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 |

Сегрегация мелкозернистых материалов при гравитационном обогащении

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ВАСИЛЬЕВ Антон Михайлович

СЕГРЕГАЦИЯ МЕЛКОЗЕРНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ГРАВИТАЦИОННОМ ОБОГАЩЕНИИ




Специальность 25.00.13 - Обогащение полезных

ископаемых




Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук




санкт-петербург

2007

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель -

Доктор технических наук, профессор О.Н. Тихонов

Официальные оппоненты

Доктор физико-математических наук И.И. Блехман

Кандидат технических наук, доцент П.К. Федотов

Ведущая организация ОАО “Институт Гипроникель”

Защита диссертации состоится _21__ мая 2007 г. В 14 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.03 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, дом 2, ауд. № 2205.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью учреждения просим высылать в адрес института (технического университета) ученому секретарю диссертационного Совета.

Автореферат разослан _____21 мая___ 2007 г

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

диссертационного совета

д.т.н., доцент В.Н.БРИЧКИН

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Необходимость совершенствования процессов гравитационного обогащения мелкозернистых и тонкоизмельченных руд и материалов обусловлена вовлечением в добычу все более сложных по вещественному составу объектов, а также требованиями по снижению энергоемкости, уменьшению себестоимости переработки сырья и обеспечению экологической чистоты обогатительного передела. Особенно остро стоит проблема вовлечения в переработку мелкозернистых россыпей и тонковкрапленных руд. Практически все известные исследователи гравитационного обогащения отмечают существенное влияние сегрегации на эффективность разделения частиц. Однако до сих пор изучение процесса сегрегации ограничивалось качественными наблюдениями без попыток экспериментального определения интенсивности этого процесса. В таких условиях одним из важнейших направлений развития гравитационных методов обогащения является теоретические и экспериментальные исследования разделения мелкозернистых и тонкоизмельченных руд и материалов, на базе которых возможна разработка новых высокопроизводительных обогатительных аппаратов и технологических схем, в полной мере учитывающих не только особенности гидравлического разделения, но и эффекты сегрегации.

Цель работы – повышение эффективности разделения минералов и техногенных продуктов на основе процесса сегрегации по крупности, плотности и форме частиц.

Методы исследований. При проведении исследований использовались современные методы минералогического, гранулометрического, фазового, пробирного, спектрального, химико-аналитического анализов. В частности, широко использовался полуавтоматический анализатор микроизображенй МОП-Videoplan (ФРГ) в иммерсионной жидкости.

При выполнении исследований применялись математические методы планирования экспериментов, ортогональное центральное рототабельное униформпланирование второго порядка с оценкой значимости коэффициентов при факторах по критерию Стьюдента.

Математическое моделирование процессов сегрегации велось с использованием электронных таблиц Microsoft Excel 7.0.

Научная новизна работы:

- выведена формула, отражающая зависимость силы сегрегационного сопротивления от относительного расстояния между частицами при их стесненном падении;

- разработан метод и сконструировано устройство, и выполнены измерения скоростей сегрегации частиц различной крупности, плотности и формы в воздушной и водной средах;

- получены экспериментальные данные позволяют оценить роль процесса сегрегации при обогащении на различных гравитационных аппаратах;

- в полупромышленных условиях на оптимизированной гравитационной технологической схеме на базе винтовых шлюзов показано, что главными факторами, определяющими извлечение тяжелых минералов являются не их гидравлические крупности, а интенсивность их сегрегации, зависящая от крупности, формы и от распределения формы частиц.

Практическое значение работы:

- разработана методика и устройства изучения процессов сегрегации мелкозернистых материалов с целью определения скорость сегрегации частиц в зависимости от их крупности, плотности и формы, а также от интенсивности их разрыхления;

  • установлена во многом определяющая роль сегрегации при разделении мелкозернистых материалов в тонких потоках пульпы, что позволило оптимизировать работу винтовых шлюзов и в целом схемы получения гравитационного концентрата из редкометальных песков, выявить причины дополнительных потерь ценных компонентов, связанных с влиянием формы минеральных зерен;
  • разработана технологическая схема обогатительной фабрики на песках Бешпагирского месторождения;
  • получены результаты исследований процессов сегрегации будут использованы при разработке новых гравитационных обогатительных аппаратов и технологических схем гравитационного разделения мелкозернистых и тонкоизмельченных руд и техногенных материалов.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях студентов и молодых ученых “Полезные ископаемые России и их освоение” (Санкт-Петербург, 2004-2007 гг.), Всероссийской научно-практической конференции “Новые технологии в металлургии, химии, обогащении и экологии” (Санкт-Петербург, 2004 г.), Молодежной научно-практической конференции проводимой в рамках Уральской горнопромышленной декады (Екатеринбург, 2005 г., 2006 г.), Х Всероссийской конференции по проблемам науки и высшей школы “Фундаментальные исследования в технических университетах” (Санкт-Петербург, 2006 г.), Всероссийской школе-семинаре молодых ученых “Леоновские чтения” (Иркутск, 2004 г., 2006 г.), 2-ой научно-технической конференции “Гравитационные методы обогащения. Современное обогатительное оборудование и новые технологии для переработки минерального сырья” (Новосибирск, 2004 г.), Ежегодной конференции-семинаре “Асеевские чтения. Цветная металлургия” (Санкт-Петербург, 2006 г.), Международном совещании “Плаксинские чтения” (Иркутск, 2004 г., Санкт-Петербург, 2005 г., Красноярск 2006 г.), Международной конференции-семинаре-выставке “Восток-Запад” (2004-2006 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 печатных работ.

Общая структура диссертации. Диссертация изложена на 185 страницах и состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературных источников из 136 наименований, 31 таблицы, 65 рисунков и приложения.

Автор выражает благодарность директору по научно- исследовательской работе ЗАО “Механобр инжиниринг”, д-ру техн. наук А.В. Богдановичу за ценные советы, постоянную поддержку при проведении исследований; а также работникам научно-технической библиотеки ЗАО “Механобр инжиниринг” И.М. Царевой и Н.Н. Белобородько за помощь в работе с технической литературой.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность исследований, изложены основные положения, выносимые на защиту.

Первый раздел посвящен анализу литературных источников процесса сегрегации при обогащении полезных ископаемых. Рассмотрены подробно теоретическая база и эксперименты по изучению процессов расслоения частиц. Выявлены и сформулированы основные направления исследований.

Во втором разделе теоретически выведена и проанализирована формула для силы сегрегационного сопротивления в стесненных условиях падения частиц.

В третьем разделе рассмотрены устройства и методика для изучения процесса сегрегации мелкозернистых материалов и измерения вязкости грубодисперсных пульп при высоком содержании твердого.

В четвертом разделе приведены результаты исследований по изучению процесса сегрегации частиц различной крупности и плотности в воздушной и водной средах.

Пятый раздел содержит результаты изучения особенностей разделения мелкозернистых материалов на гравитационных аппаратах (концентрационный стол, центробежные концентраторы, винтовые сепараторы).

В шестом разделе приведены результаты оптимизации схемы гравитационного разделения на винтовых шлюзах в полупромышленных условиях, а также особенности сегрегации тяжелых минеральных частиц различной крупности и формы, непосредственно влияющих на эффективность их обогащения.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ:

  1. Выделение силы сегрегационного сопротивления частиц в результате комплексного воздействия факторов (из числа которых наиболее значимые крупность, плотность и форма частиц, частота колебаний, вязкость среды), определяет скорость движения частиц и является существенным при разделении минеральных зерен гравитационным методом обогащения.

Для воссоздания экспериментальной базы скоростей стесненного падения мелких частиц шаровой формы различной крупности и плотности в воде, использовалась общепринятая формула П.В.Лященко:

, где - скорость стесненного падения частицы шаровой формы; - скорость свободного падения частицы шаровой формы; - разрыхление (m=Vв/( Vв+ Vтв), то есть объем воды, отнесенный к сумме объемов воды и твердого; в относительной форме m – доля объема воды, 1-m – доля объема твердого); n – коэффициент, зависящий от числа Re: при Re2 n3,45 (Б.В. Кизевальтер)

Скорость свободного падения рассчитываем по формуле А.В. Богдановича:

где критерий Архимеда ; - кинематический коэффициент вязкости воды; d – диаметр частицы; ч – плотность частицы; в – плотность воды; g-ускорение силы тяжести.

Скорость движения воды в каналах образованных частицами относительно этих частиц обратно пропорциональна разрыхлению m:

. Значение числа Re в каналах будет равно: .

Это дает нам возможность определить коэффициент гидродинамического сопротивления в каналах (А.В.Богданович):

и силу гидродинамического сопротивления движения частицы в канале

Архимедова сила (плотность воды -1 г/см3) равна: и равна сумме сил сопротивлений.

Эта сила заставляет частицу двигаться вниз. Если бы не было взаимодействия частиц друг с другом, то она была бы равна гидродинамической силе сопротивления в каналах (). В действительности при стесненном падении частиц заметно превышает. Это означает, что существуют другие силы сопротивления, которые определяются взаимодействием частиц друг с другом, их столкновениями, лежащие в основе процессов сегрегации. Таким образом - можно считать силой сегрегационного сопротивления =-.

Рис.1 Элементарный объемы. (d-диаметр частицы, l- расстояние между частицами)

Рассмотрим

элементарный единичный объем, в котором находится шаровая частица. Все пространство состоит из набора таких элементарных объемов (рис.1).

Если разрыхление равно m, то для единичного элементарного объема (доля объема твердого)

. Относительное расстояние между шаровыми частицами

Рис. 2. Зависимость доли сегрегационного сопротивления от относительного расстояния между частицами с плотностью 2,7 г/см3

Таким образом, мы связали относительное расстояние, между частицами выраженное в долях диаметра шаровой частицы с разрыхлением m. В результате вычислений по выше приведенным формулам для частиц шаровой формы, плотностью 2,7 г/см3, была получена зависимость представленная на рис.2. Аналогичные расчеты и построения были выполнены для частиц с другими плотностями.

Математическая обработка данных для шаровых частиц крупностью от 10 до 100 мкм различной плотности позволила определить коэффициенты экспериментальных уравнений кривых для сегрегационной силы сопротивления, представленных в табл. 1. Из табл. 1 следует, что сила сегрегационного сопротивления для мелких частиц (Recв2) с достаточной точностью может быть описана общей формулой:

. Таким образом, сила сегрегационного сопротивления связана экспоненциальной зависимостью с относительным расстоянием между частицами (l) и не зависит ни

от крупности, ни от плотности частиц. При l сила сегрегационного сопротивления стремиться к нулю и =, что соответствует случаю свободного падения частиц.

Для изучения процесса сегрегации мелкозернистых материалов предложена ячейка, которая состоит из 7 одинаковых металлических колец, зажатых между двумя прямоугольными пластинами из оргстекла, с помощью 4-х металлических болтов (рис. 3, 4, 5, 6). Внутренний цилиндр,

Таблица 1

Силы сегрегационного сопротивления для шаровых частиц различной крупности и плотности.

Плотность частиц, г/см3 Диаметр шаровой частицы, мкм
10 50 100
2,7 7,0


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.