CC BY
58
УДК 622.022:553.622
О.Н. Шагарова
ГИДРОАБРАЗИВНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ГИДРОЦИКЛОНА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА И СОДЕРЖАНИЯ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ В ПЕРЕРАБАТЫВАЕМОЙ ПУЛЬПЕ
Семинар № 20
Ж"'т идроциклоны в схемах обогаще-
.1 ния кварцевого песка находят широкое применение. В основном гидроциклоны выполняют операции обесшлам-ливания, но могут применяться и в операциях сгущения.
Кроме применения для осуществления указанных операций, гидроциклоны в технологических линиях обогащения полезных ископаемых используются как классифицирующие аппараты и позволяют решать на высоком технологическом уровне различные задачи при значительном сокращении площадей обогатительных фабрик.
Устройство, принцип действия и область применения гидроциклонов рассмотрены в работах [1, 2, 3, 4]. Из этих работ можно сделать вывод, что гидроциклоны имеют достаточно хорошо отработанную конструкцию, принцип их действия не изменяется в зависимости от области применения.
Известны монографии, в которых обобщены сведения о гидроциклонах применительно к различным отраслям промышленности [5, 6]. В них рассматривается влияние технологических параметров на показатели работы гидроциклона.
Из анализа приведенной литературы можно сделать вывод, что наиболее широкому применению гидроциклонов мешает два их существенных недостатка:
1. Увеличение расхода электроэнергии на классификацию;
2. Проблема низкой долговечности их проточных частей, т.е. патрубков, песковых насадок и сливных патрубков.
Второй недостаток является следствием износа в результате воздействия гидроабразивной пульпы на рабочие поверхности этих элементов гидроциклона в целом.
Характер воздействия зависит от технологических параметров работы гидроциклона и характеристик перерабатываемой пульпы. Основными параметрами, характеризующими пульпу, являются гранулометрический состав и абразивность ее твердой фазы.
Интенсивность изнашивания рабочих поверхностей, приводящая к изменению параметров гидроциклона, зависит как от характера воздействия пульпы, так и от механических характеристик материала, из которого изготовлены рабочие поверхности гидроциклона.
Этот комплекс указанных факторов определяет долговечность гидроциклонов в технологических линиях обогащения полезных ископаемых, в том числе и кварцевого песка.
Для определения влияния гранулометрического состава твердой фазы пульпы на износ одной из проточных частей гидроциклона - пескового насадка, были проведены исследования. Как установлено в ряде работ [1, 3, 7] песковый насадок является самым быстроизнашивающимся
Удельный массовый износ в зависимости от энергии и гранулометрического состава твердой фазы пульпы
№ Содержание твердой фазы, % Энергия воздействия Дж/с *107 Размер зерна
от -2,5 до +1 мм от -1 до +0,05 мм
Массовый износ, г Удельный массовый износ, г/Дж/с *10-7 Массовый износ, г Удельный Массовый износ, г/Дж/с *10-7
1 5 10.183 9,6 0,9431 2,2 0,2299
2 10 10.446 17,9 1,7201 6,1 0,5996
3 20 10.927 32,9 3,0112 11,2 1,0340
4 30 11.428 40,2 3,5238 15,5 1,3638
5 40 11.923 48,4 4,0668 16,9 1,4245
6 50 12.416 52,9 4,2687 17,3 1,3950
7 60 12.911 60 4,6554 20,3 1,5700
8 70 13.412 65,2 4,8607 24,1 1,8040
9 80 13.903 69,1 4,9743 26,5 1,9139
10 90 14.404 72,4 5,0386 28,7 1,9982
11 95 14.653 76,3 5,2147 30 2,0563
конструктивным элементом из проточных частей гидроциклона, в результате износа рабочей поверхности его внутреннего диаметра. В тоже время, стабильность разгрузочного отношения гидроциклона, т.е. отношение внутреннего рабочего диаметра пескового насадка к внутреннему рабочему диаметру сливного патрубка является самым важным критерием, влияющим на качественные показатели работы гидроциклона в технологических схемах обогащения полезных ископаемых.
Исследования проводились на установке по методике, описанной в работе
[7].
Для исследования кварцевые пески Егорьевского месторождения разделили на три класса:
1. Класс - 2,5 - 1 мм;
2. Класс - 1 - 0,05 мм;
3. Класс - 2,5 - 0,05 мм.
Песковый насадок изготавливался из
ст. 3.
Расчет энергии воздействия на рабочий диаметр пескового насадка проводился по методике описанной в работе [7]. Содер-
жание твердой фазы в пульпе определялось исходя из соотношения =0.2;
Ж
0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.7; 0.8; 0.9; 1. Результаты исследований представлены в таблице.
На рисунке приведены зависимости износа пескового насадка от содержания твердой фазы пульпы и ее гранулометрического состава.
Данные хорошо описываются логарифмической зависимостью, например, для крупной фракции, вариация содержания твердой фазы в пульпе почти на 99 % определяет вариацию удельного массового износа, а для мелкой фракции - 98 %.
Обработка данных исследований, представленных в таблице, показывает, что зависимость удельного массового износа от содержания твердой фазы в перерабатываемой пульпе для гранулометрического состава «от +2,5 до +1 мм» описывается уравнением:
Ут = 1,4836 • Ш(Гф) -1,5094 (1)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Содержание твердой фазы в пульпе, %
Зависимость удельного массового износа пескового насадка от содержания твердой фазы пульпы и ее гранулометрического состава: 1 - для гранулометрического состава «от-+2,5 до +1 мм»; 2 - для смешанной пульпы вскрышных пород; 3 - для гранулометрического состава «от -1 до+-0,05 мм».
где У сп3 - удельный массовый износ пескового насадка, изготовленного из ст.3 при воздействии гидроабразивной пульпы гранулометрическим составом «от +2,5 до
+1 мм», г ; Тф - содержание твердой
Дж / с
фазы в пульпе, %.
Зависимость удельного массового износа от содержания твердой фазы в перерабатываемой пульпе для гранулометрического состава «от -1 до -0,05 мм» описывается уравнением:
Уст = 0,602 • ШТФ) - 0,773 , (2)
где У сп3 - удельный массовый износ пес-
кового насадка, изготовленного из ст.3 при воздействии гидроабразивной пульпы гранулометрическим составом «от -1 до -
0,05 мм», —г—; Тф - содержание твер-
Дж / с дой фазы в пульпе, %.
Зависимость удельного массового износа от содержания твердой фазы в перерабатываемой пульпе для смешенного
гранулометрического состава описывается уравнением:
У ст = 1,2491 • ШТф) -1,717 (3)
где У сп3 - удельный массовый износ
пескового насадка, изготовленного из ст.3 при воздействии гидроабразивной пульпы со смешанным гранулометри-
г Т.
ческим составом,
ф -
содер-
Дж / с
жание твердой фазы в пульпе, %.
Анализируя характер представленных зависимостей можно сделать вывод, что с увеличением содержания твердой фазы в перерабатываемой пульпе, удельный массовый износ возрастает, но достигнув определенной величины будет оставаться постоянным, несмотря на увеличения содержания твердой фазы в пульпе.
Подобный характер зависимости удельного массового изнашивания можно объяснить только тем, что количество твердой фазы в пульпе настолько возросло, что данный процесс стал подчиняться
закономерностям абразивного изнашивания.
Кроме того, из рисунка видно, что величина интенсивности изнашивания резко возрастает в области содержания твердого
1. Поваров А.И. Гидроциклоны на обогатительных фабриках, М.; Недра, 1978г.
2. Курумчин Х.А. Практика внедрения гидроциклонов в цветной металлургию Ц.И.Н.Т.И., Алма-Ата, 1958 г.
3. Пекина Н.С. Повышение износостойкости горно-обогатительного оборудования, М., Недра, 1992.
4. Олевский В.А. Конструкции и расчет механических классификаторов и гидроциклонов. - М.; ГНТИ, 1960.
вещества в пульпе от 5 % до 30 %, т.е. соприкосновение зерен крупного размера с рабочей поверхностью в этой области приводит к наиболее интенсивному изнашиванию.
---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
5. Применение гидроциклонов на обогатительных фабриках. Сб. статей под редакцией По-ворова А.И. - «Труды института Механобр», вып. 130, 1961, 186 с.
6. Шестов Р.Н. Гидроциклоны, Л.; «Маши-ностроение»,1976г., с.80.
7. Шагарова О.Н. «Обоснование и выбор способов повышения долговечности оборудования технологических линий производства кварцевого песка», дисс. на соискание уч. ст. к.т.н., М., МГГУ, 2005.
— Коротко об авторах ---------------------------------------
Шагарова О.Н. - Московский государственный горный университет.
ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор
Название работы
Специальность Ученая степень
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ГИЛЕВ Анатолий Владимирович Научно-технические основы создания специализированных буровых инструментов и технологий их применения на карьерах 05.05.06 д.т.н.
ГЕРАСИМОВА Исследование и совершенствования ме- 05.05.06 к. т. н.
Татьяна тодов проектных расчетов несущих кон-
Александровна струкции экскаваторов
