авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |

Повышение эффективности доводки алмазосодержащих концентратов с применением трибоэлектрической сепарации

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Кононко Роман Васильевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДОВОДКИ АЛМАЗОСОДЕРЖАЩИХ

КОНЦЕНТРАТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТРИБОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕПАРАЦИИ

Специальность: 25.00.13 – Обогащение полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук

Иркутск – 2012

Работа выполнена в Иркутском научно-исследовательском институте благородных и редких металлов и алмазов ОАО «Иргиредмет»

Научный руководитель: Богидаев Сергей Александрович Доктор технических наук, профессор НИФГБОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет», профессор кафедры управления промышленными предприятиями
Официальные оппоненты: Злобин Михаил Николаевич Доктор технических наук, ООО ВК «АСАЛМАЗ», эксперт
Запов Виктор Зиновьевич Кандидат технических наук, доцент НИФГБОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет», доцент кафедры обогащения полезных ископаемых
Ведущая организация: УРАН ИПКОН РАН, г. Москва

Защита диссертации состоится «__26_» апреля 2012 г. в __10_часов на заседании Диссертационного совета Д 212.073.02 при НИФГБОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет» по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, корпус «К», конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИУ ГОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет» и библиотеке ОАО «Иргиредмет»; с авторефератом – на официальном сайте http://istu.edu .

Автореферат разослан «__26_» марта 2012 г.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, подписанные и заверенные печатью организации, просим высылать по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, ИрГТУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.073.02 Салову В.М., тел. (3952) 40-51-17, salov@istu.edu.

Ученый секретарь

диссертационного совета, к.т.н.,

профессор Салов В.М.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Алмазы якутских месторож­дений характеризуются большим процентом правильно ограненных высоко­качественных кристаллов-октаэдров и повышенным содер­жанием наиболее чистых малоазотных алмазов. Последние ма­лопригодны для огранки в бриллианты, но имеют хорошие перспек­тивы целевого использования в высоких технологиях, например для создания теплоотводов и детекторов ионизирующих излучений. Малоазотные алмазы, кристаллы имеющие форму куба, а так же многие поликристаллические сростки алмазов обладают ослабленной или нехарактерной рентгенолюминесценцией и при существующих схемах доводки алмазоизвлекательных фабрик, где господствуют рентгенолюминесцентные сепараторы (РЛС), могут теряться с их хвостами. Решить данную проблему путем повышения чувствительности системы обнаружения РЛС не представляется возможным, так как это может вызвать значительное увеличение числа отсечек на сопутствующие минералы и породы и существенный рост выхода концентрата.

Снижение алмазодобычи, связанное с состоянием сырьевой базы, увеличение затрат на добычу руды подземным способом, вовлечение в разработку новых месторождений и забалансовых руд требуют повышения эффективности процессов обогащения, в том числе путем дополнительного извлечения алмазов. Перспективным решением – этого вопроса является изучение трибоэлектрических свойств кристаллов алмазов и сопутствующих минералов и породы для создания на их основе сепаратора с целью извлечения слаболюминесцирующих под действием рентгеновского излучения алмазов.

Цель работы. Повышение извлечения алмазов из хвостов рентгенолюминесцентных сепараторов сухой схемы доводки гравитационных концентратов алмазоизвлекательных фабрик с применением процесса, основанного на разделении алмазов и сопутствующих минералов и породы по величине трибоэлектрических зарядов.

Идея работы – оптимизация комбинированной схемы доводки гравитационных алмазосодержащих концентратов на основе применения процесса трибоэлектрической сепарации.

Методы исследований. В работе использован минералогический анализ, измерение интенсивности люминесценции алмазов под действием рентгеновского излучения и величины трибоэлектрических зарядов, а также технологические исследования в лабораторных и промышленных условиях с математической обработкой полученных результатов на ЭВМ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Установлено, что трибоэлектрический заряд кристаллов алмазов существенно выше, чем сопутствующих минералов и породы, характерных для гравитационных алмазосодержащих концентратов.

2. Выявлено, что на диэлектрической поверхности вибролотков алмазы приобретают трибоэлектрический заряд примерно в 6 раз больший, чем при движении по металлической поверхности.

3. Установлена зависимость величины трибоэлектрического заряда от формы (морфологии) кристаллов алмазов;

4. Выявлено, что величина трибоэлектрического заряда алмазов не зависит от интенсивности их люминесценции, возникающей под действием рентгеновского излучения.

Практическая значимость работы и использование полученных результатов.

Проведены промышленные испытания трибоэлектрического сепаратора на продуктах текущей добычи алмазоизвлекательной фабрики № 16 Нюрбинского ГОКа АК «АЛРОСА». Разработаны рекомендации по оптимизации технологической схемы участка доводки алмазоизвлекательных фабрик:

  • технологию комбинированной схемы доводки гравитационных алмазосодержащих концентратов (использующих процессы рентгенолюминесцентной, липкостной сепараций, магнетизирующего обжига и магнитной сепарации) рекомендовано дополнить процессом трибоэлектрической сепарации на хвостах доводочных РЛС, что обеспечит прирост извлечения алмазов в целом по схеме доводки за счет слаболюминесцирующих кристаллов;
  • применение трибоэлектрической сепарации для извлечения алмазов из концентратов жировых аппаратов, как самостоятельного процесса или в качестве контрольной операции на хвостах РЛС, позволит исключить из схем доводки фабрик процессы магнетизирующего обжига и магнитной сепарации;
  • установлена целесообразность включения в схему обработки проб цеха технологического контроля, трибоэлектрической сепарации на хвостах РЛС для повышения достоверности определения извлечения алмазов по схеме доводки и в целом по фабрике и для сокращения объема материала для ручного просмотра.

Составлен протокол между ОАО «Иргиредмет» и ОАО «Нижне-Ленское», согласно которому, в период промывочного сезона 2012 года запланировано проведение опытно-промышленных испытаний трибоэлектрического сепаратора на хвостах рентгенолюминесцентных сепараторов сухой схемы доводки гравитационных концентратов сезонной алмазоизвлекательной фабрики.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях «Школа-семинар молодых специалистов» (г. Иркутск, ИрГТУ, 2003), Научно-практической конференции, посвященной 50-летию алмазодобывающей промышленности (г. Мирный, 2005), Международной научно-практической конференции «Плаксинские чтения» (Казань, 2010), на заседаниях обогатительно-металлургической секции Научно-технического совета ОАО «Иргиредмет». Получен патент на полезную модель «Трибоэлектрический сепаратор алмазосодержащих материалов».

Реализация работы. На основе проведенных исследований на реальных (текущих) промпродуктах участка доводки алмазоизвлекательной фабрики разработаны: схема с применением трибоэлектрического сепаратора для извлечения алмазов из хвостов основных и перечистных рентгенолюминесцентных сепараторов; схема доводки концентратов липкостных сепараторов включающая рентгенолюминесцентную сепарацию с контролем хвостов трибоэлектрической сепарацией; схема извлечения алмазов из проб цеха технологического контроля фабрики, включающая основную рентгенолюминесцентную и контрольную трибоэлектрическую сепарации.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 7 работах, в том числе две статьи – из перечня ВАК и патент на полезную модель.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 114 наименований и двух приложений. Основная часть работы изложена на 135 страницах и содержит 34 рисунка и 17 таблиц.

Вклад автора состоял в анализе литературных и патентных источников, разработке методик исследований, организации и непосредственном участии в выполнении лабораторных исследований и испытаний трибоэлектрического сепаратора в промышленных условиях действующей фабрики, анализе и обобщении полученных результатов, разработке рекомендаций.

Автор выражает благодарность: коллективу лаборатории «Обогащения алмазосодержащего сырья» под руководством Прокопенко Александра Васильевича, руководству научно-исследовательского института ОАО «Иргиредмет» за весомую поддержку и помощь в проведении исследований; кандидатам физико-математических наук Мухачеву Юрию Сергеевичу и Рябову Евгению Валерьевичу за консультирование; специалистам Нюрбинского ГОКа и обогатительной фабрики № 16 за предоставленную возможность и помощь в проведении технологических испытаний.

Основное содержание работы

В первой главе представлен анализ состояния и основных направлений совершенствования технологии обогащения алмазосодержащего сырья. Отмечено, что при существующих технологических схемах алмазоизвлекательных фабрик, где рентгенолюминесцентная сепарация (РЛС) является основным процессом, часть алмазов теряется с её хвостами.

В главе показана актуальность исследования трибоэлектрических свойств кристаллов алмазов и сопутствующих минералов и породы, определения оптимальных режимных параметров процесса на экспериментальном образце сепаратора и проведения его испытаний на действующей алмазоизвлекательной фабрике с выдачей рекомендаций по повышению эффективности схем доводки гравитационных концентратов на основе применения трибоэлектрического сепаратора.

Вторая глава посвящена исследованию трибоэлектрических свойств кристаллов алмазов и сопутствующих минералов и породы. Сформирована коллекция кристаллов алмазов крупностью -5+2 мм одного из месторождений Республики Саха (Якутия), путем выборки из общего количества 8-ми групп по морфологическим признакам: октаэдры, ромбододекаэдры, переходной формы от октаэдра к ромбододекаэдру, двойники, шпинелевые двойники, сростки, обломки и комбинированной формы (грани октаэдра, ромбододекаэдра и куба) – по 30 кристаллов каждая.

Отобранная коллекция сопутствующих минералов и пород крупностью -5+2 мм была представлена минералами часто сопутствующими алмазам в гравитационных концентратах действующих алмазоизвлекательных фабрик: циркон, карбонаты, плагиоклаз, кимберлитовая порода, пироп, ильменит, магнетит, хризолит и кимберлитовой породой.

Исследование трибоэлектрических свойств минеральных зерен проводили на лабораторной установке (рис. 1).

Трибоэлектрический заряд измеряли косвенно по величине сигнала датчика бесконтактного измерения электрического заряда, которая фиксировалась и измерялась в Вольтах. Величина трибоэлектрического заряда алмазов крупностью 5 мм составляет порядка 100 пКл.

С целью определения необходимой длины лотка вибропитателя обеспечивающей оптимальный уровень трибоэлектрического заряда алмазов проведены исследования по определению его формирования у кристаллов алмазов в процессе движения по эбонитовой поверхности лотков и поверхности из алюминиевого сплава Д16Т с ростом продолжительности контакта.

Анализ результатов показывает, что алмазы, приобретают примерно в 6 раз бльший по величине трибоэлектрический заряд на поверхности вибролотков из диэлектрического материала (эбонита) – уровень сигнала датчика 6,3-7,8В против 1,00-1,34В проходя всю длину лотков вибропитателя 84 см за 21,8 и 17 секунд соответственно (рис. 2 и 3).

У кристаллов алмазов имеющих разную величину начального электрического заряда, при движении по лотку из алюминиевого сплава она стабилизируется уже через 7-8 секунд транспортирования, что соответствует пройденному расстоянию 37-41 см. На эбонитовой поверхности, стабилизация уровня трибозаряда наступает медленнее – после времени контакта с вибролотком 17-18 секунд, при пройденном алмазами расстоянии 63-66 см.

Исследованиями величины трибоэлектрического заряда установлено, что в результате движения по лотку вибропитателя выполненному из алюминиевого сплава (длинна лотка 84 см) подавляющее количество алмазов (98,5 %) крупностью -5+2 мм приобретают трибоэлектрический заряд, величина сигнала датчика от которого выше 0,5В, при этом сигнал датчика от зерен сопутствующих минералов получен заметно ниже (рис. 4). Так, у карбонатов лишь 9 % зерен приобретают трибоэлектрический заряд с уровнем сигнала датчика более 0,5В, а основная их часть (89 %) способна накапливать совсем небольшой по величине заряд – уровень сигнала датчика менее 0,2В.

Исследованные зерна цирконов заряжаются хуже – все они получают заряд с величиной сигнала датчика менее 0,2В. Несколько более высокий трибозаряд, в сравнении с цирконами, приобретают хризолиты и пиропы – соответственно 3 и 10 % зерен приобретают величину сигнала датчика более 0,5В, а 63 и 73 % – более 0,2В.

Исследования, проведенные на зернах кимберлита и таких минералов, как магнетит, ильменит и плагиоклаз, показали, что они не накапливают достаточный по величине трибоэлектрический заряд для измерения на данной установке. При уровне порога разделения соответствующего величине сигнала датчика 0,2-0,5В можно получить практически полное извлечение алмазов в концентрат при небольшом его выходе.

В результате изучения процесса зарядки трением алмазов различных морфологических групп с близкой средней массой и слаболюминесцирующих под рентгеном кристаллов, выявлено, что наибольшую величину заряда (уровень сигнала датчика 1,91-2,13В) приобретают кристаллы основных морфологических разновидностей – октаэдры, ромбододекаэдры, переходной формы от октаэдра к ромбододекаэдру и шпинелевые двойники (рис. 5). Самый низкий по величине трибоэлектрический заряд с уровнем 1,47 и 1,31В приобретают сростки алмазов и обломки, а кристаллы комбинированной формы и двойники получают заряд средней величины соответствующий сигналу датчика 1,72-1,73В.

Особо следует отметить, что алмазы со слабой интенсивностью рентгенолюминесценции, среди которых преобладают октаэдры, получают высокий трибоэлектрический заряд – величина сигнала датчика 2,02В.

Проведенные экспериментальные исследования показывают зависимость величины заряда от массы кристаллов алмазов. Прослеживается повышение средней величины сигнала датчика заряда в 3 и 6 раз (с 0,5В до 1,5 и 3,0В) при увеличении средней массы кристаллов алмазов в 7,0 и 16,5 раз (с 10мг до 70 и 163 мг). Однако исходя из физических представлений о формировании трибоэлектрического заряда логичней предположить, что величина трибоэлектрического заряда должна зависеть от площади поверхности кристаллов алмазов, что подтвердилось после обработки экспериментальных данных. Анализ полученных линейных зависимостей однозначно показал справедливость физических представлений изложенных. Для обеспечения высокой эффективности процесса трибоэлектрической сепарации его необходимо проводить на узкоклассифицированном материале, как и при рентгенолюминесцентной сепарации, шкала классификации не более 2,5-3.

Результаты предварительных исследований получены для единичных зерен. Дальнейшие исследования процесса трибоэлектрической сепарации проводились в поточном режиме при обработке на экспериментальном образце трибоэлектрического сепаратора алмазосодержащей смеси материала.

Третья глава посвящена лабораторным исследованиям процесса трибоэлектрической сепарации на экспериментальном образце сепаратора. Конструкция изготовленного трибоэлектрического сепаратора (ТЭС) аналогична конструкции измерительной установки (см. рис. 1) дополненная исполнительным механизмом – отсекателем концентрата и приемниками концентратного и хвостового продуктов. Сигнал датчика электрического заряда на изготовленном образце трибоэлектрического сепаратора усиливается в три раза по сравнению с установкой, после чего он сравнивается с установленной величиной порога разделения. Обрабатываемый на ТЭС материал свободно падает в приемник хвостов при величине сигнала датчика ниже порога разделения, а при обнаружении алмаза происходит отсечка его в приемник концентрата. Эксперименты в поточном режиме проведены на подготовленных гравитационных алмазосодержащих концентратах тяжелосредной сепарации крупностью -5+2 и -2+1 мм. Исследовано влияние используемых в трибоэлектрическом сепараторе различных материалов поверхности вибролотков на эффективность сепарации.

Показано, что процесс трибоэлектрической сепарации алмазосодержащего концентрата крупностью -5+2 мм одинаково эффективно протекает на всех испытанных типах поверхности вибролотков (меди, алюминиевом сплаве, эбоните и текстолите) за исключением оргстекла (рис. 6, 7). При высоких значениях порога разделения на ТЭС 4,5-1,5В (сигнал датчика 1,5-0,5В) более высокое извлечение алмазов в концентрат получено при использовании эбонитовой и текстолитовой поверхностей вибролотков 82,5-99,2 % против 55,0-97,5 % на других. Вышеуказанное, обусловлено более высоким трибоэлектрическим зарядом приобретаемым кристаллами алмазов при движении их по лоткам вибропитателя из эбонита и текстолита, чем по лоткам из алюминиевого сплава, меди и органического стекла.

Извлечение алмазов на вибролотках из алюминиевого сплава, меди и оргстекла при пороге разделения 0,5-1,0В практически сравнивается с эбонитовыми и текстолитовыми лотками – 99,2-100 % при выходе суммарного концентрата 1,18-1,54 %.

Процесс трибоэлектрической сепарации гравитационного концентрата крупностью -2+1 мм одинаково эффективно протекает на вибролотках из алюминиевого сплава и эбонита. При настройке сепаратора на порог разделения в интервале 0,5-0,2В, получено высокое извлечение алмазов 98-100 % и низкое число отсечек в концентрат – 1,07-1,13 отсечки на один алмаз.



Pages:   || 2 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.