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 |

Интенсификация процесса сухого магнитного обогащения тонковкрапленных слабомагнитных железных руд с применением эффекта вибрационного псевдоожижения

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

МЕЗЕНИН Антон Олегович

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА СУХОГО МАГНИТНОГО ОБОГАЩЕНИЯ ТОНКОВКРАПЛЕННЫХ СЛАБОМАГНИТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭФФЕКТА ВИБРАЦИОННОГО ПСЕВДООЖИЖЕНИЯ

Специальность 25.00.13 Обогащение полезных ископаемых

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание учёной 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

кандидат технических наук, доцент

Андреев Евгений Евгеньевич

Официальные оппоненты:

Богданович Александр Васильевич

доктор технических наук, ЗАО «Механобр инжиниринг», заместитель заведующего отдела технологических исследований; директор по НИР

Клемятов Александр Анатольевич

кандидат технических наук, ООО «Институт Гипроникель», старший научный сотрудник

Ведущая организация ЗАО «НПО «РИВС»

Защита состоится 26 июня 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, В.О., 21-я линия, д. 2, ауд. 1303.

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

Автореферат разослан 25 мая 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор технических наук В.Н. БРИЧКИН

общая характеристика работы

Актуальность работы. В Российской Федерации ежегодно добывается более 1 млрд. т твердых полезных ископаемых, из которых около 40 % подвергаются дальнейшему обогащению с использованием воды в качестве технологической среды, что в свою очередь связано со значительными материальными затратами на обеспечение оборотного водоснабжения и последующую сушку готового концентрата. Расход воды при обогащении составляет 5-10 м3 на тонну руды, что обуславливает ежегодное потребление более 2 млрд. м3 воды, причем значительная часть этого потребления приходится на обогащение магнетитовых и гематитовых железных руд. Применение воды обусловлено необходимостью дезагрегировать рудную массу для достижения более высоких показателей по качеству концентратов и извлечению в них полезного компонента. На современных обогатительных предприятиях для обогащения тонкоизмельчённых слабомагнитных руд чёрных металлов применяют мокрую магнитную сепарацию с использованием сепараторов с сильным полем. Однако применение мокрой магнитной сепарации в районах с дефицитом технологической воды либо её отсутствием вызывает большие трудности при обогащении.

В рамках данной работы рассмотрена возможность создания магнитного сепаратора для сухого магнитного обогащения тонковкрапленных слабомагнитных железных руд, в котором в качестве дезагрегирующего фактора использовано вибрационное воздействие. Это позволяет отказаться от применения технологической воды в качестве дисперсионной среды и повысить технологические показатели обогащения за счёт отсутствия сил гидравлического сопротивления в потоке материала.

Значительный вклад в изучение и развитие процесса магнитного обогащения внесли: Азбель Ю.И., Бельский А.А., Вайсберг Л.А., Деркач В.Г., Егоров Н.Ф., Кармазин В.И., Кармазин В.В., Крутий В.В., Ломовцев Л.А., Плаксин И.Н., Сочнев А.Я., Улубабов Р.С., Херсонец Л.Н., и многие другие.

Тем не менее, данная задача остается недостаточно изученной и требует проведения соответствующих исследований, разработки новых аппаратов, позволяющих эффективно проводить сухое магнитное обогащение тонковкрапленных слабомагнитных руд.

Работа выполнена в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» научно-исследовательские работы по лоту шифр «2009-05-1.5-34-01» по теме: «Создание макета электромагнитного сепаратора для экологически безопасного обогащения слабомагнитных руд черных металлов, не требующего использования воды в качестве технологической среды с участием научных организаций Австралии» (шифр заявки «2009-05-1.5-34-01-001») и в рамках гранта Президента РФ для государственной поддержки ведущих научных школ Российской Федерации и других НИР; название научной школы: «Энергоэффективные технологии дезинтеграции и концентрации минерального и техногенного сырья», № НШ-2372.2012.5 от 01.02.12 г.

Цель работы: Научное обоснование и разработка соответствующих технологических решений, обеспечивающих повышение эффективности технологии процесса сухого магнитного обогащения тонковкрапленных слабомагнитных железных руд.

Идея работы. Для интенсификации процесса сухого магнитного обогащения тонковкрапленных слабомагнитных железных руд необходимо использовать технологические решения с применением эффекта вибрационного псевдоожижения.

Основные задачи исследования:

  • анализ современных технологий и аппаратов для переработки тонковкрапленных слабомагнитных железных руд;
  • разработка конструктивных параметров вибролотка сепаратора с целью нахождения оптимального режима работы при подаче питания в виде псевдоожиженного слоя;
  • исследование динамики поведения частиц в рабочей зоне сепаратора при подаче материала в виде псевдоожиженного слоя;
  • оптимизация конструктивного исполнения сепаратора, определение оптимального режима его работы, получение основных технологических показателей работы сепаратора;
  • анализ фракционного состава сырья и продуктов обогащения и нахождение сепарационных характеристик разработанного сепаратора;
  • определение технико-экономической оценки рыночного потенциала полученной разработки.

Методы исследований. В работе использованы экспериментальные и теоретические методы исследований; магнитный, гранулометрический и химический методы анализа продуктов обогащения; для определения удельной магнитной восприимчивости использовался метод Фарадея. Проведены экспериментальные стендовые и полупромышленные испытания по определению основных технологических показателей. Использовалась современная аналитическая и приборная база для изучения магнитных и электрических параметров сепаратора, свойств минерального и вещественного состава продуктов обогащения. Теоретические исследования включали в себя использование стандартных и специализированных компьютерных программ. Значительная часть лабораторных исследований и полупромышленных испытаний была выполнена в ЗАО «НПК «Механобр–техника».

Научная новизна:

– установлены зависимости технологических показателей работы сепаратора от амплитуды колебаний, частоты и угла вибрации вибрационного питателя, позволяющие эффективно проводить магнитное обогащение с применением эффекта вибрационного псевдоожижения;

– определены сепарационные характеристики магнитного сепаратора, позволяющие оценить эффективность процесса магнитного обогащения при различных режимах работы сепаратора и установить оптимальный режим его работы;

– установлен аналитический вид зависимости, позволяющий оценить динамику поведения магнитных частиц в рабочей зоне сепаратора при вибрационном псевдоожижении материала.

Защищаемые положения.

1. Для дезагрегирования тонкоизмельчённых минералов чёрных металлов перед подачей их в зону сепарации необходимо использовать эффект вибрационного псевдоожижения, позволяющий с помощью определённых параметров вибрации преодолеть силы адгезии и силы сухого трения между частицами материала и повысить технологические показатели сухого магнитного обогащения.

2. Для интенсификации процесса сухого магнитного обогащения слабомагнитных руд чёрных металлов, не требующего использования воды в качестве среды разделения, целесообразно использовать предложенную модель сухого электромагнитного сепаратора, использующего эффект вибрационного псевдоожижения материала, что позволит повысить технологические показатели обогащения за счёт отсутствия гидравлических сил в потоке материала.

Практическая значимость работы:

– метод сухой сепарации тонкоизмельченных продуктов, использующий эффект вибрационного псевдоожижения, может быть использован при решении задач, связанных с обогащением слабомагнитных железных руд и других материалов природного и техногенного происхождения;

– разработанный экспериментальный образец устройства для сухой сепарации тонковкрапленных слабомагнитных железных руд, использующий эффект вибрационного псевдоожижения, может быть применён для создания линейки сепараторов с различной производительностью;

– методические, теоретические и технологические материалы диссертации дополняют соответствующие разделы лекционных курсов и лабораторных практикумов для подготовки инженеров-обогатителей по специальности 130405 – Обогащение полезных ископаемых.

Степень обоснованности и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертации, подтверждается сходимостью результатов теоретического анализа с результатами экспериментальных исследований и полупромышленных испытаний, а так же применением современных измерительных средств, специализированных и стандартных программных пакетов.

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались на международной конференции «Неделя горняка 2010» (МГГУ, г. Москва), на Международной научно-технической конференции «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья» (УГГУ, г. Екатеринбург), на Международной научно-практической конференции (Плаксинские чтения-2012, г. Петрозаводск) и других конференциях.

Личный вклад автора. Автором проведен обзор и анализ различных конструкций сепараторов для обогащения тонковкрапленных слабомагнитных руд. Определены задачи и цели исследования. Организованы и проведены лабораторные и полупромышленные испытания. Произведена обработка и анализ полученных результатов.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе 4 работы в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России. Получено два патента на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка и 1 приложения. Работа изложена на 171 странице машинописного текста, содержит 36 таблиц, 51 рисунок. Библиография включает 101 наименование.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному руководителю, кандидату технических наук, доценту Е.Е. Андрееву; коллективу кафедры обогащения полезных ископаемых Горного университета и сотрудникам ЗАО «НПК «Механобр-техника», в частности кандидату технических наук, главному специалисту Ю.И. Азбелю за неоценимую помощь и поддержку на различных этапах выполнения диссертационной работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведена общая характеристика работы, сформулированы цель и задачи исследований, научная новизна и практическая ценность результатов, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлен обзор и анализ существующих аппаратов и технологий по обогащению тонковкрапленных слабомагнитных железных руд.

Во второй главе представлены экспериментальные и теоретические исследования по определению оптимальных параметров вибрации для создания эффекта вибрационного псевдоожижения; описано поведение магнитных частиц в рабочей зоне сепаратора при вибрационном псевдоожижении.

В третьей главе представлены результаты приёмочных испытаний разработанной конструкции сепаратора. Приведены экспериментальные исследования по оценке влияния основных факторов на процесс магнитного обогащения.

В четвёртой главе приводится изучение и сравнение технологических показателей, полученных экспериментальным путём, с прогнозными технологическими показателями, полученными при помощи теории сепарационных процессов. Даётся оценка технико–экономической привлекательности полученной разработки.

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

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Для дезагрегирования тонкоизмельчённых минералов чёрных металлов перед подачей их в зону сепарации необходимо использовать эффект вибрационного псевдоожижения, позволяющий с помощью определённых параметров вибрации преодолеть силы адгезии и силы сухого трения между частицами материала и повысить технологические показатели сухого магнитного обогащения.

На современных обогатительных фабриках по переработке тонковкрапленных слабомагнитных железных руд применяют мокрую магнитную сепарацию. Применение воды обусловлено необходимостью дезагрегировать рудную массу для достижения более высоких показателей по качеству концентратов и извлечению в них полезного компонента. Однако использование технологической воды связано со значительными материальными затратами на обеспечение оборотного водоснабжения и последующую сушку готового концентрата. Поэтому для исключения воды из технологического передела была предложена сухая магнитная сепарация с использованием эффекта вибрационного псевдоожижения, сущность которого заключается в следующем: процессу сухого разделения тонких минеральных частиц препятствуют силы адгезии и силы сухого трения между частицами. Под действием сил адгезии происходит слипание частиц с различными магнитными свойствами и взаимное засорение полученных фракций. Силы сухого трения препятствуют извлечению магнитных частиц из глубины слоя материала, поэтому магнитные частицы извлекаются преимущественно из тонкого слоя (монослоя) сыпучего материала, поступающего в рабочую зону сепаратора, вследствие этого устройство обладает низкой производительностью.

Если создать условия, при которых частицы материала, двигаясь по лотку вибрационного питателя, будут находиться во взвешенном состоянии («вибрационное псевдоожижение»), то действие сил сухого трения ослабляется, уменьшается слипание частиц, вызванное силами адгезии, и становится возможным извлечение парамагнитных частиц из толщи слоя материала, а не только с его поверхности. Тем самым повышается эффективность процесса.

Эффект вибрационного псевдоожижения определяется следующими параметрами вибрации: полная амплитуда вибрации , угол вибрации , поперечная (вертикальная) амплитуда вибрации , продольная (горизонтальная) амплитуда вибрации и частота вибрации . Параметры вибрации лотка обычно устанавливаются из требований получения необходимой скорости перемещения сыпучего материала в магнитном поле. Оценочным критерием для создания эффекта вибрационного псевдоожижения являлся параметр перегрузки – параметр, количественно характеризующий условия возникновения вибрационного псевдоожижения. При прямолинейной гармонической вибрации лотка и для сравнительно тонкого слоя сыпучего материала (порядка десятикратного размера частиц) движение материала с непрерывным периодическим подбрасыванием оценивалось по формуле:

(1)

где – поперечная (вертикальная) амплитуда вибрации;

– полная амплитуда вибрации;

– угол между направлением вибрации и плоскостью лотка;

3,3 – экспериментально установленный коэффициент, при котором возникает процесс вибрационного псевдоожижения.

При этом средняя скорость движения материала по лотку определялась по формуле:

, (2)

где – продольная (горизонтальная) амплитуда вибрации лотка.

Для определения поведения сыпучего материала под действием вибрации и нахождения параметров вибрации для создания эффекта вибрационного псевдоожижения, были проведены исследования, позволяющие учесть специфику конкретной сыпучей смеси – состав по крупности, плотности и другим свойствам.

Результаты исследований представлены на рисунках 1-4.

Рис. 1. Зависимость плотности сыпучей среды и среднего давления, действующего на пенетрометр, от частоты вибрации при амплитуде 1,2 мм

 Рис. 2. Зависимость плотности сыпучей среды и среднего давления, действующего на-16

Рис. 2. Зависимость плотности сыпучей среды и среднего давления, действующего на пенетрометр, от частоты вибрации при амплитуде 0,6 мм

 Рис. 3. Зависимость плотности сыпучей среды и среднего давления, действующего на-20

Рис. 3. Зависимость плотности сыпучей среды и среднего давления, действующего на пенетрометр, от частоты вибрации при амплитуде 0,3 мм

Как видно из рисунков 1-4, при значениях параметра перегрузки 0,6 существенного влияния вибрации на состояние сыпучей среды обнаружено не было. Разрыхление среды при всех значениях амплитуды начиналось при величине параметра перегрузки , становясь наиболее существенным при .



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.