Введение к работе
Актуальность работы. Спрос на строительные материалы в условиях рыночной экономики обусловливает необходимость комплексного и рационального использования минеральных ресурсов. При добыче полезных ископаемых разрабатывают миллионы кубических метров вскрышных горных пород, потребительские свойства которых позволяют их использовать в народном хозяйстве. В регионе Курской магнитной аномалии (КМА), характеризующемся наличием высокоплодородных почв, сложилась напряженная ситуация со складированием вскрышных пород и хвостов обогащения из-за дефицита земельных площадей. При этом производство и реализация товарной продукции из этого вида сырья является важным направлением деятельности горнодобывающих предприятий, позволяющим снизить затраты непосредственно на добычу полезного ископаемого, на отвалообразование, рекультивацию нарушенных земель и в целом повысить эффективность использования ресурсов недр. Основными направлениями повышения эффективности комплексного использования ресурсов при разработке вскрышных пород на месторождениях КМА являются совершенствование технологии на основе оптимизации параметров производственных процессов для сокращения затрат, внедрение передовых способов переработки данного вида сырья, повышение качества продукции и увеличения доходности.
В этой связи задача повышения эффективности комплексного освоения ресурсов недр при переработке вскрышных пород с целью изготовления из них товарной продукции - щебня является весьма актуальной.
Цель работы - повышение эффективности производства щебня из вскрышных пород путём оптимизации технологических параметров.
Идея диссертации - использование величины средневзвешенного размера куска взорванной горной массы (dcp.) в качестве основного критерия оптимизации параметров технологии производства щебня.
Методы исследований. Анализ литературных данных по существующему состоянию теоретических и экспериментальных исследований; математическая статистика при обосновании достоверности результатов
экспериментальных исследований гранулометрического состава дробленых пород и физико-механических свойств разрабатываемых пород; натурные и лабораторные исследования процесса взрывания и механического дробления горных пород; физическое моделирование, теория подобия и размерностей при определении математических зависимостей, описывающих процесс измельчения; технико-экономический анализ и экономико-математическое моделирование при оптимизации параметров исследуемой технологии. Научные положения, выносимые на защиту, и их новизна:
-
Установленные зависимости, определяющие взаимовлияние гранулометрического состава взорванной горной массы и параметров буровзрывных работ (удельный расход взрывчатого вещества, диаметр, глубина и сетка скважин и др.), позволяют производить оптимизацию технологических процессов переработки вскрышных пород на щебень железорудных месторождений.
-
Установленные математические зависимости гранулометрического состава продукта дробления роторной дробилки ударного действия от средневзвешенного размера кусков взорванной горной массы, их физико-механических свойств, режимов ударного механического дробления позволяют управлять выходом товарных фракций щебня.
-
Разработанный алгоритм оптимизации параметров малооперационной технологии переработки вскрышных пород на щебень с одиостадиальным дроблением позволяет обеспечить эффективное управление производственным процессом получения товарной продукции с требуемыми потребительскими качествами.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждаются использованием комплекса современных методов теоретических исследований, экономико-математического моделирования и обработки результатов исследований; удовлетворительной сходимостью результатов расчета гранулометрического состава дробленых пород по установленным зависимостям и определённого в процессе эксперимента.
Научное значение работы состоит в установлении закономерной взаимосвязи между параметрами процессов взрывного и механического
дробления вскрышных пород и гранулометрическим составом полученного щебня.
Практическая значимость работы заключается в разработке методики определения гранулометрического состава продукта дробления роторной дробилки ударного действия в зависимости от физико-механических свойств пород, режима дробления и средневзвешенного размера кусков исходной горной массы, основанной на аналитическом определении характерных точек кривой гранулометрического состава; в повышении эффективности производства щебня из вскрышных пород путём оптимизации технологических параметров.
Реализация результатов работы. Методика определения гранулометрического состава продукта дробления роторной дробилки ударного действия, принципы оптимизации параметров технологии производства щебня из вскрышных пород и рекомендации диссертационной работы приняты ОАО «Лебединский ГОК» для совершенствования технологии и повышения эффективности освоения ресурсов недр.
Личный вклад автора заключается в:
установлении новых зависимостей, определяющих взаимосвязь между гранулометрическим составом взорванной горной массы и параметрами буровзрывных работ (удельный расход взрывчатого вещества, диаметр, глубина и сетка скважин и др.), производительностью экскаваторов, карьерного автотранспорта и дробильного оборудования.
разработке аналитического метода определения гранулометрического состава продукта дробления в роторной дробилке в зависимости от физико-механических свойств пород, режима дробления и средневзвешенного размера кусков взорванной горной массы;
- разработке принципов и алгоритма оптимизации параметров малооперационной технологии переработки вскрышных пород на щебень с одностадийным дроблением, основанных на использовании в качестве основного критерия оптимизации величины средневзвешенного размера куска взорванной горной массы (dcp.), которые обеспечивают высокое качество продукции при минимальных издержках производства.
- в установлении математических зависимостей для определения взаимосвязи между выходом товарных фракций щебня при дроблении в роторной дробилке и средневзвешенном размером кусков взорванной горной массы, обусловленных их физико-механическими свойствами и режимом дробления.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях: «Неделя горняка» (Москва, 2007, 2009, 2010 гг.), Уральский международный экологический конгресс «Экологическая безопасность горнопромышленных регионов» (Екатеринбург, 2007 г.), на научном семинаре кафедры «Технология, механизация и организация открытых горных работ» Московского государственного горного университета в 2008 - 2011 гг. и на кафедре « Обогащение полезных ископаемых» в 2011 г.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 7 печатных работах, из них 6 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, содержит библиографический список из 121 наименования, 41 рисунок, 22 таблицы.
