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 обогащения тонких фракций руд и материалов с использованием гравитационно-центробежной сепарации

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи




КУСКОВА Яна Вадимовна







ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ОБОГАЩЕНИЯ ТОНКИХ ФРАКЦИЙ

РУД И МАТЕРИАЛОВ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГРАВИТАЦИОННО-ЦЕНТРОБЕЖНОЙ СЕПАРАЦИИ





Специальность 25.00.13 Обогащение полезных

ископаемых





А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук





Санкт-Петербург

2012

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Национальном минерально-сырьевом университете «Горный»

Научный руководитель

Член-корреспондент РАН,

доктор технических наук, профессор

Вайсберг Леонид Абрамович

Официальные оппоненты:

Богданович Александр Васильевич

доктор технических наук, ЗАО «Механобр инжиниринг», директор по НИР

Губин Сергей Львович

кандидат технических наук, ОАО «Михайловский горно-обогатительный комбинат», главный обогатитель

Ведущая организация ООО «Институт Гипроникель»

Защита состоится 18 сентября 2012 г. в 14 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.224.03 при Национальном минерально-сырьевом университете «Горный» по адресу: 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия, дом 2, ауд. 1303.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального минерально-сырьевого университета «Горный»


Автореферат разослан 26 июля 2012 г.


Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук В.Н. БРИЧКИН

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Постоянный рост потребностей промышленности и развитие горно-металлургической отрасли требует непрерывного увеличения добычи и переработки полезных ископаемых, без использования которых, современная индустрия не может полноценно функционировать. Между тем, большая часть месторождений наиболее богатых и легкообогатимых руд отработана еще в XX веке, поэтому проблема вовлечения в переработку труднообогатимых руд и накопившихся за долгое время техногенных отходов становится особенно актуальной.

Одновременно постоянно повышаются требования по снижению энергоемкости, уменьшению себестоимости и обеспечению экологической чистоты обогатительного передела. Один из основных методов обогащения – гравитационный, как раз и является наиболее дешевым, высокопроизводительным и наносящим минимальный вред окружающей среде. Недостатком, ограничивающим применение гравитационного метода, является сравнительно низкая эффективность разделения тонких фракций руд и материалов. В этих условиях основным направлением развития гравитационного обогащения стало теоретическое обоснование, разработка, а также применение новых технологий и аппаратов для обогащения мелкозернистых материалов.

Одним из путей интенсификации процесса разделения тонких фракций руд и материалов является создание и использование центробежных или гравитационно-центробежных аппаратов, в частности, сконструированных на основе круглых концентрационных столов.

Решением данной проблемы в разные годы занимались В.А. Рундквист, И.М. Абрамович, Б.В. Кизевальтер, Е.Н. Вишневский, И.Н. Исаев, Л.А. Вайсберг, А.М. Дан, Л.Ф. Суббота, А.В. Богданович, К.В. Федотов, А.В. Фатьянов и др. Благодаря их трудам создана развитая научная база гравитационного обогащения. Большой объем проделанных научно-исследовательских работ позволил достичь решения таких важнейших и связанных между собой проблем как повышение точности разделения руд и материалов на составляющие их компоненты, увеличение технологических показателей процесса обогащения, создание высокоэффективных гравитационных аппаратов и др. Однако достигнутый уровень не во всех случаях позволяет решить вопрос извлечения наиболее мелких классов, в которых зачастую содержатся ценные компоненты.

Работа выполнена в рамках государственного контракта № 02.525.11.5004 «Разработка экологически безопасных комбинированных физико-технических и физико-химических технологий добычи и комплексной переработки руд» от 14.06.07 и в рамках гранта Президента РФ для государственной поддержки ведущих научных школ РФ (научная школа «Энергоэффективные технологии дезинтеграции и концентрации минерального и техногенного сырья», № НШ-2372.2012.5 от 01.02.12).

Цель работы. Научное обоснование и разработка технических решений, позволяющих повысить эффективность разделения тонких фракций руд и материалов.

Идея работы. Для повышения эффективности гравитационного обогащения тонкодисперсных материалов необходимо использование процесса гравитационно-центробежной сепарации.

Задачи работы:

  1. Обзор и анализ известных технических решений, применяемых для гравитационного обогащения тонких фракций руд и материалов;
  2. Разработка и усовершенствование конструкций гравитационно-центробежных аппаратов на основе круглых концентрационных столов;
  3. Исследование динамики поведения тонких частиц в рабочих зонах этих обогатительных аппаратов;
  4. Экспериментальное определение технологических показателей процесса обогащения мелких материалов в зависимости от режима работы круглого концентрационного стола;
  5. Проведение опытно-промышленных испытаний технологии обогащения золотосодержащей руды с применением усовершенствованных конструкций гравитационно-центробежных аппаратов.

Методы исследований. В работе были использованы экспериментальные и теоретические методы исследований. Экспериментальные методы использовались для проведения технологических исследований в лабораторном и опытно-промышленном масштабах. При постановке опытов и обработке экспериментальных данных применялись методы математической статистики, а также стандартные и специализированные компьютерные программы.

Научная новизна:

  1. Установлено, что эффективным способом создания гравитационно-центробежной силы является вращательное ассиметрично-реверсивное движение деки, которое может быть использовано для совершенствования конструкции круглого концентрационного стола;
  2. Установлена зависимость эффективности разделения материалов от технологически значимых факторов работы усовершенствованной конструкции гравитационно-центробежного аппарата, что позволило выявить в дополнение к известным рабочим характеристикам концентрационных столов высокую значимость частоты и размаха колебаний круглой деки стола которые задают скорость и ускорение прямого и обратного вращения.

Защищаемые положения:

  1. С целью повышения эффективности обогащения тонких фракций руд и материалов при применении гравитационно-центробежной сепарации в круглых концентрационных столах следует использовать реверсивно-ассиметричное движение деки, что обеспечивается совокупностью различных конструктивных и технологических решений.
  2. Для достижения высоких технологических показателей обогащения мелких материалов при использовании усовершенствованных конструкций круглых столов следует производить подбор режимов их работы, таких как частота и размах колебаний деки стола, расход смывной воды и удельная производительность.

Практическая значимость работы:

  1. Применение усовершенствованных конструкций гравитационно-центробежных аппаратов в практике обогащения руд, содержащих тонкие фракции ценных компонентов, позволяет повысить эффективность их разделения, что имеет особое значение при извлечении дорогостоящих материалов (например, золотосодержащих руд).
  2. Применение принципа создания гравитационно-центробежного поля при вращательном реверсивно-ассиметричном движении деки позволяет улучшить технологические показатели при его использовании в новых конструкциях обогатительных аппаратов;
  3. Методические, теоретические и технологические материалы диссертации дополняют соответствующие разделы лекционных курсов и лабораторных практикумов «Гравитационные методы обогащения», «Основы обогащения полезных ископаемых» и др. для подготовки инженеров-обогатителей по специальности 130405 – Обогащение полезных ископаемых.

Степень обоснованности и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертации. Полученные результаты соответствуют теоретическим основам гравитационного процесса обогащения на концентрационных столах. Достоверность экспериментальных результатов обеспечивается их статистическим анализом и метрологической оценкой и подтверждается сходимостью теоретического анализа с результатами лабораторных исследований и опытно-промышленных испытаний, а также использованием высокотехнологичных современных специализированных и стандартных программных пакетов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на всероссийской научно-практической конференции «Инновационное развитие горно-металлургической отрасли» (2009, г. Троицк Московской обл.), на научных симпозиумах «Неделя горняка 2010», «Неделя горняка 2011» (2010-2011, Москва, МГГУ), международной научно-технической конференции «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья» (2010, г. Екатеринбург), международных форумах молодых ученых "Проблемы недропользования" и "Полезные ископаемые России и их освоение" (Санкт-Петербург, СПГГУ, 2009-2010), а также на международных студенческих сессиях научных работ в Кракове (2009-2010) и 61-ой международной научной конференции «День горняка и металлурга» (2010, г. Фрайберг, Германия). Работа получила премию Правительства Санкт-Петербурга в 2010 и 2011 гг.

Личный вклад автора состоит в определении цели и задач исследования, обосновании направления и методов решения поставленных задач, разработке методик проведения исследований, в организации и проведении лабораторных и опытно-промышленных экспериментов, обработке и анализе полученных результатов, разработке новых конструкций гравитационно-центробежных сепараторов, а также в апробации результатов и их подготовке к публикации.

Автор выражает благодарность научному руководителю член – корреспонденту РАН, доктору технических наук, профессору Вайсбергу Л.А., а также сотрудникам института «Механобр» за внимание, поддержку и содействие.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 25 печатных работ, из них 6 работ в изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования России и 6 патентов на изобретение

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка и 1 приложения. Работа изложена на 175 страницах машинописного текста, содержит 45 таблиц, 51 рисунок. Библиография включает 105 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении даётся обоснование актуальности работы, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая ценность результатов, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлен обзор и анализ техники и технологии гравитационного обогащения тонких фракций руд и материалов.

Во второй главе обоснован принцип создания гравитационно-центробежного поля и его реализации в конструкциях круглых концентрационных столов. Описана эта конструкция. Приведено описание модернизированных моделей усовершенствованных гравитационно-центробежных сепараторов.

В третьей главе представлены результаты лабораторных исследований модельного образца усовершенствованной конструкции гравитационно-центробежного концентрационного стола; определены зависимости технологических показателей процесса разделения тонких классов от режима работы аппарата. Приведены методика работы и сравнительные испытания различных конструкций концентрационных столов и других гравитационных обогатительных аппаратов.

В четвертой главе представлены результаты опытно-промышленных испытаний конструкции гравитационно-центробежного концентрационного стола. Приведены результаты анализа полученных результатов применительно к золотосодержащему сырью.

В заключении приводятся основные выводы и результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы.

Защищаемые научные положения:

  1. С целью повышения эффективности обогащения тонких фракций руд и материалов при применении гравитационно-центробежной сепарации в круглых концентрационных столах следует использовать реверсивно-ассиметричное движение деки, что обеспечивается совокупностью различных конструктивных и технологических решений.

Необходимость совершенствования процессов гравитационного обогащения обусловлена вовлечением в переработку руд и материалов, содержащих сравнительно большое количество ценных компонентов именно в тонких фракциях. Их извлечение с использованием только гравитационной силы недостаточно эффективно. Наложение центробежных сил интенсифицирует процесс разделения и позволяет снизить минимальную крупность обогащаемых частиц. Одним из наиболее перспективных видов гравитационно-центробежных аппаратов является круглый концентрационный стол.

В практике обогащения применяются в основном прямоугольные «классические» концентрационные столы. Круглые же столы практически не применяют. Но этот вид аппарата представляется более эффективным, чем используемые в настоящее время плоские качающиеся концентрационные столы. Это объясняется тем, что при работе круглого стола появляются дополнительные силы, воздействующие на разделяемые частицы в потоке материала, прежде всего, это центробежная сила. Поэтому такой стол можно отнести к гравитационно-центробежным аппаратам. Были разработаны и испытаны новые конструкции гравитационно-центробежных круглых концентрационных столов (патент №2372994, патент № 2380163, патент № 2438788, патент №2424060, патент № 2438789, патент на полезную модель № 116370).

Базовая модификация стола (рис.1) имеет подвижную дискообразную деку 1 с круговыми нарифлениями 2, разделенную на два симметричных сектора, распределительный бункер с секторами для подачи исходного питания 3 и смывной воды 4.

Секторы деки имеют три зоны разгрузки продуктов разделения, с последовательно увеличивающимися радиусами. Первая зона с наименьшим радиусом R1 служит для разгрузки удельно-легкого продукта; вторая зона с промежуточным радиусом R2– для разгрузки промежуточного продукта; и третья зона с наибольшим радиусом R3– для разгрузки самого плотного продукта. Соответственно аппарат имеет сборные кольцевые коаксиальные желоба для удельно-легкого продукта 5 (желоб имеет наименьший радиус), для промежуточного продукта 6 (желоб имеет промежуточный радиус), и для удельно-тяжелого продукта 7 (желоб имеет наибольший радиус). В качестве привода стола использован высокочастотный шаговый двигатель.

Количество секторов стола и разгрузочных зон может быть различным. Но, как показали эксперименты, наиболее рациональным является деление деки стола на два сектора и каждого сектора на три разгрузочных зоны. Экспериментальный образец имеет габариты: D x H = 1,25 х 1,5 м; радиусы секторов, соответственно, R1 =509 мм, R2 = 544 мм, R3 =579 мм; масса около 40 кг. Дека была изготовлена из винипласта, рифли составляют единое целое с декой.

Стол работает следующим образом: привод стола обеспечивает ассиметричное вращение деки вокруг вертикальной оси, т.е. по ходу вращения (здесь по часовой стрелке) дека движется с меньшим ускорением и скоростью, а при противоположном вращении (противоходе) дека движется с большим ускорением и скоростью. Материал из распределительного бункера вымывается на поверхность деки. На работающем столе одновременно идут три процесса: разрыхление материала, его смывание по радиусу и транспортировка вдоль рифлей. Разрыхление, являющееся необходимым условием разделения, происходит в основном из-за ассиметричного вращения деки. Смывание по радиусу осуществляется за счет подачи смывной воды и центробежной силы, транспортировка вдоль рифлей происходит также за счет ассиметричного вращения деки. Частицы разделяются в соответствии с их плотностью, крупностью и формой (рис 2).

На круглом столе центробежное ускорение и скорость растут от нуля в центре стола до максимума – на периферии, также линейные ускорение и скорость изменяются по радиусу.

Поэтому в зоне подачи питания разрыхления практически нет, и, лишь на некотором расстоянии от центра деки, ускорения будет достаточно для того, чтобы происходило разрыхление и началось разделение материала. Но, с определенного расстояния от центра деки, ускорение будет слишком велико и начнется перемешивание частиц, т.е. стол имеет рабочую кольцевую зону строго определенных размеров.

Кроме того, центробежная сила переменная, в момент, когда стол не вращается - нет центробежной силы, потом он начинает вращаться, и появляется центробежная сила, доходит до какого-то предела, потом стол останавливается и крутится в обратную сторону, тогда центробежная сила у него становится сначала равна 0, а потом снова увеличивается. Т.е. центробежная сила «пульсирует», что дополнительно разрыхляет материал. Направление центробежной силы постоянно (по радиусу).



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.