WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     |
|

На правах рукописи

ОВЧИННИКОВА ТАТЬЯНА ЮРЬЕВНА

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ

ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА

ПРОДУКТОВ ОБОГАЩЕНИЯ

Специальность 25.00.13 – «Обогащение полезных ископаемых»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Екатеринбург-2006

Работа выполнена в ГОУ ВПО

«Уральский государственный горный университет»

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Цыпин Евгений Федорович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Шемякин Владимир Сергеевич

кандидат технических наук, доцент

Дойлидов Светослав Петрович

Ведущая организация – Уральский научно-исследовательский и проектный институт обогащения и механической обработки полезных ископаемых

Защита состоится « 19 » октября 2006 г. в 13-00 на заседании диссертационного совета Д 212.280.02 при Уральском государственном горном университете по адресу: 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30, зал заседаний Ученого совета. (Факс (343) 257-91-54; e-mail: ovtan@mail.ru)

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке

Уральского государственного горного университета

Автореферат диссертации разослан « 19 » сентября 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета В. К. Багазеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. С развитием и усовершенствованием современных средств вычислительной техники возникла необходимость создания методик автоматизированного расчета и проектирования схем, использующих детальную информацию о фракционном составе руд и продуктов обогащения и учитывающих закономерности раскрытия минеральных фаз. Информация о характеристиках раскрытия минеральных фаз в продуктах обогащения различной крупности позволит разработать рациональные принципиальные и технологические схемы обогащения, реализующие принцип «не обогащать ничего лишнего!», обеспечит создание ресурсосберегающих технологий и позволит повысить качественно-количественные показатели обогащения.

Объектом исследования являются фракционный состав руд и продуктов их обогащения.

Предмет исследования – закономерности изменения характеристик раскрытия минеральных фаз и фракционного состава руд и продуктов обогащения в ходе технологических преобразований.

Цель работы. Разработка методики автоматизированного расчета и проектирования схем обогащения, учитывающей закономерности изменения фракционного состава руд и продуктов в ходе технологических преобразований.

Идея работы заключается в использовании закономерностей изменения фракционных характеристик продуктов в операциях рудоподготовки и обогащения для прогноза качества продуктов разделения и построения принципиальных схем обогащения.

Основные задачи исследования:

  1. Изучение влияния плотности распределения крупности зерен на получаемые характеристики раскрытия минеральных фаз.
  2. Изучение закономерностей раскрытия минеральных фаз для различных видов сырья в ходе операций сокращения крупности.
  3. Изучение изменения фракционного состава продуктов обогащения в операциях сокращения крупности и разделения. Исследование взаимосвязи требуемой точности разделения сепаратора, вида покускового распределения массовой доли компонентов в руде или продуктах обогащения и качественно-количественных требований, предъявляемых к получаемым продуктам.
  4. Разработка методики выбора и алгоритма расчета схем обогащения, учитывающих закономерности раскрытия минеральных фаз и их разделения.

Методы исследований. При изучении состава руд и продуктов обогащения применялись методы гранулометрического, фракционного, минералогического, микроскопического и спектрометрического анализа продуктов. В работе использованы методы прикладной математики, методы математической статистики и математического моделирования.

Научные положения, выносимые на защиту.

  1. Расчет теоретических характеристик раскрытия минеральных фаз следует осуществлять с учетом плотности распределения крупности минеральных зерен подчиненной фазы.
  2. При определении требуемой точности разделения сепаратора необходимо учитывать вид покускового распределения массовой доли полезного компонента в руде или продуктах обогащения и качественно-количественные требования, предъявляемые к получаемым продуктам разделения.
  3. При обосновании и расчете схем обогащения необходимо использовать полученные экспериментальным путем двумерные фракционные характеристики материала по содержанию (признаку) и крупности и двумерные сепарационные характеристики аппаратов.

Научная новизна результатов работы. Получены следующие новые научные результаты:

  • установлено, что расчет характеристик раскрытия минеральных фаз с учетом распределения крупности зерен подчиненной фазы точнее, чем расчет характеристик раскрытия по средневзвешенной крупности минеральных зерен;
  • установлено влияние гранулометрического состава продуктов на вид суммарной сепарационной характеристики;
  • установлено влияние фракционного состава на требуемую точность сепаратора для достижения равнозначных технологических показателей;
  • установлено, что фракционный состав продуктов одинаковой крупности, имеющих различную предысторию сокращения крупности, меняется несущественно, что подтверждено данными статистического анализа;
  • экспериментальным путем на примере хромитовых руд получены характеристики раскрытия минеральных фаз для случая объемного соотношения фаз, не имеющего теоретического описания (n<5);
  • предложен алгоритм для расчета уточненных характеристик раскрытия минеральных фаз с учетом распределения крупности зерен.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов значительным объемом экспериментального материала, дублированием проводимых экспериментов, удовлетворительной сходимостью результатов параллельных опытов, подтвержденной данными статистического анализа.

Практическое значение состоит в разработке методики и алгоритма расчета схем обогащения на основе пооперационной трансформации двумерного фракционного состава продуктов в ходе операций сокращения крупности и разделения, в которой учитывается непостоянство сепарационных характеристик аппаратов с изменением крупности.

Научное значение заключается в установлении характеристик раскрытия минералов по стадиям изменения крупности для различных типов руд.

Личный вклад автора состоит в организации и проведении анализе всего комплекса экспериментальных исследований; анализе и обобщении результатов исследований; разработке моделей изменения фракционного состава в операциях разделения; разработке алгоритма расчета схемы с использованием двумерных плотностей распределения материала по содержанию компонента и крупности.

Реализация результатов работы. Результаты работы использованы при обосновании технологической схемы обогащения хромитовой руды месторождения Рай-Из, а также применяются в учебном процессе в Уральском государственном горном университете при выполнении лабораторных и курсовых работ по дисциплинам «Моделирование процессов обогащения» и «Теория разделения минералов» и дипломных работ студентами специальности «Обогащение полезных ископаемых».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных научно-практических конференциях:

  • Международных совещаниях «Плаксинские чтения» (Чита, 2002 г.; Иркутск, 2004 г.);
  • IV и V Конгрессах обогатителей стран СНГ (Москва, 2003, 2005 гг.);
  • Международных научно-практических конференциях «Научные основы и практика разведки и переработки руд и техногенного сырья» (Екатеринбург, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006 гг.);
  • Молодежных научно-практических конференциях в рамках Уральской горнопромышленной декады (Екатеринбург, 2004, 2005, 2006 гг.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 10 работах.

Работа выполнена в рамках исследований:

  • по заданию Федерального агентства РФ по образованию Уральскому государственному горному университету на проведение научных исследований по тематическому плану НИР на 2005-2006 гг.: «Исследование и развитие теории контрастности руд» (шифр 1.7.05);
  • по гранту Министерства образования РФ на научно-исследовательскую работу аспирантов «Построение принципиальных стадиальных схем обогащения руд черных и цветных металлов на основе изучения закономерностей раскрытия минеральных фаз» (шифр А03-3.17-437).

Объем работы. Объем диссертации 181 страница машинописного текста, включая 41 рисунок и 35 таблиц. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка использованной литературы из 122 наименований и 5 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

В первой главе проведен сравнительный анализ существующих аналитических моделей раскрытия минеральных фаз, приведены виды сепарационных характеристик и факторы, влияющие на их формирование. Рассмотрен вопрос использования моделей раскрытия и разделения минеральных фаз для расчета схем обогащения. Фазы – отличающиеся по размеру и степени организации материи категории минерального вещества.

Закономерности раскрытия минеральных фаз с теоретических позиций одним из первых рассмотрел А. М. Годэн. Годэном введены следующие понятия: «подчиненная фаза B» – минерал; «преобладающая фаза A» – порода; d – крупность дробленой или измельченной руды; dз – крупность зёрен подчиненной фазы; PA – показатель раскрытия фазы A, доля свободных частиц фазы A; PB – показатель раскрытия фазы A, доля свободных частиц фазы B. Разработанная им модель раскрытия минеральных фаз легла в основу многих последующих.

В последующие годы отечественными и зарубежными учеными [Белоглазов К. Ф., Кармазин В. И., Младецкий И. К. и Марюта А. И.,Тодес О. М. и Юровский А. З., Уигл Р., Ли К., Овада С., Волкова З. В., Евграфова Е. Л., Чернуха В. И.] созданы модели раскрытия, отличающиеся от модели А. М. Годэна способом задания формы частиц подчиненной фазы (зёрен), характером распределения зёрен по объему материала или способом задания крупности зёрен. Форма зёрен может быть выражена через коэффициенты формы или иметь произвольный или определенный (шар, куб) вид. Характер распределения зёрен по объему материала может быть равномерным, случайным или слоистой структуры с равномерным или случайным распределением в пределах слоев. По способу задания крупности вкраплений и продуктов измельчения разделяют модели с функциональным заданием крупности и через средневзвешенные значения.

Существующие аналитические модели раскрытия минеральных фаз имеют общие характерные признаки:

  • руды моделируются матричными системами, зёрна минерала в которых представляют собой правильные тела одинаковых размеров, без учета петрографических характеристик руд;
  • во всех формулах используется соотношение размера зерна и величины дробленого куска, от которого зависит степень раскрытия, следовательно, учитывается раскрытие лишь в узком диапазоне крупности, тогда как реальная характеристика дробленой руды представляет собой совокупность классов различной крупности;
  • имеющиеся модели не учитывают различия в прочностных характеристиках слагающих руду минералов, их разную измельчаемость, что исключает применение данных моделей для оценки селективного разрушения;
  • математические формулы, описывающие долю получаемых раскрытых минеральных фаз, сложны и имеют несколько переменных.

В 90-х годах XX века на основе модели Годэна В. З. Козин предложил модель раскрытия минеральных фаз, учитывающую закономерности раскрытия не только породы, минерала, но и формирования сростков, однако полученные им теоретические закономерности требуют дополнения. Поскольку в руде одновременно существует множество минеральных зёрен различной крупности, размер зерна не является фиксированным значением, при расчете показателей и оценке закономерностей раскрытия нельзя утверждать, что существует единый средний размер зерна, следовательно, необходимо оперировать понятием функция плотности распределения крупности зерен (dз).

Оценке раскрытия при селективном разрушении посвящены работы Э. А. Хопунова. Эти работы носят экспериментальный характер, однако имеют большое значение для понимания механизма раскрытия минералов в рудах, обладающих различными физико-механическими свойствами.

Важной и необходимой задачей исследований в этом направлении является изучение влияния распределения крупности зёрен (dз) на получаемые характеристики раскрытия минеральных фаз.

Следующей важной задачей исследования является изучение изменения фракционного состава продуктов обогащения в операциях сокращения крупности и разделения и исследование взаимосвязи требуемой точности разделения сепаратора, вида покускового распределения содержания компонентов в руде или продуктах обогащения и предъявляемых к получаемым продуктам качественно-количественным требованиям.

Так как сепарационные характеристики аппаратов и процессов определяют эффективность разделения в обогатительной технологии, то для различного сырья с определенной степенью подготовки его к разделению и, следовательно, со сложившимся фракционным составом имеет смысл выбирать аппарат с требуемой сепарационной характеристикой.

В обогащении всегда регламентируется качественная характеристика конечного продукта – массовая доля полезного компонента в продуктах обогащения (к, х) должна соответствовать заданному значению. Следовательно, оценку обогатимости можно вести по величине выхода целевого продукта (к, х) при его фиксированном качестве и крупности.

Для оценки обогатимости по потенциальному выходу целевого продукта с заданной массовой долей полезного компонента при рудоподготовке целесообразно стремиться к максимальному выходу целевого продукта с заданным его качеством.

Отношение достигнутого выхода к выходу в случае полного раскрытия позволяет оценить эффективность фактического (достигнутого) раскрытия.

Данное отношение выходов может быть отождествлено с оценкой обогатимости сырья в достигнутой крупности по содержанию компонента (в случае предельной обогатимости) или по признаку разделения.

Pages:     |
|



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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.