CC BY
52
Диаграмма снижения влагосодержания сапропеля на обезвоживающей машине (<р - доля жидкой фазы, отводимая за цикл обезвоживания)
ми требованиями к технике безопасности при производстве готового продукта.
Проверено также вибрационное воздействие на процесс водоотделения (частота колебаний 50 Гц, амплитуда - 4 мм). Как показали эксперименты, высвобождение жидкости из сапропеля не происходит. Это можно объяснить тем, что твердая фаза имеет очень развитую активную поверхность, поэтому несмотря на малое содержание твердого, несвязанная жидкость в сапропеле практически отсутствует.
Нами проведены поисковые исследования, направленные на разработку новой технологии и оборудования для предварительного обезвоживания сапропеля грубодисперсной и коллоидной структур. Установлено, что для снижения энергозатрат и повышения эффективности отделения жидкой фазы сапропеля следует предварительно разрушить структурные связи этой коллоидной массы для высвобождения несвязанной жидкости. Найдены вещества-дистабилизаторы, которые значительно способствуют разрушению межмо-лекулярных связей жидкой фазы и оболочки твердых частиц. Подобранные дистабилизаторы, являющиеся доступными и недорогостоящими материалами, безвредны и обеспечивают максимальный эффект при концентрациях до 0,5 % от исходной массы пульпы, что позволяет пренебрегать влиянием этих веществ на химические свойства сапропеля.
Разработан способ обезвоживания сапропеля и основанный на нем комплекс непрерывного действия для механического обезвоживания са-
30 --
ю
т %
-
г 1 _с _с ь_ 1, —1
пропеля, позволяющий, как показали лабораторные исследования на образцах и действующей модели, осуществлять отвод до 50 % жидкой фазы без использования дистабилизаторов и до 58 % - с дистабилизаторами.
Процесс снижения влагосодержания сапропеля осуществляется на одной машине конвейерного типа за один проход при 6 н 7 циклах с последовательным отбором жидкой фазы из сапропелевой массы на обезвоживающих блоках (рисунок).
В зависимости от варианта реализации конструкции комплекса, его расчетная производительность составляет от 4 до 80 м3/ч при удельной энергоемкости до 0,25 кВт-ч/м3. Конструкция достаточно проста в изготовлении и эксплуатации, не содержит дорогостоящих узлов и не требует высокой точности монтажа, что позволит обеспечить технологический процесс по снижению влагосодержания сапропеля при минимальных капитальных и эксплуатационных затратах.
Предлагаемые технические решения позволят, на наш взгляд, наладить эффективную промышленную переработке добываемого сапропеля и обеспечить широкое его использование.
— Коротко об авторах
Тарасов Юрий Дмитриевич — профессор, доктор технических наук,
Рыжих А.Б., Прялухин А.Ф. —
Санкт-Петербургский государственный горный институт (ТУ).
© В.А. Бобин, А.Н. Ланюк, 2005
УДК 621.926
В.А. Бобин, А.Н. Ланюк
ГИРОСКОПИЧЕСКАЯ МЕЛЬНИЦА КАК ЭТАЛОН ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРИРОДНОГО
ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА МИНЕРАЛОВ
Семинар № 16
Для решения практических задач промышленного извлечения полезных ископаемых из природных материалов необходимо знать природный гранулометрический состав исходного материала и величину удельных энергозатрат, необходимых для излечения интересующей практику доли полезных ископаемых при различных условиях измельчения. Процентный выход по массе полезных ископаемых из единицы массы исходного сырья и стоимость конечного продукта определяются соответствующими гранулометрическими составами исходного материала и размола, удельными энергозатратами на измельчение, временем работы измельчающей установки, габаритами, весом, производительностью и стоимостью установки.
Для сравнительного анализа эффективности процессов измельчения исходного твердого вещества, в результате которых получается измельченный материал с гранулометрическим составом, определяемым требованиями практики, необходимо иметь для каждого вещества систему основных физико-химико-механических характеристик исходного вещества и продукта измельчения и непротиворечивую совокупность основных критериальных параметров, необходимых для анализа и сравнения эффективности и практической значимости различных способов измельчения исходного материала, и эффективности установок. Именно: исходное и конечное процентное содержания извлекаемых из руды полезных компонент в исходной и измельченной породе, исходные и конечные гранулометрические составы, исходные и конечные физико- механические и химические характеристики каждого измельчаемого вещества, мощность, время работы, массо-габаритные и стоимостные показатели измельчающих установок. Все основные (критериальные) параметры, характеризующие исходное и конечное состояние вещества, процентный выход полезных компонент, применяемые установки и способы измельчения, стоимость способов и установок, их экологические характеристики, возможность реализации в крупносерийном и мелкосерийном
производствах, используются для проведения сравнительного анализа эффективности различных промышленных и лабораторных технологий измельчения твердых материалов.
Опишем способы измельчения и устройства, которые могут быть приняты за эталонные и систему основных критериев, используемую при определении эффективности конкретных технологий измельчения. Основным из критериев для выбора конкретного способа измельчения исходного твердого материала с целью получения природного (эталонного) гранулометрического состава, при произвольном гранулометрическом составе исходного материала и устройств, реализующих данный эталонный способ измельчения за приемлемое для практики время, является минимальная потребляемая мощность измельчающей исходный материал установки (наибольший коэффициент полезного действия). С теоретической точки зрения, для получения природного (эталонного) гранулометрического состава любого исходного материала, необходимо использовать измельчающие устройства, мощность которых стремится к нулю, а время работы стремится к бесконечности. В соответствии с величиной, одного из основных критериальных параметров получения природного (эталонного) гранулометрического состава твердого вещества при заданном времени измельчения, из различных известных способов измельчения вещества (взрывом, ударом, раздавливанием, истиранием и различных комбинаций этих способов), необходимо выбрать способ, который при реализации за приемлемое для практики время требует минимальной мощности измельчающей установки.
По известным данным материаловедения и теории прочности твердых тел, для большинства известных твердых материалов предел прочности на сжатие (раздавливание) образца на порядок превышает предел прочности на сдвиг (истирание). Согласно этому, измельчающие природный материал установки, которые имеют минимальную потребляемую мощность, должны работать в режиме сдвигового разрушения (истирания) твердого материала.
В промышленности для измельчения природного твердого вещества используются дробилки и мельницы различных типов, например щековые дробилки валковые мельницы, предназначенные для сухого измельчения до пылевидного состояния каменных углей, полуантрацитов, тощих углей с исходным пределом прочности на сжатие 30 МПа [1, 2]. При работе известных дробилок и промышленных мельниц измельчение твердой породы происходит в основном раздавливанием твердого материала под действием сжимающих усилий щек или собственной массы валков мельниц, массой до 5000 кг. При использовании известных способов измельчения твердого материала, массовый процент размола, полученного истиранием, очень мал. Применяемые в промышленности способы измельчения твердых природных ископаемых требуют высоких энергозатрат на измельчение единицы массы исходного продукта и, вследствие этого, устройства, при работе которых реализуется в основном способ измельчения посредством раздавливания исходного материала, обладают малым КПД = 3-5 % и большими массо- габаритными показателями, что, например, ограничивает область применения валковых мельниц измельчением мягких горных пород.
С точки зрения теории, минимальной удельной мощностью среди различных измельчающих твердые тела устройств, обладают терочные мельницы, работающие в основном в режиме истирания исходного. Основным недостатком терочных мельниц является сравнительно большие массо-
габаритные показатели, что является следствием больших масс истирающих органов. Частным случаем терочных мельниц являются гироскопические терочные мельницы, при работе которых средняя по времени сила нормального давления истирающего исходный твердый материал рабочего органа может регулироваться с заданной точностью в широком диапазоне [3]. При работе гироскопических мельниц реализуется силовая обратная связь между истирающим органом и измельчаемым твердым веществом.
Для научной классификации твердых материалов и практических приложений в области обогащения природных минералов, важно использование гироскопических терочных мельниц для получения природного (эталонного) гранулометрического состава
исходного материала произвольного гранулометрического состава при проведении лабораторных анализов проб и составлении кадастров природных гранулометрических составов различных ископаемых в полевых условиях георазведки при обработке проб, а также при получении природного (эталонного) гранулометрического состава вещества в стационарных лабораториях.
Известный способ обработки проб природного вещества включает следующие основные операции: 1)измельчение, 2) просеивание, эти операции могут производиться как вручную, так и при помощи механизмов [4]. Главными критериями качества обработки проб являются достоверность получаемых результатов, объем и сроки проведения работ.
Измельчение. В обычных случаях обработки проб применяются следующие последовательности операций измельчения: крупное (30-100 мм), среднее (5-12 мм) и тонкое (0,07-0,15 мм). Для среднего и мелкого дробления используются щековые дробилки и дробильные валки, обеспечивающие измельчение до 1-5 мм. Тонкое измельчение (до 0,15-0, 05 мм) осуществляется с помощью мельниц и различного типа истирателей, крупность питания этих устройств 2-4 мм. Ручное измельчение проб производится молотками на металлических плитах. Мелкое ручное измельчение осуществляется в ступах средних и малых размеров, вес 10-12 кг, вес песта 2-5 кг. Ручное истирание пробы до размеров 0,07-0,15 мм производится на металлической плите при помощи массивного башмака. Основными недостатками вышеуказанных способов измельчения проб являются невозможность задания и выдерживания определенных величин разрушающих исходный материал силовых воздействий с приемлемой для практики точностью.
Известен принцип измельчения и гироскопическая мельница- дробилка для его реализации [5]. В ИПКОН РАН на созданной лабораторной мельнице - дробилке массой 2 кг и мощностью 5-10 ватт, время работы 5-7 мин. были произведены размолы кальцита, пирита и кемберлита способом истирания, при этом исходная масса минерала составляла 50-60 г. Было проведено измельчение нескольких проб природных минералов с исходной крупностью 3-7 мм до гранулометрического состава, который, по мнению авторов, можно считать природным (эталонным)
гранулометрическим составом исходного материала.
Известно о существовании сильной зависимости величины процентного выхода железа от гранулометрического состава размола исходного твердого вещества, а именно: от степени раскрытия природных зерен минералов [6]. В цитируемом источнике приведено влияние степени измельчения природных магнетитовых руд, содержащих 25 % магнитного железа при помощи различных мельниц и показано, что в зернах минерала содержится 45-50 % всего железа минерала (см. рис. 1).
Из анализа данных рис. 1 следует, что до начала раскрытия зерен минерала, измельчение исходного твердого материала практически не приводит к увеличению выхода железа, но после начала разрушения (раскрытия) природных зерен выход железа резко увеличивается. После завершения разрушения зерен (крупность размола 20-50 мкм) дальнейшее измельчение минерала практически не приводит к увеличению выхода железа. Из вышеизложенного вытекает практическая и теоретическая ценность знания естественного (природного) гранулометрического состава измельчаемого минерала, в частности его природного зернового состава. Известны также данные по гранулометрическим составам раздробленного материала [7], исходное измельчаемое твердое вещество имеет зерновой состав двух фракций крупностью 0,20,3 мм и 25-30 мм.
С теоретической точки зрения, зерна минерала являются самыми трудноразрушае-мыми гранулами (предел прочности на их сжатие существенно превышает предел прочности на сжатие исходного твердого материала). По этой причине зернам (зерновым гранулам) соответствуют области локальных максимумов кривых гранулометрического состава или области максимальных значений производных на кумулятивных кривых гранулометрического состава.
В ИПКОН РАН, на эталонной гироскопической терочной мельнице были произведены размолы проб кальцита, пирита и кимберлита исходной крупности 3-7 мм. На рис. 2 приведены кумулятивные кривые гранулометрических составов размолов проб кальцита, пирита и кимберлита. Из анализа данных этой фигуры следует, что крупность (размер) зерен кальцита составляет 0,25-0,3
0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 Крупность частиц кальцита, нн Рис. 3. Гранулометрический состав кальцита (разиер зерен - 0,25 -0,3 и и
мм, пирита 0,05-0,1 мм, кимберлита - 0,10 -0,15 мм. Кривой кальцит 1 на рис. 2 изображен гранулометрический состав размола кальцита исходной крупности в ступе. Из сравнительного анализа кумулятивных, изображенных на рис. 3 следует, что природным (эталонным) гранулометрическим составам измельченных минералов соответствуют кумулятивные кривые, близкие к биссектрисе координатного угла, в то же время при других способах измельчения исходного природного вещества можно получить практически любые гранулометрические составы размола.
На рис. 3 изображена кривая гранулометрического состава размола кальцита, размол производился на эталонной гироскопической мельнице ИПКОН РАН. Из анализа данных этой фигуры следует, что крупность (размер) зерен кальцита составляет 0,25-0,3 мм. Полученные экспериментальные данные по
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
Крупность частиц, ии
Рис.2. Кумулятивная кривая транлоыетрических составов кальцита, пирита и кенберлита Разиеры зерен кальцита - 0,25 - 0,3 ии пирита ■ 0,1 -0,15 и кимберлита 0,00 -0,1 ии
крупности зерен кальцита находятся в хоро- ского анализа [8]. шем соответствии с данными петрографиче-
1. Барон Л.И., Воронюк А.С. Применение подземных дробильных установок на металлургических рудниках. -М.: Металлургиздат. 1957. - С. 27.
2. Перов В.А., Андреев Е.Е., Биленко Л.Ф. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. - М.: Недра, 1990. - С. 262-263.
3. Россель Ж. Общая физика. - М.: Мир. 1964. - С.
134.
4. Креитер ВМ. Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых. - М.: Недра, 1969.
5. Бобин В.А., Воронюк А.С., Ланюк А.Н. Принцип измельчения минерального сырья в сухих истирающих
----------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
мельницах- дробилках. “Горный информационно- аналитический бюллетень”, 2003, № 10.
6. Линч АД. Циклы дробления и измельчения. - М.: Недра. 1981. - С. 200-201.
7. Левчук С.П., Сеинов Н.П. Исследование процесса разрушения твердой породы взрывом и определение степени дробления на любом расстоянии от заряда., Институт горного дела им. А.А. Скочинского, “Научные сообщения”, Вып. 21, - М.: Госгортехиздат. 1963. - С. 49.
8. Белоусова О.Н., Михина В.В. Общий курс петрографии, - М.: Недра. 1972. - С. 203.
— Коротко об авторах -------------------------------------------
Бобин В.А. - зав. отделом, доктор технических наук,
Ланюк А.Н. - ст. научный сотрудник, кандидат физико-математических наук, ИПКОН РАН.
------Ф
Ъ------
--------------------------------------- © Д. Гэрэлт-Од, Ц. Нанзад,
2005
УДК 621.879
Д. Гэрэлт-Од, Ц. Нанзад
ФОРМИРОВАНИЯ ЭКСКАВАТОРНО-АВТОМОБИЛЬНОГО КОМПЛЕКСА НА КАРЬЕРАХ МОНГОЛИИ
Семинар № 16
~П соответствии с планом развития экономики Монголии на период до 2010г предусматривается увеличение добычи сырьевых и топливных ресурсов открытым способом. При этом основным типом сочетания погрузочно-транспортного комплекса оборудования на карьерах на далекую перспективу остается экскаваторно-автомобильный.
Большегрузные автосамосвалы стали непременным транспортным средством на всех
строящихся и проектируемых крупных карьерах нашей страны.
Одновременно с развитием и реализацией параметрического ряда карьерных автосамосвалов происходит соответствующее обновление типажного ряда карьерных экскаваторов-мехлопат.
Под экскаваторно-автомобильным комплексом понимается совокупность машин, состоящая из погрузочного и транспортных
