Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Разработка полезных ископаемых является одной из важнейших отраслей народного хозяйства. Совершенствование процесса переработки добытого сырья решает комплекс проблем природопользования : технологических, энергетических, экологических, социальных, поэтому разработка технологий и оборудования, позволяющих совершенствовать переработку горного сырья, является чрезвычайно важной задачей. При добыче и переработке минерального сырья огромное внимание уделяется процессу разрушения кусков горной породы, называемому дезинтеграцией или измельчением. Это связано с подготовкой руд к обогатительному или металлургическому переделу, с переработкой сырья для химического производства и производства строительных материалов.
Дезинтеграция, в особенности іонкая, самый энергоемкий процесс при переработке горной массы, поэтому эффективность передела в значительной степени зависит от селективности процесса, применения рационального оборудования и оптимизации режимов его работы.
В настоящее время, с целью интенсификации всего процесса рудоподготовки, широко применяются мельницы самоизмельчения. Это обусловлено тем, что такие мельницы, по данным практики, обеспечивают более полное раскрытие ценных минералов и снижение шламообразования, способствуя получению концентратов высокого качества при более высокой степени извлечения ценных минералов, меньшем расходе стали и общем снижении эксплуатационных затрат.
Центробежные мельницы самоизмельчения, обладая всеми перечисленными преимуществами, і кроме того, имеют небольшие габариты и легко поддаются регулированию по нескольким параметрам, что дает возможность оптимизировать режим селективной дезинтеграции рудных материалов. I
Учитывая вышеизложенное, разработка научно обоснованных решений по селективной дезинтеграции минерального сырья, внедрение которых позволяет снизить шламообразование и энергозатраты на дезинтеграцию, а также повисить экологичность переработки, вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса и, следовательно, является решением крупной, актуальной задачи.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Создание малоотходной технологии дезинтеграции минерального сырья на основе селективного раскрытия минералов путем регулирования энергетического воздействия на измельчаемый материал.
НАУЧНАЯ ИДЕЯ. Использование эффекта селективной дезинтеграции минерального сырья с определением вероятностных показателей раскрытия минералов и оптимизацией величины энергетического воздействия на частицы измельчаемого сырья.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. Критическое обобщение опыта на основе анализа литературных и патентных источников, теоретические исследования, лабораторные и натурные эксперименты, математическая обработка с использованием ЭВМ. Достоверность выдвинутых автором научных положений оценивается сходимостью результатов 85%.
1. Степень раскрытия минералов определяется вероятностью выделения
частиц неоднородного состава, отношением числа частиц всех размеров
располагающихся вдоль границ раздела фаз, к числу частиц
образовавшихся из единицы объема измельчаемого материала, решаемо
уравнением с определенными интегралами.
2. Селективность дезинтеграции минерального сырья обеспечивается
адгезионно - когезионным характером разрушения частиц,
определяемым соотношением величин нормальных и тангенциальных
сил, описываемым линейным уравнением, с оптимальной степенью
раскрытия минералов при дезинтеграции кварца до 85% класса -0,200
мм, а при дезинтеграции полиметаллической руды - 85% класса -0,074
мм.
3. Энергетические затраты на селективную дезинтеграцию
минерального сырья, при крупности дезинтеграции до 95% класса -
0,074, связаны с величиной вновь образованной поверхности
математической зависимостью с кратным интегралом.
4. Интенсивность селективной дезинтеграции материалов с прочностью
при сжатии до 10 МПа прямо пропорциональна, а удельное
энергопотребление обратно пропорционально частоте вращения ротора
дезинтегратора и силе нормального давления на частицу.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА 1. Теоретические и экспериментальные зависимости процесса дезинтеграции минерального сырья, определяющие влияние селективности дезинтеграции и вероятности выделения частиц неоднородного состава (сростков минералов) на степень раскрытия включающей фазы (выделяемого минерала).
2. Теоретические и экспериментальные зависимости процесса
селективной дезинтеграции минерального сырья, определяющие
влияние характера разрушения частиц на селективность его
дезинтеграции.
3. Теоретические и экспериментальные зависимости характеризующие
влияние величины прироста удельной поверхности измельчаемого
материала на удельные энергозатраты процесса дезинтеграции, с учетом
гранулометрического состава измельченного материала.
4. Разработана новая методика определения технологических и
энергетических показателей дезинтефаторов, основанная на выборе
режимов дезинтеграции и элементов конструкций дезинтеграторов.
-
Теоретические и экспериментальные зависимости процесса селективной дезинтеграции минерального сырья позволили определить степень раскрытия минералов при любой начальной и конечной крупности частиц с учетом содержания выделяемых компонентов в исходном питании.
-
Теоретические и экспериментальные зависимости процесса дезинтеграции минерального сырья позволили установить характер селективного разрушения частиц и величину минимально необходимых нагрузок.
-
Теоретические и экспериментальные зависимости процесса дезинтеграции минерального сырья позволили установить взаимосвязь между приростом удельной поверхности любых классов крупности и удельной потребляемой энергии с учетом кинетики дезинтефации.
4. Анализ режимов работы центробежных дезинтеграторов позволил
создать новые конструкции аппаратов для селективной дезинтефации и
конструктивные элементы, определяющие их технологические и
энергетические показатели.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ На основании проведенных исследований значительно упрощается прогнозирование результатов рудоподготовки процессов обогащения полезных ископаемых и других процессов переработки минерального сырья.
Проведенные исследования позволили рассчитать и изготовить промышленный центробежный дезинтефатор с диаметром ротора 800 мм и производительностью до 10 т/ч и промышленную мельницу
доизмельчения с диаметром ротора 500 мм, производительностью до 5,0 т/ч.
Центробежный дезинтегратор позволяет получить измельченный материал с конечной крупностью до 80% класса -0,074мм, а мельница доизмельчения промпродуктов - 95% класса -0,074мм.
Предложенная конструкция центробежного дезинтегратора
внедрена на заводе корпорации оборонной промышленности
"Металхим" и на Краснодарском зеркально-фурнитурном комбинате
(ЗФК). j
Мельница доизмельчения промпродуктов с диаметром ротора 500
мм внедрена на обогатительной фабрике Урупского горно
обогатительного комбината (ГОК). j
Разработан полный комплект технической документации конструкции двухроторного центробежного дезинтегратора ориентировочной производительностью 10 т/ч.
Материалы диссертации докладывались и получили одобрение на
научно-технических конференциях Северо-Кавказского
государственного технологического университета (СКГТУ)в1980 -
1996 гг., на международной научно-технической конференции СКГТУ в
1994 году, на III областной научно-технической конференции Кольского
филиала Академии наук СССР в 1984 году, на расширенном заседании
отдела рудоподготовки института Механобр в 1985 году, на кафедре
горных машин и транспорта Московского (государственного горного
университета в 1997 году. '
Данное направление исследований признано в 1996 - 1997 гг. победителем конкурса грантов по фундаментальным исследованиям в области горных наук при Московском государственном горном университете по разделу "Проблемы комплексной- переработки и обогащения минерального сырья с учетом требований экологии".
Основные положения диссертации опубликованы в монографии, 20 статьях, одном патенте России на изобретение и 10 авторских свидетельствах на изобретения.
Автор благодарит сотрудников СКГТУ, оказавших содействие вниманием и советами в ходе разработки и внедрения положений диссертации.
Диссертация состоит из 6 глав, изложенных на 288 страницах, содержит 96" рисунков, 35 таблиц, список литературы из 143 наименований и 10 приложений.