International
Varning!
Detta är en tung artikel. Den kan dock vara till stor hjälp för dom som vill konstruera egna vaskrännor. Hydrodynamik (vattnets rörelse) är oerhört komplicerat.
Denna studie gäller guldkorn, tungmineral, sten, grus, sand och lerpartiklars rörelser i vatten.
Guldkornens form - från sfäriska till platta korn - påverkar deras transportvillighet och sedimentation. Se Flatfaktor, FF, längre ner på sidan.
När vattnet rinner genom en kanal, drivs det nedströms av gravitationen. Samtidigt bromsas det upp av yttre (och inre) friktion.
1. Friktionen mot botten gör att vattnet närmast botten rör sig långsammare än vattnet ovanför. Detta gör att (ett tvärsnitt av) vattnet rullar nedströms.
2. Friktionen mot kanalens väggar bör också beaktas. Ju trängre kanalen är, desto mera påverkas vattnets hastighet. Är kanalens sidor lika, blir vattnets hastighet störst i mitten av kanalen.
3. När vattnet rullar nedströms, dras ytvattnet ner mot mitten. Då uppstår också en friktion mot luften. På grund av ytspänningen, vill ytvattnet inte lämna vattenytan. Hur som helst, så bromsas ytvattnet gentemot vattnet djupare ner i kanalen.
4. Vattenmolekylerna påverkas också av Corioliskraften och roterar under sin färd nedströms. Troligtvis är detta fenomen inte av någon större betydelse i raka vaskrännor.
5. Sammantaget, 1 - 5, gör detta att vattenströmmen är som allra snabbast 1/3 ner under vattenytan.
6."Rullande vatten får en lyftande effekt och det är denna som gör att fasta partiklar kan hållas i suspension (de virvlar omkring i vattnet och lägger sig inte på botten). Vattnets lyfthastighet är omkring 1/10 av vattnets hastighet, nedströms.
Hur kanalens lutning påverkar vattnets fart
Lutningen mäts i %.
Vattnets fart, V=AT. A=9,81 m/Sekund2.
När friktion = gravitation stabiliseras vattnets fart.
Vid 6% lutning är vattnets fart c:a 6 dm/S
Vid 7% lutning är vattnets fart c:a 7 dm/S
Vid 8% lutning är vattnets fart c:a 8 dm/S
Vid 9% lutning är vattnets fart c:a 9 dm/S
Vid 10% lutning är vattnets fart c:a 10 dm/S
Vid 11% lutning är vattnets fart c:a 11 dm/S
Vid 12% lutning är vattnets fart c:a 12 dm/S
En fast partikel i suspension, rullar med vattnet. Den utsätts då för olika vattentryck (och undertryck) på olika delar av sin yta. Detta resulterar i en upplyftande kraft, liknande den en flygplansvinge utsätts för. (Pkt 6) Detta gäller när partikeln är helt under vatten.
Att lyfta ett korn från botten, kostar kraft. Men, när ett korn väl är i suspension, går det inte åt så mycket kraft att hålla det kvar i suspension.
Om lutningen fördubblas, ökar förmågan att transportera (och riva med sig tidigare sedimenterade) fasta partiklar med 6 gånger. Lutningen är alltså mycket viktig.
I närheten, runt omkring fasta partiklar, och i närheten av kanalens sidor och botten, är vattnet extra turbulent. När en fast partikel närmar sig t ex botten, kommer resp. turbulenser i kontakt med varandra. Denna kontakt bromsar upp partikeln. Påverkan börjar när den fasta partikeln är 7 gånger sin diameter från kanalens botten eller sida.
Sedimentation
I stillastående vatten sjunker fasta partiklar - accelererande - tills sjunkhastighet och gravitation balanserar varandra.
Förhållandet mellan olika stora partiklars yta och volym är inte konstant. En liten partikel har större yta i förhållande till sin volym, än vad en större partikel har. Därför sjunker en liten partikel långsammare än en stor partikel gör.
Av alla former har en sfärisk partikel störst volym i förhållande till sin yta. Sfäriska partiklar sjunker därför snabbast. Flata partiklar har stor yta i förhållande till sin volym, ju flatare, desto större skillnad. Flata partiklar sjunker långsamt och påverkas mer av turbulens än vad sfäriska korn gör.
Vattnets viskositet påverkar små partiklar mer än vad den påverkar stora korn.
Flathetsfaktor, FF
FF = Bredden + Längden / 2 X Tjockleken.
En sfär har FF = 0.
Ett platt korn, 1 X 1,5 X 0,1 mm = 1 + 1,5 / 2 X 0,1 = 2,5 / 0,2 = FF 12,5
Omkring 0,5 mm:s korn är lättast att lyfta från botten. Det går åt större kraft att lyfta både större och mindre korn. När korn väl är i suspension går det dock åt mindre kraft att hålla kvar kornet i suspension ju mindre det är.
När lerpartiklar väl sedimenterats, har de mycket svårt att åter hamna i suspension. Partiklar under 50 mikron har stor förmåga att klibba ihop med varandra. Guld, som sedimenterat i ett lerlager, ligger därför ganska skyddat.
Flata guldkorn, över 0,6 mm, är ganska lätta att fånga. Flata guldkorn under 0,6 mm är svåra att fånga.
Att försöka fånga fin- och mikroguld i en ränna - och samtidigt transportera stenar i samma ränna - är dömt att misslyckas. Stenar har inte i en ränna att göra om man samtidigt vill fånga fin- och mikroguld!
Normalt tillplattat (FF10) mikroguld, under 0,15 mm, sköljs ur en ränna om vattenhastigheten är över 80 cm/sek. (8% lutning).
Mikroguld (FF 10) under 0,15 mm är mycket svårt att fånga i en vaskränna. Om man ska lyckas att fånga detta guld, måste sanden först siktas till 1 mm. Vidare, bör vattnets hastighet i rännan inte överstiga 30 cm/sek. (3 % lutning).
Motsvarande för (super-)mikroguld, under 0,05 mm, med FF10, bör sanden siktas till 0,2 mm och vattenhastigheten i rännan inte överstiga 15 cm/sek. 1,5 % lutning).
Supermikroguld
Guldkorn, 0,05 mm och mindre, benämns här för supermikroguld. Enligt vissa uträkningar, består c:a 60 % av allt alluvialt guld av supermikroguld.
Alltså: Sikta med finsikt, mata rännan sakta och håll nere vattenhastigheten.
Lars Guldström