Введение к работе
Актуальность темы. Процесс классификации твердых полезных ископаемых в горной промышленности является одним из наиболее энергоемких. На сегодняшний день остро стоит вопрос об эффективности процесса классификации. Все чаще и чаще в процесс переработки полезных ископаемых вовлекается бедное сырье с тонкой и крайне неравномерной вкрапленностью ценного компонента. До сих пор на большинстве обогатительных предприятий эксплуатируется оборудование, сконструированное более 40–50 лет назад. В период рыночных отношений вырос спрос на более качественный исходный продукт. Это обусловлено экономической заинтересованностью владельцев данных предприятий, т. е. повышением прибыли и снижением затрат на переработку сырья. Существующее оборудование не отвечает заявленным требованиям, а строительство новых технологических комплексов требует огромных материальных затрат, поэтому чрезвычайно актуальным является вопрос о совершенствовании горно-обогатительного оборудования.
Наиболее распространенными устройствами для разделения полезных ископаемых являются вибрационные грохоты, в которых рассеивание материала по крупности происходит благодаря прохождению материала требуемого размера через вибрирующую сетку устройства. Эффективность процесса грохочения зависит от правильного выбора конструктивных и технологических параметров вибрационного грохота, обеспечивающего такое поведение горной массы, при котором материал покидает рабочую поверхность соответственно установленным критериям.
Объект исследования – вибрационные (инерционные) грохоты, применяющиеся для процесса классификации горных пород.
Предмет исследования – установившиеся рабочие процессы вибрационных грохотов во взаимодействии с горными породами.
Цель работы – обоснование и выбор рациональных конструктивных и режимных параметров вибрационных грохотов для повышения эффективности их работы.
Идея работы заключается в установлении рациональных конструктивных и режимных параметров вибрационных грохотов, соответствующих выбранному критерию эффективности.
Научные положения, выносимые на защиту
-
Эффективность процесса грохочения различных материалов зависит от угла установки вибрирующей поверхности, а также от амплитуды и направления вибраций.
-
Математическая модель пассивного грохота, включающая описание удара и просеивания частиц горных пород о сетку грохота, позволяет установить эффективные значения угла наклона рабочей поверхности.
-
Выбор рациональных значений режимных параметров вибрационного грохота (подбор направления и амплитуды вибраций) возможно осуществить на основе динамической модели, включающей уравнения относительного движения частиц горных пород в пространстве вибрирующей рабочей поверхности.
Для достижения представленной цели были поставлены задачи:
-
Теоретический анализ движения частиц горной породы вдоль рабочей поверхности грохота.
-
Создание математической модели процесса разделения на основе анализа движения частиц горных пород относительно вибрирующей поверхности.
-
Определение эффективности грохочения в зависимости от входных параметров установки опытным путем, на основе распределения масс под рабочей поверхностью грохота.
-
Разработка компьютерной программы математического моделирования движения рудных частиц на рабочей поверхности грохота.
-
Определение эффективного значения угла наклона рабочей поверхности пассивного грохота путем компьютерного моделирования.
Научная новизна работы заключается:
в установлении взаимосвязи между эффективностью грохочения и конструктивными и режимными параметрами вибрационного грохота;
разработке математической модели пассивного грохота, включающей описание удара и просеивания частиц горных пород через сетку грохота;
разработке динамической модели, учитывающей переносные силы инерции вибрирующей поверхности грохота, которая позволяет осуществить выбор рациональных конструктивных и режимных параметров.
установлении критерия эффективности, который зависит от количества ударов единичной частицы о рабочую плоскость грохота.
Практическая значимость работы состоит в разработке методики расчета конструктивных и режимных параметров вибрационных грохотов на основе заданных критериев эффективности.
Достоверность основных научных положений, выводов и рекомендаций обоснована корректным использованием положений теоретической и прикладной механики, теории колебаний и удара, а также методов математического и физического моделирования и подтверждается удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, относительное расхождение которых не превышает 10–15 %.
Реализация результатов работы. Результаты работы использованы НПО «Уралтехцентр» при разработке рабочей документации по конструированию элементов вибрационных грохотов на основе методики определения эффективности грохочения материала для установок, имеющих в качестве рабочей поверхности гуммированные сита.
Апробация работы. Основные результаты работы и ее отдельные положения докладывались на Международной научно-технической конференции «Математическое моделирование механических явлений» (Екатеринбург, 2011 и 2013); V Международной научно-технической конференции, посвященной памяти В.Р. Кубачека «Технологическое оборудование нефтяной и нефтегазовой промышленности» (Екатеринбург, 2011); Международной научно-практической конференции «Научные исследования и их практическое применение» (Одесса, 2011); Международной научно-практической конференции «Экспериментальное образование» (Андорра, 2012).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ в журналах, сборниках научных трудов, материалах международных конференций, в том числе 2 работы в ведущих рецензируемых журналах и изданиях.
Личный вклад автора. Выполнены количественный и качественный анализ результатов численного моделирования пассивного и активного процесса грохочения. Проведены экспериментальные исследования по определению эффективности классификации горных пород в грохоте.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 114 наименований, содержит 105 страниц машинописного текста, 61 рисунок, 13 таблиц и 1 приложение.
Похожие диссертации на Повышение эффективности вибрационных грохотов на основе выбора их рациональных конструктивных и режимных параметров
