Разработка модулей для конструктивно-аппаратурного оформления систем оборотного водоснабжения транспортно-обогатительных комплексов

Мязин В.П.; Черкасов В.Г.

— Коротко об авторах

Секисов Г.В., Костромина И.В., Зыков Н.В., Якимов А.А. - ИГД ДВО РАН.

2005

УДК 622.75

В.П. Мязин, В.Г. Черкасов

РАЗРАБОТКА МОДУЛЕЙ ДЛЯ КОНСТРУКТИВНОАППАРАТУРНОГО ОФОРМЛЕНИЯ СИСТЕМ ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНООБОГАТИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ

Семинар № 15

Я а объектах россыпной металлодо-бычи современные транспортнообогатительные комплексы по технологии работ тесно увязаны с системой водопод-готовки, базирующейся на кондиционировании оборотной воды через внешние пруды-отстой-ники, которые являются сдерживающим фактором в техническом совершенствовании и развитии всего цикла гидромеханизированного способа разработки россыпных месторождений. Между тем обеспечение экологической безопасности естественных водоемов в районах ведения горных работ путем сооружения каскада плотин, дамб, руслоотводных каналов ста-вит под сомнение разработку небольших месторождений. Уровень развития системы водоподго-товки оказывается ключевой проблемой и при ведении работ в безводной мест-

ности или с отрицательным балансом водопотребления. В связи с этим обеспечение транспортно-обогатительных

комплексов надежными техническими средствами по комплексному разделению образующихся массопотоков гидровзвеси приобретает все большую актуальность.

Прогрессивное направление, которое активно развивается в отечественной и зарубежной практике по созданию систем оборотного водоснабжения, базируется на энергосберигающей технологии, в основе которой лежит принцип тонкослойного отстаивания. Анализ технологических

возможностей известных аппаратов (например, конструкции Ламелла, Уралмеха-нобра, НИИ ВОДГЕО и др.) показывает, что их применение к процессам водопод-готовки при разработке россыпных место-

рождений увеличивает удельную массу и габариты комплекса в 3-5 раз, ограничивая его мобильность.

В отличие от стационарных обогатительных фабрик характерные особенности эксплуатации транспортно-

обогатительных комплексов выдвигают ряд специфических условий к аппаратурному оформлению процесса разделения гидровзвеси, а именно: конструкция

должна быть мобильной, технологически гибкой, многофункциональной и надежной. С конструкторской и технологической точек зрения реализация таких требований в одном аппарате возможна путем формирования устройства модульного типа, используя принцип унификации на основе методов конвертирования, секционирования, компаундирования конструкции. Под модулем в дальнейшем будем понимать законченную сборочную единицу, выполненную на принципах унификации конструкции и позволяющую получать производные устройства различного функционального назначения путем монтажных операций.

Главным принципом аппаратурного оформления разделительного процесса является технологическая многофункциональность, которую можно достичь методом конвертирования базовой установки путем использования разных схем перемещения массопотоков (прямоточная, противоточная, поперечная или их комбинацией) через одно тонкослойное пространство, при котором достигается различный разделительный эффект (сгущение, осветление, классификация, обогащение).

Принцип секционирования применительно к тонкослойным аппаратам заключается в создании автономной раздели-

тельной секции с унифицированными посадочными и присоединительными элементами определенной производительности, позволяющими изменять качественно-количественные характеристики процесса разделения путем набора унифицированных секций в виде батареи. Этот принцип применим и для создания унифицированных по геометрическим параметрам тонкослойных элементов (каналов), собирающихся в отдельные секции (кассеты), из которых формируется рабочее тонкослойное пространство по функциональному назначению в автономном унифицированном корпусе.

Метод компаундирования дает возможность путем параллельного и/или последовательного соединения секций усилить эффективность разделительного процесса по качественным показателям, включая несколько функций, с одновременным изменением пропускной способности. В отличие от секционирования этот метод позволяет соединять независимые по назначению автономные секции.

Формирование унифицированных секций, их спаривание и объединение посредством параллельного, и/или последовательного соединения в единый агрегат обеспечивает технологическую и эксплуатационную гибкость конструкции, а также создает благоприятные условия для их серийного производства.

Проектирование по принципу взаимозаменяемости узлов корпуса, посадочноприсоединительных элементов, тонкослойных секций в совокупности позволяет варьировать компоновкой как аппарата в целом, так и его геометрией рабочей полости, схемами движения масспотоков без дополнительных изменений составных частей.

Слив

Рис. 1. Базовые узлы модуля и его комплектация технологическими элементами: 1 - корпус; 2 -фланец; 3 - калибровочная насадка; 4 - тонкослойные кассеты (варианты); 5 - экран; 6 - отсекатель тяжелой фракции (карман); 7 - магнитная система; 8 - вибровозбудитель; Ь*, ДЬ*, Э, ^, d2 - унифицированные размеры (базовые)

Применительно к разработкам россыпных месторождений при частой смене мест промывки такой подход обеспечивает следующие технологические и эксплуатационные преимущества:

Рис. 2. Схема образования рядов модулей: А, В, С - диаметр модуля; N, М - длина модуля; X, Y - межпла-стинчатое расстояние; a, b, c, d, h - вариации набора кассет

Рис. 3. Влияние эффективной площади тонкослойных элементов на номинальную производительность модулей (пески среднепромывистые, выход в слив 80%, содержание твердой фазы в сливе до 2% от исходного потока) при диаметре: 1 - D=530 мм; 3 - D=630 мм; 3 - D=820 мм; KI -короткие модули; IR - длинные модули

Рис 4. Вариант батареи тонкослойных модулей, соединенных по параллельной схеме

упрощение, ускорение и удешевление процессов ектирования аппаратов, их сборку и комплектацию по переработке тонкодисперсного минерального сырья;

• сокращение сроков доводки технологических схем;

• сокращение номенклатуры составных элементов оборудования, что упрощает ремонт и облегчает эксплуатацию;

• обеспечение логической гибкости процесса разделения применительно к различным месторождениям в мобильном варианте.

Фактор мобильности

деляется удельной

костью и габаритами. Компактное вочное решение для создания ряда производных аппаратов в этом случае достигается за счет соединения функции оболочки и несущего корпуса путем применения труб большого диаметра (облегченной серии или из полиэтилена), которые одновременно

Типоразмерный ряд тонкослойных модулей

снижают массу конструкции и предопределяют базу модульного оформления конструкции, рис. 1. Для обеспечения централизованного и рентабельного производства конструкций с использованием прогрессивных методов за счет сокращения номенклатуры составных элементов при сохранении широкого диапазона технологических параметров разработан ряд типоразмеров тонкослойных модулей применительно к разделительным процессам промывки металлоносных песков на россыпных месторождениях. За базовый вариант по функциональному назначению принята схема аппарата для выделения илисто-глинистой фракции, как более сложная по качественно-количественным показателям.

Назначение геометрических параметров произведено в пределах габаритных размеров труб, выпускаемых нашей промышленностью и нашедших широкое применение на горных предприятиях. За основу ряда положены рациональность использования труб по их длине (без отхода) и производительность модулей (пропускная способность по гидросмеси).

Основные модели ряда образуются путем изменения трех производных параметров: диаметра, длины трубы, межпла-стинчатого расстояния. Для снижения номенклатуры составных элементов принято: три диаметра, две длины, два межпластинчатого расстояния, которые в сочетании могут дать 12 основных вариантов моделей, рис. 2.

Более гибкое изменение по

производительности в пределах основного диа-пазона размеров производится вариацией набора кассет. Два типа кассет для каждого диаметра позволяют получать 4 варианта сочетаний площадей осаждения для коротких модулей и 8 - для длинных. С целью повышения приспособляемости конструкции модулей к рельефу местности участка промывки производительность длинных модулей одного диаметра перекрывается короткими модулями - другого диаметра, рис. 3.

Проведенные промышленные испытания на ряде месторождений Забайкалья и Республики Саха (Якутия) показали высокую разделительную способность тонкослойных модулей, позволяющих вернуть в оборот до 85-95 % технологической воды. Удельная металлоемкость конструкции относительно пропускной способности по эфельным хвостам достигала 5-8 кг/м3/ч. Применительно к транспортно-обогатительным комплексам с выходом эфельных хвостов в объеме 1000 м3/ч при создании локального контура водо-подготовки на базе тонкослойных аппаратов требуется 8... 10 модулей с общей массой конструкции в виде батареи, рис. 4, до 10 т. При этом расход флокулянта полиакриламидного типа для среднепро-мывистых песков составляет 3-4 кг/ч. Без использования интенсифицирующих добавок количество модулей в батареи увеличивается в 3-4 раза, а общая масса достигает 30-35 т, что соизмеримо с массой основного технологического оборудования обогатительного комплекса.

1. Мязин В.П., Черкасов В.Г., Кармазин В.В.

Совершенствование технологии переработки золотосодержащих песков с использованием

системы замкнутого водоснабжения промпри-боров // Горный журнал. 1996. № 9,10.

Учитывая, что модули разработанного ряда могут одновременно улавливать тонкодисперсную фракцию ценного компонента, то при аппаратурном оформлении процесса разделения эфельных хвостов подача флокулянта должна производиться в последующие модули после отсечения тяжелой фракции в первых модулях, соединенных по последовательной схеме в виде батареи.

Объединение обогатительного, транспортного, водоподготовительного оборудования в один комплекс повышает степень готовности гидромеханизированного агрегата при частой смене мест промывки, сокращает подготовительно-зак-лючительные

этапы в работе, которые по предварительным расчетам достигают 10-20 % от времени промывочного сезона. При этом значительно - в 10-15 раз уменьшаются затраты на гидротехнические сооружения. В таких же пропорциях сокращаются объемы грунтовых отстойников. Ограниченный объем основной оборотной воды, находящейся вне контакта с грунтом, повышает экологическую надежность, предохраняя естественные водотоки от загрязнения в районах ведения горных работ, и создает благоприятные условия для ведения промывочных работ в безводной местности и в геологоразведке. Учитывая высокий уровень унификации разработанных конструкций тонкослойных модулей, взаимозаменяемость комплектующих узлов, работа в данном направлении может дать мощный импульс дальнейшему развитию отечественного обогатительного машиностроения.

--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2. Мязин В.П., Черкасов В.Г. Разработка систем водооборота для мобильных обогатительных фабрик // Обогащение руд. 2004. № 2.

— Коротко об авторах -------------------------------------------

Мязин В.П. - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой, Черкасов В.Г. - кандидат технических наук, доцент,

Читинский государственный университет.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Мязин В. П., Черкасов В. Г.