WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

АВКСЕНТЬЕВ СЕРГЕЙ ЮРЬЕВИЧ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ГИДРОТРАНСПОРТА ПАСТООБРАЗНЫХ ХВОСТОВ ОБОГАЩЕНИЯ медно-цинковой руды

Специальность 05.05.06 Горные машины

Автореферат

Диссертации на соискание ученой степени кандидата

технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2009

Работа выполнена в государственном образовательном

учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете)


Научный руководитель

Доктор технических наук, доцент

А.К.Николаев


Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор

Л.К.Горшков

Кандидат технических наук

К.П. Архипов

Ведущее предприятие ЗАО «Механобр-инжиниринг»


Защита диссертации состоится 15 июня 2009 г. в 16ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д212.224.07 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете) по адресу:

199106 Санкт-Петербург, 21-линия, д.2, ауд. 7212.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.


Автореферат разослан 15 мая 2009 года



Ученый секретарь

диссертационного совета

д.т.н., профессор Габов В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Российская Федерация обладает большим запасом полиметаллических руд. В настоящее время добыча и переработка полиметаллических руд осуществляется горно-обогатительными комбинатами (ГОКами), где имеется единый комплекс машин и оборудования для добычи и переработки этих руд. В месте с тем транспорт руды и продуктов ее переработки оказывает большое влияние на эффективность работы этих горных предприятий. На ГОКах широкое распространение получил гидравлический транспорт концентратов и хвостов обогащения. Опыт применения этого вида транспорта позволяет говорить о его высокой эффективности. Исследованием этих свойств и процесса гидротранспортирования хвостов обогащения полиметаллических руд занимались Ю.К.Сафонов, В.Н.Покровская, А.Е. Смолдырев, Н.Е.Офингенден, А.П.Юфин, В.В. Трайнис, А.Н.Силин.

Однако при комплексной механизации технологических процессов в последние годы выявилась необходимость создания инновационных технологий и соответствующего оборудования для перемещения высококонцентрированных гидросмесей. Технологические и эксплуатационные характеристики гидротранспортных установок, используемых на горно-обогатительных предприятиях, определяются прежде всего, особенностями физико-механических свойств, перемещаемых гидросмесей.

Выделение в особый класс установок гидравлического транспорта высококонцентрированных гидросмесей хвостов обогащения полиметаллических руд обуславливается исключительным разнообразием реологических характеристик и зависящими от них особенностями режимов их течения и является специфичным горным оборудованием вспомогательных производств на таких комплексных предприятиях как горно-обогатительные комбинаты. Типичным представителем таких предприятий является Гайский ГОК.

Учитывая особенности формирования деформационных процессов вязкопластичный смесей необходимы дополнительные теоретические и экспериментальные исследования по изучению закономерностей течения сгущенной до пастообразного состояния смеси, ее реологических характеристик для условий Гайского ГОКа, что позволит повысить технико-экономическую эффективность гидравлического транспортирования хвостов обогащения медно-цинковой руды и снизить металлоемкость гидротранспортной системы, этого горного предприятия.

Цель работы - установление закономерностей процесса гидротранспортирования пастообразной гидросмеси тонкодисперсных хвостов обогащения медно-цинковой руды для оценки гидротранспортной системы, обоснованного выбора ее параметров и напорно-скоростных характеристик, что позволит обоснованно осуществлять выбор и проектирование оборудования для осуществления эффективного перемещения пастообразных смесей медно-цинковой руды.

Идея работы заключается в том, что при транспортировании предварительно сгущенной до пастообразного состояния гидросмеси тонкодисперсных хвостов обогащения медно-цинковой руды по напорному трубопроводу необходимо обеспечить такую скорость ее движения, при которой сохраняются неньютоновские свойства гидросмеси.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи исследования:

1. Выполнить анализ существующих способов сгущения и транспортирования тонкодисперсных хвостов обогащения полиметаллических руд на горных предприятиях.

2. Изучить реологические свойства пастообразной гидросмеси хвостов обогащения медно-цинковой руды.

3. Обосновать и разработать физико-математическую модель течения пастообразной гидросмеси хвостов обогащения в напорном трубопроводе.

4. Определить влияние режима гидротранспортирования гидросмеси с максимально возможной для транспортирования концентрацией на процесс ее осаждения.

5. Разработать инженерную методику оценки параметров системы гидротранспорта пастообразной гидросмеси хвостов обогащения медно-цинковой руды.

6. Выполнить технико-экономическую оценку принятых решений.

Методы исследований. При решении поставленных задач использован комплексный метод исследований, включающий: анализ и обобщение данных по эксплуатации трубопроводов и систем сгущения гидросмеси; теоретический анализ гидротранспортных систем с использованием классических уравнений гидромеханики; экспериментальные исследования на лабораторной установке.

Защищаемые научные положения:

1. Физико-математическая модель движения предварительно сгущенной с добавлением флокулянта в гравитационном сгустителе до пастообразного состояния гидросмеси, основанная на полученной экспериментально и описываемой моделью Балкли-Гершеля реологической кривой, устанавливает зависимость среднего расхода гидросмеси при перекачивании грунтовым насосом пульпы с содержанием твердых частиц размером 0,044 мм до 77% от физико-механических свойств твердых частиц, скорости течения, начального напряжения сдвига при изменении концентрации по массе от 33,4 до 76%, что позволит снизить затраты на перекачку.

2. Гидравлические сопротивления при движении вязкопластичной пастообразной гидросмеси хвостов обогащения полиметаллической руды в структурном режиме определяются с использованием поправочного коэффициента, определяемого при исследовании потерь напора и функционально связанного с критерием Ильюшина, который учитывает силы пластичности и вязкости.

Научная новизна заключается в следующем:

  • разработана физико-математическая модель движения пастообразной гидросмеси хвостов обогащения медно-цинковой руды по трубопроводу;
  • экспериментально получена обобщенная реологическая кривая течения пастообразной гидросмеси хвостов обогащения медно-цинковой руды;
  • установлена закономерность изменения коэффициента гидравлических сопротивлений в зависимости от концентрации гидросмеси в интервале концентраций 33,4-76 % твердого по массе при движении потока в структурном режиме.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена: теоретическими исследованиями и выводами аналитических зависимостей с использованием теории подобия; результатами лабораторных экспериментов; сопоставлением результатов теоретических и экспериментальных исследований с применением методов математической статистики и регрессионного анализа; влияние отдельных факторов на исследуемые параметры и теснота связей определялись корреляционным анализом.

Практическая значимость работы:

  • разработана методика расчета режимов работы гидротранспортной установки для транспортирования пастообразной гидросмеси хвостов обогащения медно-цинковой руды в структурном и переходном режимах.
  • разработаны рекомендации для проектирования новой транспортной линии с обогатительной фабрики до хвостохранилища.

Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты докладывались и обсуждались:

  • на конференциях «Полезные ископаемые России и их освоение» в, 2006, 2007, 2008 гг. в СПГГИ (ТУ);
  • на 4-ой Международной научно-практической конференции «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения», Воркута 11-13 апреля 2006 г.
  • 5-ой Международной научно-практической конференции «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения»,

Воркута 12-14 апреля 2007 г.

  • на научной конференции "Неделя горняка –2006", (Москва, МГГУ).
  • на научной конференции "Неделя горняка –2007", (Москва, МГГУ).

Личный вклад соискателя:

  • разработана физико-математическая модель процесса движения пастообразной гидросмеси хвостов обогащения медно-цинковой руды;
  • разработаны стенд и методика проведения экспериментальных исследований, установлены закономерности процесса гидротранспортирования пастообразной гидросмеси хвостов обогащения медно-цинковой руды.

Публикации

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 6 печатных работах, в том числе одна в журнале, входящем в список ВАК РФ, получен 1 патент.

Структура и объем диссертационной работы

Диссертационная работа содержит 121 страницу текста, 39 рисунков, 18 таблиц и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 101 наименования.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы работы и необходимость проведения теоретических и экспериментальных исследований процесса транспортирования пастообразной гидросмеси хвостов обогащения медно-цинковой руды с целью повышения его эффективности.

В первой главе выполнен обзор литературных источников, проанализирован опыт проектирования и эксплуатации существующих способов сгущения и методов расчета процесса транспортирования вязкопластичных гидросмесей по трубопроводам. На основе выполненного анализа были сформулированы цель и задачи исследований.

Во второй главе выполнены исследования физического процесса движения пастообразной гидросмеси хвостов обогащения медно-цинковой руды и дано математическое описание этого процесса.

В третьей главе приведены описания экспериментальных установок и методик проведения исследований, выполнены исследования по определению реологических свойств гидросмеси хвостов обогащения медно-цинковой руды, потерь напора при движении пастообразной гидросмеси хвостов обогащения в структурном и переходном режимах, проведена обработка экспериментальных данных.

В четвертой главе дана методика расчета параметров гидротранспортной системы при условии движения пастообразной гидросмеси в структурном режиме, разработаны рекомендации для расчета системы гидротранспорта пастообразной гидросмеси хвостов обогащения медно-цинковой руды и выполнен расчет экономической эффективности предлагаемого решения.

В заключении приводятся общие выводы и рекомендации.


Основные защищаемые научные положения

1. Физико-математическая модель движения, предварительно сгущенной с добавлением флокулянта в гравитационном сгустителе до пастообразного состояния гидросмеси, основанная на полученной экспериментально и описываемой моделью Балкли-Гершеля реологической кривой, устанавливает зависимость среднего расхода гидросмеси при перекачивании грунтовым насосом пульпы с содержанием твердых частиц размером 0,044 мм до 77% от физико-механических свойств твердых частиц, скорости течения, начального напряжения сдвига при изменении концентрации по массе от 33,4 до 76%, что позволит снизить затраты на перекачку.

Исследование предельных концентраций имеет многолетнюю историю и работы в этой области продолжаются. Они ведутся в отношении как естественных селевых потоков, так и искусственных потоков в напорных и безнапорных системах гидротранспорта.

В расширении и углублении теоретического подхода к проблеме переноса твердого в потоке жидкости важное значение имеют исследования, выполненные видными учеными Ф.И.Шведовым, А.Е.Смолдыревым, В.Н.Покровской, И.Херхеулидзе, И.Офенгенденом, А.А. Юфиным и др.

Из зарубежных школ большой вклад в теорию и практику гидротранспорта внесли Дюран, Оствальд, Бингам, Балкли, Гершель, Ричардсон и др.

Для изучения характера и особенностей движения гидросмеси хвостов обогащения медно-цинковой руды был выполнен анализ их физико-механических свойств и сделаны предварительные эксперименты по определению реологических свойств гидросмеси.

Анализ гранулометрического состава руды показал, что она в основном состоит из мельчайших классов (-0,044 мм до 78%), а среднее значение плотности 2950 кг/м3.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»