Влияние искривленных и вращающихся осадительных поверхностей на траектории перемещения частиц различной плотности под воздействием воздушного потока. Определение наиболее рациональных условий пневматического обогащения минералов разной плотности.
Аннотация к работе
Для переработки и обогащения 1 м3 горной массы (руды и песков) в среднем используется 4-5 м3 технологической воды. Экономическая эффективность процессов обогащения во многом определяется удорожающими факторами производства, к которым относятся капитальные и эксплуатационные затраты на гидросооружения (водное хозяйство, хвостохранилища, природоохранные мероприятия) промприборов, обогатительных установок и фабрик. Достоверность полученных результатов работы основывается на использовании большого объема экспериментальных данных, их статистической обработки, современных методах анализа продуктов обогащения. обогащение минерал плотность поток Установлен параметр, характеризующий миграционную способность минеральных частиц различной плотности в диапазоне крупности от 0,1 до 3 мм, подверженных действию воздушного потока, определяемый состоянием равновесия частицы на наклонной поверхности и зависящий от скорости потока и угла наклона, что позволяет определить условия эффективного разделения минералов по крупности и плотности; Установлено, что наиболее эффективные условия разделения минералов по плотности достигаются в винтообразной аэродинамической трубе, позволяющей создавать рациональную структуру воздушно-песчаного потока для разделения минералов по плотности с организацией непересекающихся траекторий противонаправленного движения легких и тяжелых минералов в поле действия гравитационных и центробежных сил.Вместе с тем, проведенные экспериментальные работы по изучению поведения частиц золота различной крупности в воздушно-песчаном потоке в аэродинамических трубах разной конфигурации в зависимости от скорости потока и концентрации в нем песка (дебита песка) показали, что существуют сложности при определении миграционной способности частиц в потоке со скоростями в пределах их витания, т.е. волочением, где форма частиц играет важную роль. Особое влияние толщины частицы на ГК объясняется тем, что частицы при установившемся режиме погружения рассекают жидкость своим наибольшим сечением, а их толщина с учетом плотности отражает усредненное удельное давление на жидкость. С целью изучения миграционной способности минеральных частиц в воздушном потоке при скоростях меньших скорости витания частиц нами был сконструирован и изготовлен специальный стенд. Угол смещения частицы на вогнутой осадительной поверхности аэродинамической трубы находится в квадратичной зависимости от скорости потока, что согласуется с общей закономерностью расчета силы давления потока на частицу от скорости. Следовательно, если известна скорость витания частицы, можно определить ее АДК, которая представляет собой частное log[90О] от скорости витания частицы.Общее извлечение золота с учетом потерь золота на стадии грохочения по крупности 10 мм и 2 мм принятых в количестве 1,0% и 0,8% составит 93,4%. Q - производительность, м3/ч ? - содержание, г/т ? - извлечение, %Установлено, что скорость витания частиц прямо коррелируется с их гидравлической крупностью, а она в свою очередь зависит лишь от плотности и усредненной толщины частиц, все другие параметры (длина, ширина) на гидравлическую крупность практически не влияют. С учетом этого, относительную миграционную способность частиц в воздушном потоке можно оценивать через их гидравлическую крупность, где одним из важных параметров формы является усредненная толщина. На основе полученных экспериментальных результатов изучения поведения частиц в потоке на искривленной поверхности предложен параметр аэродинамическая крупность (АДК) позволяющий определить миграционную способность минералов при скоростях менее скорости витания (волочением). Эффективность извлечения полезных компонентов достигается при управляемости структурой воздушно-песчаного потока за счет скорости подаваемого воздуха, дебита исходного песка, конфигурацией аэродинамической трубы; использования специальных отсекающих устройств для своевременного удаления легких минералов, разрыхленности и подвижности постели необходимой для постоянного накопления тяжелых минералов и перечистки при использовании центробежной силы. На основе проведенных исследований установлено, что наилучшие результаты обогащения тяжелых минералов достигаются в центробежном пневматическом сепараторе, где центробежная сила способствует разгрузке легких минералов и многократной перечистке тяжелых фракций, за счет увеличения траектории перемещения материала на поверхности рабочей камеры сепаратора.
План
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫСодержание золота и извлекаемость его на пневмосепараторе ПОС-2000 по классам крупности
Вывод
1. Установлено, что скорость витания частиц прямо коррелируется с их гидравлической крупностью, а она в свою очередь зависит лишь от плотности и усредненной толщины частиц, все другие параметры (длина, ширина) на гидравлическую крупность практически не влияют. С учетом этого, относительную миграционную способность частиц в воздушном потоке можно оценивать через их гидравлическую крупность, где одним из важных параметров формы является усредненная толщина.
2. Выявлен механизм сепарации минералов разной плотности в аэродинамической среде, который обусловлен разной миграционной способностью перемещения минералов под воздействием воздушно песчаного потока, где существенную роль играют многочисленные столкновения песчинок друг с другом, влекомыми потоками воздуха.
3. На основе полученных экспериментальных результатов изучения поведения частиц в потоке на искривленной поверхности предложен параметр аэродинамическая крупность (АДК) позволяющий определить миграционную способность минералов при скоростях менее скорости витания (волочением).
4. Эффективность извлечения полезных компонентов достигается при управляемости структурой воздушно-песчаного потока за счет скорости подаваемого воздуха, дебита исходного песка, конфигурацией аэродинамической трубы; использования специальных отсекающих устройств для своевременного удаления легких минералов, разрыхленности и подвижности постели необходимой для постоянного накопления тяжелых минералов и перечистки при использовании центробежной силы.
5. На основе проведенных исследований установлено, что наилучшие результаты обогащения тяжелых минералов достигаются в центробежном пневматическом сепараторе, где центробежная сила способствует разгрузке легких минералов и многократной перечистке тяжелых фракций, за счет увеличения траектории перемещения материала на поверхности рабочей камеры сепаратора. Уровень извлекаемости граната (4,1 г/см3), ильменита (4,8 г/см3) от фонового песка (2,7 г/см3) на винтовом сепараторе по сравнению с прямоточным сепаратором увеличивается от 30,1% и 42% до 78,4% и 83,2% соответственно.
6. Разработан и апробирован винтовой пневматический сепаратор в лабораторном варианте (производительность 60 кг/ч), который весьма перспективен как доводочное устройство черновых концентратов тяжелых минералов и может быть использован для обогащения минералов высокой и средней плотности.
7. Пневмосепаратора ПОС-2000 с производительностью 6 т/ч, прошел опытно-промышленные испытания на месторождении «Одолго» (Амурская область) при обогащении золотосодержащих руд, и достигнуто извлечение золота 88,08%.
8. Разработана принципиальная технологическая схема установки обогащения золотосодержащих песков месторождения Бат-Уул (республика Монголия) с производительностью 20 м3/ч при ожидаемом расчетном извлечении золота 93,4%, интегрально рассчитанная установленным экспериментальным данным извлекаемости золота по классам крупности (таблица 1).
Основные результаты диссертационной работы представлены в публикациях
1. Филиппов В.Е., Лебедев И.Ф., Еремеева Н.Г. Поведение минеральных частиц в воздушно-песчаном потоке// Горный информационно-аналитический бюллетень. МГГУ. 2001. №10. С. 231-234.
2. Филиппов В.Е., Лебедев И.Ф. Кинематика движения минеральных частиц в песчано-воздушном потоке на вращающейся параболической поверхности// Горный информационно-аналитический бюллетень. МГГУ. 2002. №8. С. 186-188.
3. Филиппов В.Е., Лебедев И.Ф., Еремеева Н.Г. Зависимость гидравлической крупности тяжелых частиц со скоростью их витания// Горный информационно-аналитический бюллетень. МГГУ. 2004. №7. С. 323-325.
4. Филиппов В.Е., Лебедев И.Ф., Еремеева Н.Г. Особенности перемещения минеральных частиц в жидкости по наклонной поверхности// Горный информационно-аналитический бюллетень. МГГУ. 2004. №10. С. 314-318.
5. Филиппов В.Е., Лебедев И.Ф., Матвеев А.И. Технология извлечения минерального сырья в бассейне реки Вилюй// Горный информационно-аналитический бюллетень. МГГУ. 2005. №1. С. 279-284.
6. Матвеев А.И., Лебедев И.Ф. Использование модульной рудообогатительной установки при геологическом крупнообъемном опробовании месторождения «Одолго»// Материалы международной научно-практической конференции В 2-х томах. Т.1. Нерюнгри, 2007. С. 335-339.
7. Филиппов В.Е., Гаврильев Д.М., Лебедев И.Ф. Поведение минеральных частиц в потоке на искривленной поверхности// Горный информационно-аналитический бюллетень. МГГУ. 2007. №3. С. 368-371.
8. Филиппов В.Е., Гаврильев Д.М., Лебедев И.Ф. Отношение скорости перемещения частиц различной размерности к их гидравлической крупности// Горный информационно-аналитический бюллетень. МГГУ. 2007. №6. С. 393-397.
9. Филиппов В.Е., Матвеев А.И., Лебедев И.Ф. Воздушная сепарация - перспективный метод обогащения в условиях криолитозоны// Исследования в Якутии в XX веке и перспективы их дальнейшего развития: Тез.докл. Республиканской науч.конф. 9-11 октября 2001 г. Якутск, 2001. С. 71-72.
10. Филиппов В.Е., Матвеев А.И., Лебедев И.Ф. Воздушная сепарация// Материалы 2-ой Международной научно-практической конференции. и выставки.- Иркутск, 2001. С. 56-58.
11. Филиппов В.Е., Лебедев И.Ф. Поведение минеральных частиц различной плотности в пневматических сепараторах// Материалы конференции молодых ученых и аспирантов. Якутск, 2002. с. 92.
12. Филиппов В.Е., Лебедев И.Ф. Поведение минеральных частиц на вращающейся рабочей поверхности пневмосепаратора // Матер. Междунар. совещания «Экологические проблемы и новые технологии комплексной переработки минерального сырья»: Чита, 16-19 сентября. 2002 г. Москва-Чита, 2002. Ч.2. С. 117-120. (Плаксинские чтения).
13. Лебедев И.Ф., Матвеев А.И., Филиппов В.Е., Григорьев А.Н., Федосеев С.М., Винокуров В.Р. Результаты испытания пневмосепаратора ПОС-2000// Материалы Международной научно-технической конференции. Екатеринбург, 2003. С. 140-144.
14. Матвеев А.И., Филиппов В.Е., Григорьев А.Н., Лебедев И.Ф., Федосеев С.М., Винокуров В.Р. Крупнообъемное геологическое опробование с использованием оборудования модульной рудообгатительной установки// Материалы Международной научно-технической конференции. Екатеринбург, 2003. С. 509-512.
15. Филиппов В.Е., Лебедев И.Ф., Еремеева Н.Г. Способ оценки коэффициента извлечения россыпного золота// Материалы Международной научно-технической конференции. Екатеринбург, 6-10 июля 2004. С. 146-148.
16. Лебедев И.Ф., Филиппов В.Е., Еремеева Н.Г. Экспериментальные исследования по изучению возможности пневмосепарации минеральных частиц в лабораторных установках различного типа// Материалы Международного совещания.(Плаксинские чтения)- Иркутск 14-17 сентября 2004. С. 155-159.
17. Филиппов В.Е., Матвеев А.И., Лебедев И.Ф., Еремеева Н.Г., Слепцова Е.С. Пневмосепарация минеральных частиц// Проблемы и перспективы развития горных наук: Сборник Международной конференции. 1-5 ноября 2004 г. Новосибирск.
18. Лебедев И.Ф., Филиппов В.Е. Винтовой пневмосепаратор// Материалы Международной научно-технической конференции. Екатеринбург, 2004. С. 280-283.
19. Лебедев И.Ф. Пневматический метод обогащения в климатических условиях Севера// Сборник трудов Международной научно-практической конференции. т.3. Якутск, 2005. С. 17-19.
20. Лебедев И.Ф. Новая технология переработки минерального сырья в условиях Севера// Материалы Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. Улан-Удэ, 2006. С. 75-77.
21. Лебедев И.Ф., Филиппов В.Е. Результаты лабораторных исследований по обогащению минеральных частиц различной плотности и крупности// Материалы 4-й Международной научно-технической конференции Вып. 4. Красноярск, 2006. С. 342-346.
22. Патент № 2194581 РФ, 7 В 07 В 7/08 /Винтовой пневмосепаратор / Филиппов В.Е., Лебедев И.Ф., Матвеев А.И., Григорьев А.Н; заявл.11.01.2001; опубл.20.12.2002 // Изобретения Полезные модели. 2002. №35.
23. Патент №2188723 РФ, 7 В 07 В 7/08 /Пневмосепаратор / Филиппов В.Е., Лебедев И.Ф., Матвеев А.И.,Григорьев А.Н; заявл.11.01.2001; опубл.10.09.2002 // Изобретения Полезные модели. 2002. №25(ч.2). С. 348.
24. Патент № 2281809 РФ, В 03 В 7/00 / Рудообогатительный передвижной модульный комплекс / Матвеев А.И., Григорьев А.Н., Федоров Ф.М., Лебедев И.Ф., Винокуров В.Р., Львов Е.С; заявл.18.08.2004; опубл.10.02.2006.