CC BY
19
--© Д.А. Осипов, В.Е. Филиппов,
А.И. Матвеев, 2012
УЛК 622.73
Д.А. Осипов, В.Е. Филиппов, А.И. Матвеев
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ДЕФОРМАЦИИ КОВКИХ ЧАСТИЦ В ЦЕТРОБЕЖНОЙ МЕЛЬНИЦЕ ЦМВУ-800*
Приведены результаты исследований процесса разрушения геоматериалов, в частности ковких частиц в центробежной мельнице встречного удара ЦМВУ-800 с использованием свинцовых маркеров.
Ключевые слова: измельчение, раскрытие, золото, центробежная мельница, свинцовые маркеры.
иентробежная мельница
встречного удара ЦМВУ-800 [1] реализующий способ ударного дробления [2] является промышленным вариантом, представляет собой два вертикально установленных ротора, которые вставлены друг в друга и вращающиеся в противоположном направлении (рис. 1). Рабочие органы, как нижнего, так и верхнего ротора выполнены в ступенчатой форме. Техническая характеристика мельницы приведена в табл. 1.
При полупромышленных испытаниях на золотосодержащих рудах гранулометрическим анализом продуктов измельчения на ЦМВУ-800 (концентратов) обнаружено явление изометризации золотых частиц.
Наиболее крупные фракции золота (размером более 0,25 мм) приобретали вид плотных сфероидов. Причем некоторые из них напоминали золотые шарики (рис. 2). Наряду с ними отмечены золотины с крупностью менее 0,15 мм, которые совершенно не несли следов деформации. Далее были выявлены золотины уплощенной формы россыпного золота с крупностью 0,5 - 1,0 мм. Характер нарушения их формы оказался весьма интересным. По краям пластин золота образовались утолщения механического характера, и они приобрели вид «тороидов», прижатых друг к другу. При этом их плоскости остались совершенно не нарушенными [3].
Таблица 1
Техническая характеристика
Параметры Единицы измерения Показатели
Производительность т/ч 6
Наибольший размер загружаемого материала мм 5
Лиаметр роторов:
Верхнего мм 790
Нижнего мм 820
Потребляемая мощность кВт 8,5
в том числе: верхнего ротора кВт 5,5
нижнего ротора кВт 3,0
Масса кг 780
* Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 12-05-98516 — р_восток_а).
Рис. 1. Конструкция центробежной мельницы ЦМВУ-800.
1 — корпус мельницы; 2 — загрузочное отверстие; 3 — эл. двигатель; 4 — привод; 5 — верхний рабочий орган; 6 — нижний рабочий орган; 7 — разгрузочный патрубок
С целью подробной детализации процесса дезинтеграции пластинчатых материалов в центробежной мельнице встречного удара была разработана методика прослеживания деформации частиц с использованием однородных ковких материалов в качестве маркеров.
Суть исследования заключается в следующем. В рабочую камеру установки совместно с рудой загружаются частицы свинца, более 200 штук пластинчатых форм и разных параметров. Особенность их заключается в том, что благодаря своей высокой ковкости фиксируют на себе все следы динамического воздействия. В качестве исходного материала использовалась кварцевая руда месторождении «Нагорная». Для этого, руда подготавливалась ручным дроблением до -5 мм. Маркеры подавались поочередно, начиная с малого размера 0,2 мм до максимального 5 мм. Загрузка мельницы осуществлялась в режиме дозированной подачи материала и переполнения им рабочей полости, а также в виде поступления одиночных маркеров.
Рис. 2. Частицы золота после раскрытия на центробежной мельнице ЦМВУ-800
7
Таким образом, была получена возможность изучения последовательности изменения формы и размеров маркеров в зависимости от режима подачи материала. Ранее данная методика использовалась при определении переизмельчении ковких частиц в шаровых мельницах [4].
С учетом геометрических размеров рабочих органов центробежного мельницы и числа ступеней N частицы при отрыве от каждой ступени приобретают следующие нарастающие линейные скорости: Увнешн,
^внутр.. ^внутр. = 2п*п*^внутр. и ^внешн. =
2я-п-Нвнешн., пвнутр- частота вращения внутреннего диска, пвнешн- частота вращения внешнего диска. Суммарная скорость встречного удара в каждой ступени представляет собой алгебраическую сумму УуДгфа.= Увнутр.+ ^^внещн_. Нарастание линейной скорости отрыва измельченных частиц от одной ступени к другой происходит в пропорции [5]
Расчетные значения этих параметров при числе ступеней N = 3 и частоте вращения внутреннего диска (активатора) 2200 об/мин, внешнего диска (отражательного рабочего органа) 1800 об/мин приведены в табл. 1.
В ходе проведенных экспериментальных работ с использованием свинцовых маркеров получены следующие результаты.
При дозированной загрузке обломочного материала. Пластины толщиной более 4 мм приобретали форму сфероидов (рис. 3, а). На краях пластин толщиной менее 1,5 мм происходит изометризация формы в виде утолщения по краям. При этом они наблюдаются с обеих сторон пластины и придают вид тороида с перегородкой внутри (рис. 3, б).
Характер деформации частиц аналогично деформации золота извлеченных при переработке золотосо-
держащих месторождении эолового происхождения [6]. Характерной особенностью является то, что чешуИки золотин эолового происхождения имеют на своих краях утолщения (рис. 4). Специфичность характера деформации золота доказана экспериментальными исследованиями в специ-альноИ установке (рис. 5).
Было установлено, что специфика формирования строения золотин происходило в результате микроковки краев золотин песчинками, влекомыми воздушным потоком.
Эксперименты по имитации обработки золотин в эоловой обстановки проводились в аэродинамической трубке 1 диаметром 30 мм через отверстие 2 подается порция песка и золотины различной формы. Воздушный насос 3 подает в трубку воздух. Под влиянием потока приходят в движение песчинки, под воздействием ударов которых приходят в движение и золотины. Через определенное время обломочный материал и золото попадают в разделительную воронку 4 и при открытом кранике 5 вновь возвращаются в трубку 1. Излишек воздуха сбрасывается через сетку 6. Таким образом, происходит беспрерывное движение и столкновение золотин с песчинками. Размер зо-лотин от 0,16 до 0,3 мм. Скорость воздушного потока составляла от 0,6 до 2,0 м/с.
Следовательно, в центробежной мельнице ЦМВУ-800 создаются условия, когда уплощенные маркеры находятся в среде обработки мелким обломочным материалом.
Отсюда следует, что маркеры имея высокую плотность имели возможность аналогично «отставать» в определенной зоне, где они обрабатывались мелкообломочным материалом. Следовательно, скорость соударения песчинок с чешуйками маркеров, с
Таблица 1
Размеры рабочих органов центробежной мельницы и расчет относительной скорости динамического контакта
Число ступеней N ^внутр.» м ^^внутр.» м/с ^внешн.» м ^внешн » м/с будара» м/с
1 0,11 25,3 0,11 20,7 41,84
2 0,12 25,32 0,14 22,6 47,9
3 0,13 29,9 0,17 24,5 54,4
Рис. 3. Фото свинцовых маркеров под бинокуляром
Рис. 4. Частицы золота, претерпевшие обработку воздушно-песчаным потоком
Рис. 5. Схема установки для моделирования механизма образования эоловых россыпей: 1 — аэродинамическая труба прямоугольного сечения; 2 — подвижное днище трубы; 3 — песчано-гравийный материал; 4 — воздушный поток; 5 — выход воздушно-песчаной смеси; 6 — испытуемые частицы металла; 7 — питатель песка с регулируемым дебитом
а
Рис. 6. а — свинцовый маркер, б — схема движения частиц маркера в рабочей полости ЦМВУ-800 в режиме максимального поступления обломочного материала
учетом динамических контактов, составляет порядка 20 м/с. В результате этого на краях чешуек начинают формироваться утолщения.
Таким образом, - утолщения на краях чешуек золотин происходит в результате многочисленного контакта с мелким обломочным материалом. Происходит это в результате существенного отставания зо-лотин в своем перемещении от зерен песка, влекомых воздушным потоком. При этом, сохранность этих утолщений ажурного строения сохраняется.
Установлено также, что при загрузке установки в режиме переполнения рабочей камеры обломочным материалом (максимальная производительность) свинцовые марке-
ры независимо от параметров в количестве более 70 % разрываются на мельчайшие частицы (рис. 6, а). Это можно объяснить следующим образом.
Известно что, в мельницах ударного действия разрушение частиц материала происходит вследствие ударных нагрузок. Эти нагрузки могут возникнуть в самых разнообразных условиях и обстоятельствах. Можно предполагать, что обломки с нижнего ротора под воздействием центробежных сил ударяются об стенку верхнего ротора, которая вращается в противоположную сторону. Под воздействием удара частица возвращается к нижнему ротору, и, ударившись об её зубчатую стенку, перемещается обратно и т.д. Этим достигается многократность соударения обломков с рабочими органами и наращивание энергии удара при переходе их от ступеньки к ступеньке роторов [7]. Чем больше вес куска материала и выше его скорость, тем эффективней работа ударного диспергирования.
Можно предположить, что на данном измельчителе последовательность разрушения материала происходит за счет выбора режима поступления обломочного материала. Например, при максимальном поступлении геоматериала в рабочую камеру противоположно вращающимися роторами формируется два слоя обломков, в результате, между этими слоями образуется зона разрушения обломков за счет плотного контакта разнонаправлено движущихся на большой скорости частиц геоматериалов (рис. 6, б). Свинцовые маркеры, имея высокую плотность, а также высокую гидравлическую крупность в тесненных условиях стремятся к зоне разрушения материалов.
При одиночной подаче маркеров без обломочного материала на частицах, близких к изометричным формам, сглаживались углы и ребра. В результате этого они приобретали вид сфероида.
1. Патент №2150323 7 В 02 С 13/20. Центробежный измельчитель встречного удара /Матвеев А И, Григорьев А.Н., Филиппов В.Е. /Ин-т горн. дела Севера СО РАН. Заявл. 28.10.97; Опубл. 10.06.2000 //Изобретения. Полезные модели. - 2000.-№16.- Ч. 2.- С. 268.
2. Патент 2176550 7 В 02 С 13/14 Способ ударного дробления./Матвеев А.И. Филиппов В.Е., Федосеев С.М., Гладышев А.М., Березовский ВФ., Борисов В.З., Григорьев А.Н., Перов А. В. /Ин-т горн. дела Севера СО РАН. Заявл. 22.10.99; Опубл. 10.12.2001 //Изобретения. Полезные модели.- 2001.- №34.- С. 243
3. Матвеев А.И., Филиппов В.Е., Лебедев И.Ф., Григорьев А.Н., Федосеев С.М., Винокуров В.Р. Крупнообъемное геологическое опробование с использованием оборудования модульной рудообогатительной установки //Научные основы и практика разведки и переработки руд и техногенного сырья: Материалы Междунар. научно-технич. конф.- Екатеринбург: Изд-во АМБ, 2003.- С. 509—512.
4. Осипов Д.А., Филиппов В.Е. Детализация процесса разрушения геоматериалов
В целом, следует отметить, что деформация золотин в центробежной мельнице ЦМВУ-800 ведет к повышению улавливаемости частиц золота за счет повышения их гидравлической крупности [8].
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
в лабораторной шаровой мельнице// Горный информационно-аналитический бюллетень. №11 2011 г. С. 223.
5. Исследование половинчатого разрушения частиц на лабораторном центробежном стенде. Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск. 2007.ОВ 16-С. 307—310. Матвеев А.И., Винокуров В.Р.
6. Филиппов В. Е., Никифорова З.С. «Формирование россыпей золота при воздействии эоловых процессов». — Новосибирск, Наука, Сибирское предприятие РАН, 1998 г.
7. Федосеев С.М, Матвеев А.И., Винокуров В.П. - Оценка энергетической эффективности измельчителя ЦМВУ-800. Москва. Изд-во МГГУ, выпуск 3 2005. С 244248.
8. Филиппов В. Е., Львов Е.С., Винокуров В.Р. Характер деформации частиц золота в дробильно-измельчительных агрегатах различных систем // ЧитГТУ, Плаксин-ские чтения «Экологические проблемы и новые технологи комплексной переработки минерального сырья»: Труды международного совещания. Часть 4, 2002 г. ШИВ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Осипов Дьулустан Акимович — инженер лаборатории обогащения полезных ископаемых, Филиппов Виталий Егорович — доктор геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник,
Матвеев Андрей Иннокентьевич — доктор технических наук, зав. лабораторией обогащения полезных ископаемых,
Институт горного дела Севера им. Н.В.Черского Сибирского отделения Российской академии наук, е-шаИ: [email protected].
А
