indice per valutare la difficoltà della separazione si basa sul

rapporto tra queste differenze: se il valore supera 2,5, la separazione è ottimale; tra 1,25 e 2,5

è possibile; sotto 1,25 risulta difficile. Anche la granulometria gioca un ruolo importante: il

metodo è più efficiente con particelle comprese tra circa 500 micron e 2–3 millimetri, motivo

per cui la separazione a mezzi densi è spesso preceduta da frantumazione e vagliatura.

Dal punto di vista operativo, questa tecnica può essere impiegata sia come fase di separazione

finale sia, più frequentemente, come fase di pre-concentrazione. In questo secondo caso,

serve a rimuovere il materiale leggero già liberato, riducendo il volume da trattare

successivamente e aumentando la concentrazione del materiale utile.

La separazione avviene all’interno di macchinari appositi come i tamburi separatori, i

separatori statici a cono (in alcune varianti con alimentazione tangenziale) e il sistema

Triflo, che può operare con una o due densità di separazione simultaneamente.

Un impianto tipico prevede che il materiale venga alimentato nel separatore, dove le due

frazioni vengono suddivise. I materiali separati (float e sink) passano poi attraverso vagli di

lavaggio per rimuovere il mezzo denso. Quest’ultimo viene recuperato, ad esempio con

separatori magnetici se contiene solidi ferromagnetici, e reintrodotto nel processo. Il materiale

leggero può essere scartato o trattato separatamente, mentre il pesante — spesso più ricco del

componente di interesse — prosegue verso ulteriori trattamenti.

Infine, è possibile regolare la selettività del processo modificando la densità del mezzo.

Una densità più alta consente di rimuovere anche alcune frazioni miste, ma può comportare

perdite del materiale pesante. Al contrario, una densità più bassa è pi&ug