Циклонно-ситова класифікація вугільних шламів флотаційної крупності

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ГІРНИЧИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ЦИКЛОННО-СИТОВА КЛАСИФІКАЦІЯ ВУГІЛЬНИХ ШЛАМІВ ФЛОТАЦІЙНОЇ КРУПНОСТІ

Спеціальність 05.15.08 - «Збагачення корисних копалин»

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

БЕВЗЕНКО БОРИС ФЕДОРОВИЧ

Дніпропетровськ - 2009

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Українському науково-дослідному та проектно-конструкторському інституті по збагаченню та брикетуванню вугілля "Укрндівуглезбагачення"(м. Луганськ) Міністерства вугільної промисловості України.

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор Полулях Олександр Данилович, начальник науково-дослідного відділу удосконалення технологій і схем вуглезбагачувальних фабрик інституту "Укрндівуглезбагачення" (м. Дніпропетровськ) Міністерства вугільної промисловості України.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Назимко Олена Іванівна, завідувач кафедри збагачення корисних копалин Донецького національного технічного університету Міністерства освіти і науки України;

кандидат технічних наук, доцент Кривощоков В'ячеслав Іванович, доцент кафедри збагачення корисних копалин Національного гірничого університету (м. Дніпропетровськ) Міністерства освіти і науки України.

Захист відбудеться " 6 " травня 2009 р. о 14.30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д. 08.080.02 із захисту дисертацій при Національному гірничому університеті Міністерства освіти і науки України за адресою: 49000, м. Дніпропетровськ - 27, проспект К.Маркса, 19.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного гірничого університету Міністерства освіти і науки України за адресою: 49000, м. Дніпропетровськ, проспект К.Маркса, 19.

Автореферат розісланий "_31_" березня 2009 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д. 08.080.02, к. т. н., доцент В.В. Панченко.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. В умовах дефіциту паливно-енергетичних ресурсів, який склався в останні роки на Україні, особливе значення набуває проблема збільшення виходу вугільних концентратів за рахунок зниження втрат горючої маси з відходами вуглезбагачення.

На сьогодні втрати вугілля з відходами флотації теоретично коливаються в межах 0,5-2%, але, практично, вони значно більше і досягають 5%. Основною причиною великих втрат горючої маси з відходами флотації є наявність у вихідному продукті часток крупністю більш 0,5 мм, але ж відомо, що ефективність флотації зменшується з збільшенням крупності вихідного матеріалу. Для усунення цієї причини потрібен ситовий контроль крупності живлення флотації.

Обладнання, що застосовується для цієї мети, а це в основному гідроциклони, в силу своїх конструктивних та гідродинамічних особливостей не дозволяють отримати зливний продукт, який не мав би некондиційних за крупністю часток.

Як відомо, найбільш чітке розподілення за крупністю здійснюється на ситовій поверхні, але незначні питомі навантаження по вихідній пульпі не дозволяють їх застосування для класифікації продуктів флотаційної крупності. У цьому зв'язку перспективним є підхід поєднання у одному апараті переваг гідроциклона (велика продуктивність) та грохотів з ситовою поверхнею (велика ефективність класифікації з підситного продукту). Створення класифікаційних апаратів на цій основі затримується відсутністю встановлених закономірностей показників розподілу часток за крупністю в залежності від гідродинамічних параметрів пульпи та геометричних розмірів ситової поверхні, що знаходиться у її середині.

Вищевикладене підтверджує актуальність теми дисертаційної роботи.

У дисертації вирішується наукова задача встановлення закономірностей висхідного обертально-поступального руху потоку пульпи у закритому каналі з перфорованою внутрішньою стінкою, що дозволить розробити технологію циклонно-ситової класифікації вугільних шламів флотаційної крупності і забезпечити зниження втрат горючої маси з флотовідходами.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

В основу роботи покладені результати досліджень, які виконані відповідно тематичного плану науково-дослідних робіт ДП "Укрндівуглезбагачення":

1. "Пошук вторинних ресурсів та розробка комплексної технології вилучення вторинного палива з шламових відходів вуглезбагачення" (номер держреєстрації 0107U006029), у якій автор виконав аналіз стану підготовки живлення флотації за крупністю на вуглезбагачувальних фабриках України, теоретичне обґрунтування циклонно-ситової класифікації вугільних шламів та розробив технологію гідравлічної класифікації вугільних шламів флотаційної крупності у циклонно-ситовому класифікаторі;

2. "Розробити технологію підготовки вихідного живлення флотації за крупністю з застосуванням гідроциклона з внутрішньою ситовою поверхнею ЦСК-630 " (номер держреєстрації 0106U004234), де автор визначив основні конструктивні параметри і розробив циклонно-ситовий класифікатор, дослідив режимні параметри технології циклонно-ситової класифікації вугільних шламів флотаційної крупності і здійснив її впровадження у технологічну схему фабрики.

Мета, ідея і задачі дослідження.

Мета роботи - розвиток теоретичного обґрунтування технології циклонно-ситової класифікації вугільних шламів при їх збагаченні методом флотації.

Ідея роботи - використання енергії висхідного обертально-поступального руху потоку пульпи зливного продукту гідроциклона в закритому каналі з перфорованою внутрішньою стінкою для підвищення ефективності гідравлічної класифікації вугільних шламів флотаційної крупності.

Для досягнення зазначеної мети і виходячи з ідеї роботи в дисертації були поставлені і вирішені наступні задачі:

1) виконати аналіз результатів підготовки живлення флотації за крупністю на вуглезбагачувальних фабриках;

2) здійснити теоретичне обґрунтування технології гідравлічної класифікації вугільних шламів у циклонно-ситовому класифікаторі;

3) експериментально дослідити циклонно-ситову класифікацію вугільних шламів з метою перевірки і уточнення наукових положень;

4) створити циклонно-ситовий класифікатор для гідравлічної класифікації вугільних шламів флотаційної крупності;

5) здійснити промислову апробацію та впровадження технології циклонно-ситової класифікації вугільних шламів флотаційної крупності з метою зниження втрат горючої маси з флотовідходами..

Об'єкт досліджень - процес класифікації вугільних шламів.

Предмет досліджень - процес гідравлічної класифікації вугільних шламів у гідроциклонах.

Методи досліджень. Для рішення поставлених задач використані такі методи досліджень: наукове узагальнення та систематизація - для визначення сучасного рівня та шляхів підвищення якісних характеристик гідравлічної класифікації вугільних шламів; аналітичний - для моделювання висхідного обертально-поступального руху потоку пульпи зливного продукту гідроциклона у закритому каналі з перфорованою внутрішньою стінкою; експериментальний - для дослідження процесу циклонно-ситової класифікації і визначення його параметрів; математична статистика - для обробки результатів експериментів; лабораторна та дослідницько-промислова апробація - для перевірки розроблених технологічних рішень.

Наукова новизна отриманих результатів полягає у наступному:

1. Уперше встановлено взаємозв'язок між тиском висхідного обертально-поступального потоку водовугільної суспензії та опором відцентрикового апарату з внутрішнім ситом, на підставі якого розроблена принципова конструктивна схема циклонно-ситового класифікатора.

2. Розроблена нова математична модель висхідного обертально-поступального руху водовугільної суспензії у закритому каналі з перфорованою стінкою, яка, на відміну від відомих, дозволяє визначити основні конструктивні і гідродинамічні параметри циклонно-ситового класифікатора.

3. Дістали подальшого розвитку теоретичні відомості про взаємозв'язок між тиском висхідної водовугільної суспензії та вірогідністю розподілу класів крупності, які, на відміну від відомих, дозволили підвищити точність визначення сепараційної характеристики циклонно-ситового класифікатора.

4. Уперше встановлений взаємозв'язок між гідродинамічними й конструктивними параметрами циклонно-ситового класифікатора та якісно-кількісними показниками підситного продукту, який дозволив удосконалити процес гідравлічної класифікації вугільних шламів флотаційної крупності і зменшити втрати горючої маси з відходами флотації.

Наукові положення, які захищаються у дисертації:

1. Основною причиною втрат механічної енергії при висхідному кільцевому обертально-поступальному русі потоку пульпи у закритому каналі з перфорованою внутрішньою стінкою є турбулентне перемішування фазових складових, що спричиняється багаторазовим пошаровим зрізом пристінної області потоку, в'язкість якого збільшується по довжині каналу.

2. Умовою відділення крізь перфоровану стінку закритого каналу частини виcхідного кільцевого обертального потоку є наявність у його середині коаксиально розташованого повітряного стовпа, зовнішній діаметр якого дорівнює діаметру внутрішньої вільної поверхні потоку, який визначається кутом закрутки потоку і повинен бути не менш як 0,2 діаметра зливного стакану циклонно-ситового класифікатора.

Обґрунтованість та достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій підтверджується аналізом вітчизняних та зарубіжних літературних джерел, відповідністю методів дослідження меті й задачам, які поставлені в роботі, достатнім обсягом статистичних даних і задовільним збігом результатів теоретичних досліджень з фактичними значеннями показників циклонно-ситової класифікації вугільних шламів флотаційної крупності (відхилення не більше 10%), а також позитивними результатами промислової апробації розробленої технології.

Практичне значення одержаних результатів полягає в розробці:

1) конструкторської документації циклонно-ситового класифікатора ЦСК-630;

2) технології циклонно-ситової класифікації вугільних шламів флотаційної крупності та рекомендацій щодо визначення її режимних параметрів в залежності від гранулометричного складу вихідної сировини та межової крупності розподілу, яка вимагається.

Впровадження результатів роботи.

Технологія циклонно-ситової класифікації вугільних шламів флотаційної крупності впроваджена на ЦЗФ "Пролетарська" на операції підготовки пульпи перед флотаційними машинами. Її застосування дозволило знизити вміст часток більше 0,3 мм в живленні флотації на 2,4% з 2,6% до 0,2%, в відходах флотації -на 0,7% з 1,1% до 0,49%, що збільшило вихід флотоконцентрату на 0,02%. Розрахунковий економічний ефект від реалізації додатково випущеної продукції складає до 134,7 тис. грн на рік.

Особистий внесок здобувача в наукових результатах, які винесені на захист, полягає у формуванні мети й задач досліджень, обґрунтуванні наукових положень, проведені теоретичних та експериментальних досліджень, подальшій розробці теорії гідродинаміки двохфазних потоків, створенні циклонно-ситового класифікатора ЦСК-630, розробці і впроваджені технології циклонно-ситової класифікації вугільних шламів флотаційної крупності.

Апробація результатів роботи. Основні наукові положення роботи і її окремі результати доповідалися, обговорювалися та були схвалені на науково-технічних нарадах ЦЗФ "Пролетарська" (м. Макеївка, 2006-2008 р.р.), засіданнях Вченої ради ДП " Укрндівуглезбагачення " (м. Луганськ, 2005-2008 р.р.), VIII міжнародній науково-практичній конференції "Теорія і практика збагачення та переробки мінеральної сировини" (м. Маріуполь, 24-27 травня 2005 р.), ІХ міжнародній науково-практичній конференції "Ресурси та енергозберігаючі технології при переробці мінеральної сировини" (м. Маріуполь, 22-24 травня 2006 р.), Х міжнародній науково-практичній конференції "Технолого-екологічний інжиніринг при переробці мінеральної сировини" (м. Бердянськ, 23-26 травня 2007 р.), ХІ міжнародній науково-практичній конференції по збагаченню корисних копалин (м. Бердянськ, 21-23 травня 2008 р.)

Публікації. Основні положення виконаних досліджень опубліковані у 16 наукових працях (5 робіт без співавторів), у тому числі: 8 статей у фахових виданнях, 1 монографія (у співавторстві), 3 патенти, 4 - матеріали конференцій.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, 4 розділів, висновків, списку використаних джерел з 118 найменувань на 11 сторінках, 3 додатків на 33 сторінках. Загальний обсяг дисертації - 157 сторінок, з них основного тексту - 113 сторінок, у тому числі 42 рисунки, 19 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність дисертаційної роботи, сформульовані наукова задача, мета і задачі досліджень, об'єкт та предмет досліджень, ідея роботи, відображена наукова новизна отриманих результатів, наведені наукові положення, що виносяться на захист, а також дані щодо апробації й публікації результатів досліджень.

У першому розділі, відповідно до першої задачі досліджень, виконаний аналіз відомих методів і обґрунтовані перспективні підходи з удосконалення процесів гідравлічної класифікації вугільних шламів флотаційної крупності перед їх збагаченням методом флотації. Виконаний аналіз гранулометричного складу продуктів флотації вуглезбагачувальних фабрик, на підставі якого встановлено, що основні втрати горючої маси з відходами флотації мають місце через наявність у вихідному матеріалі частинок крупністю більше 0,5 мм у кількості до 12,1% із зольністю від 2,4% до 19,0%, а також частинок крупністю +0,25 мм від 8,5% до 28,3% із зольністю від 2,4% до 27,9%.

Зниження втрат горючої маси може бути досягнуто за рахунок підвищення ефективності процесу гідравлічної класифікації вихідного продукту флотації.

Існуючі методи гідравлічної класифікації вугільних шламів не задовольняють вимогам щодо вмісту класу +0,35 мм у живленні флотомашин. Тому застосування циклонно-ситового класифікатора, в якому використовуються, як перевага гідроциклонів (велика продуктивність), так і грохотів (велика ефективність класифікації по підситному продукту), дозволить значно зменшити верхню межу крупності вихідного продукту флотації і уникнути, або значно зменшити втрати горючої маси з флотовідходами.

За результатами аналізу сформульовані задачі досліджень, вирішення яких дозволило досягнути мети дисертації.

В другому розділі, відповідно до другої задачі досліджень, складено та обґрунтовано принципову конструктивну схему циклонно-ситового класифікатора та встановлений взаємозв'язок між гідродинамічними параметрами потоку пульпи та конструктивними параметрами циліндричного сита.

На основі прийнятої розрахункової схеми висхідного потоку зливного продукту, яка наведена на рис. 1, і вирішення системи рівнянь стаціонарного руху Нав'є-Стокса й рівнянь нерозривності для обертального потоку, який має осьову складову, розроблена математична модель висхідного обертально-поступального руху пульпи у закритому каналі з перфорованою внутрішньою стінкою, яка представлена у вигляді системи диференціальних рівнянь:

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

де - відповідно, радіальна, кутова та осьова координати в циліндричній системі координат,; - складові швидкості потоку, відповідно, радіальна, тангенціальна й осьова; - число Фруда; - число Рейнольдса; - постійна інтегрування.

Для отриманої системи рівнянь граничні умови для і зберігаються в безрозмірному вигляді

, (6)

, (7)

де - кутова швидкість; - осьова складова швидкості;

- геометричний параметр сита; - коефіцієнт кінематичної в'язкості рідини; - живе січення сита; - кут між колосниками сита; - радіуси верхньої та нижньої кромки колосника; - тиск пульпи.

З урахування граничних умов (1)-(4) тангенціальна швидкість визначається як

, (9)

а радіальна швидкість як

, (10)

де ; ; - безрозмірний параметр, що має значення числа Рейнольда, розрахованого на підставі осьової складової швидкості та геометричному параметрі сита. Розглядаючи водовугільну суспензію при , коли , як ідеальну рідину, знаходимо взаємозв'язок радіусу внутрішньої вільної поверхні потоку від осьової координати , у вигляді:

(11)

де , ; ; = L .

На рис. 2 наведені графіки залежностей при різних ступенях закрутки потоку для м; ; м; .

Із рівняння (11) слідує, що при висхідному обертально-поступальному русі потоку пульпи в закритому каналі з перфорованою внутрішньою стінкою швидкість витікання через перфоровану стінку визначається тиском радіального потоку, живим перерізом та геометричним параметром сита, причому з збільшенням цих параметрів швидкість витікання зростає. Ці залежності дозволяють визначити геометричні параметри ситової поверхні класифікатора.

Третій розділ присвячений вирішенню третьої та четвертої задачі досліджень, а саме визначенню зв'язку між гідродинамічними параметрами циклонно-ситового класифікатора з якістю продуктів розподілу та створенню циклонно-ситового класифікатора.

Дослідження, виконані на стендовій установці гідроциклону ГЦ-250 з установленою перед зливним стаканом циліндричною поверхнею, показали, що застосування ситової поверхні усередині циліндричної частини гідроциклону в середньому в 1,4 рази збільшує його гідравлічний опір. У цьому разі необхідно або в 1,2 рази підвищувати тиск пульпи на вході в гідроциклон, або, що найбільш доцільно, винести сито за межі циліндричної частини гідроциклона. При цьому висхідний обертально-поступальний потік пульпи повинен знаходитися усередині циліндричної ситової поверхні, а не зовнішньої сторони. У цьому випадку відцентрована сила потоку максимально використовується для проходу пульпи через отвори сита.

Отримані результати були покладені в основу розробки експериментального зразку циклонно-ситового класифікатора ЦСК-630, виготовленого експериментальною базою ДП "Укрндівуглезбагачення".

При дослідженні гідродинамічних параметрів встановлено, що використання циліндричного сита збільшує втрати тиску від 1,2 (при тиску 0,05 МПа) до 1,6 рази (при тиску 0,3 МПа) при діаметрі класифікатора 250 мм та від 1,1 до 1.33 рази при діаметрі 630 мм.

Аналіз результатів роботи циліндричного сита (табл. 1) показав, що збільшення кута кромки колосників з 112 до, у середньому, 131 градуса, відбувається в результаті їх зносу в період експлуатації і приводить до погіршення показників класифікації до 20%. Цей висновок підтверджує відоме положення про багатократний пошаровий зріз потоку пульпи на шпальтових ситах з поперечними колосниками і про турбулентне перемішування його фазових складових, яке і визначає гідравлічний опір цієї частини класифікатора.

Таблиця 1. Динаміка кута кромки колосника

Час експлуатації, місяць	Кут кромки колосника, град.
	Точка № 1	Точка № 2	Точка № 3
	= 10 мм	% износа	= 50 мм	% износа	Е2, %	ДЕ2, %	= 90 мм	% износа
0	112	0	112	0	73,6	0	112	0
1	119	6,25	122	8,93	64,5	12,4	126	12,5
2	123	9,82	127	13,39	61,0	17,1	134	19,64
4	126	12,50	131	16,96	59,0	19,8	139	24,11

Встановлено, також залежність ступені зносу кромки колосників сита в залежності від часу експлуатації та вмісту твердого по довжині циліндричного сита.

Отримані дані дозволили сформулювати перше наукове положення.

При дослідженні гідродинамічних параметрів встановлено, що величина діаметру повітряного стовпа () в зливному патрубку класифікатора повинна бути не менш 0,2 діаметра зливного стакану ().

В цьому випадку забезпечується розрив суцільності висхідного обертально-поступального потоку за рахунок появи у ньому вільної поверхні, що забезпечує відділення частини потоку через перфоровану стінку закритого каналу.

Це дозволило сформулювати друге наукове положення.

Технологічні випробування циклонно-ситового класифікатора ЦСК-630 показали, що межова крупність розділення на циліндричному ситі зменшується із збільшенням тиску пульпи на вході в класифікатор. Найбільше зниження межової крупності розділення (на 0,19 мм з 0,42 до 0,23 мм) відбувається на ситі з розміром отворів 0,5 мм, тобто порівнянним з розміром частинок, що розподіляються.

Залежність зольності підситного продукту від тиску пульпи на вході в класифікатор носить екстремальний характер з максимумом в межах тиску 0,1-0,15 МПа для усіх трьох досліджуваних розмірів отворів циліндричного сита класифікатора.

Аналіз залежностей, вказує, що вміст класу +0,25 мм в підситному продукті зменшується із збільшенням тиску. Інтенсивний характер ця залежність має для сита з розмірами отворів 0,5 і 1,0 мм, тобто порівнянними з розміром частинок вихідного матеріалу.

У четвертому розділі, відповідно п'ятій поставленій задачі досліджень, відображені результати впровадження на вуглезбагачувальній фабриці технології циклонно-ситової класифікації вугільних шламів флотаційної крупності, яка дозволила зменшити втрати горючої маси з відходами флотації.

Впровадження технології було здійснено на ЦЗФ "Пролетарська" на операції підготовки пульпи за крупністю перед флотомашинами. Циліндро-ситовий класифікатор ЦСК-630 встановлено на відмітці +37,0 м поруч з гідроциклоном ГЦ-630 паралельно. Його застосування дозволило збільшити ефективність гідравлічної класифікації на 5,9% із 55,2% до 61,1%. Збільшення ефективності обумовлено більш якісною сепараційною характеристикою ЦСК-630, яка наведена на рис. 8, з якої слідує, що межова крупність розподілу у ЦСК-630 на 0,03 мм нижча ніж у ГЦ-630, а верхня межа крупності підситного продукту складає 0,75 мм у порівнянні з 1,5 мм у ГЦ-630.

Впровадження циклонно-ситового класифікатора ЦСК-630 в умовах ЦЗФ "Пролетарська" дозволило зменшити вміст частинок крупністю більше 0,3 мм у живленні флотації на 2,4% із 2,6% до 0,2% і в відходах флотації на 0,7% із 1,1% до 0,4%, що збільшило вихід флотоконцентрату на 0,02%.

Річний розрахунковий економічний ефект від впровадження розробленої технології циклонно-ситової класифікації вугільних шламів флотаційної крупності в умовах ЦЗФ "Пролетарська" складає 134,7 тис. грн.

коксовий вугільний ситовий класифікатор

ВИСНОВКИ

В дисертації, що є завершеною науково-дослідною роботою, поставлена і вирішена актуальна наукова задача, що полягає у визначенні закономірностей висхідного обертально-поступального руху потоку пульпи у закритому каналі з перфорованою внутрішньою стінкою. Ці закономірності послужили основою обґрунтування конструктивних, гідродинамічних та технологічних параметрів циклонно-ситових класифікаторів і розробки технології циклонно-ситової класифікації вугільних шламів флотаційної крупності, яка забезпечує збільшення виходу коксового концентрату за рахунок зниження втрат горючої маси з відходами флотації.

Найбільш важливі наукові та практичні результати, висновки і рекомендації полягають в наступному:

1) при висхідному кільцевому обертальному руху потоку пульпи в закритому каналі з перфорованою внутрішньою стінкою швидкість витікання через перфоровану стінку визначається тиском радіального потоку, живим перетином та геометричним параметром сита, причому із збільшенням цих параметрів швидкість витікання зростає;

2) висхідний обертально-поступальний потік пульпи повинен знаходитися усередині циліндричної ситової поверхні, а не з її зовнішньої сторони. У цьому випадку відцентрована сила потоку максимально використовується для проходу пульпи через отвори сита;

3) умовою відділення крізь перфоровану стінку закритого каналу частини вихідного кільцевого обертального потоку є наявність у його середині коаксиально розташованого повітряного стовпа, зовнішній діаметр якого дорівнює діаметру внутрішньої вільної поверхні потоку, який визначається кутом закрутки потоку і повинен бути не менш як 0,2 діаметра зливного стакану циклонно-ситового класифікатора;

4) застосування ситової поверхні усередині класифікатора, в середньому, в 1,4 рази підвищує його гідравлічний опір. У цьому зв'язку необхідно в 1,2 рази збільшувати тиск пульпи на вході в класифікатор для зберігання його продуктивності на рівні продуктивності гідроциклона рівнозначного типорозміру;

5) основною причиною втрат механічної енергії при висхідному обертально-поступальному руху пульпи в закритому каналі з перфорованою внутрішньою стінкою є турбулентне перемішування фазових складових, яке спричиняється багаторазовим пошаровим зрізом пристінної області потоку, в'язкість якого збільшується за довжиною каналу;

6) класифікація пульпи в циліндро-конічній частині класифікатора здійснюється по закономірностям, які відповідають традиційним циліндро-конічним гідроциклонам. Абсолютне значення показників цієї частини класифікатора трохи нижче із-за більшого гідравлічного опору. Таким чином, розрахунок циліндро-конічної частини класифікатора ЦСК-630 можливо виконувати за методикою розрахунку традиційних циліндро-конічних гідроциклонів, з урахуванням збільшення тиску в 1,2 рази;

7) максимальна ефективність класифікації зернистого матеріалу по крупності при висхідному обертально-поступальному русі потока пульпи в закритому каналі з перфорованою внутрішньою стінкою досягається при наявності величини кута закрутки не менше 40 рад/с;

8) вміст класу +0,25 мм в підситному продукті зменшується із збільшенням тиску, а залежність зольності підситного продукту від тиску має екстремальних характер з максимумом в межах тиску 0,1-0,15 МПа для усіх розмірів отворів сита класифікатора, при цьому інтенсивне вилучення підситного продукту відбувається до тиску 0,15 МПа;

9) застосування циклонно-ситового класифікатора ЦСК-630 на операції підготовки по крупності живлення флотації ЦЗФ "Пролетарська" дозволило зменшити в ньому вміст частинок крупністю +0,3 мм на 2,4% із 2,6% до 0,2% при розмірі отворів сита 0,5 мм і, тим самим, у відходах флотації - на 0,7% із 1,1% до 0,4%, що збільшує вихід концентрату на 0,02%. Розрахунковий річний економічний ефект складає 134,7 тис. грн і досягається збільшенням виходу концентрату за рахунок зменшення втрат горючої маси з флотовідходами, термін окупності витрат - 0,4 року.

Основні положення і результати дисертації опубліковані у 16 наукових працях, основні з яких

1. Бевзенко Б.Ф. Исследование классификации угольных шламов в гидроциклонах: Учебн. пособие / И.П. Курченко, Б.Ф. Бевзенко, А.Д. Нищеряков, А.Д. Полулях - Луганск: Из-во Восточно-украинского национального университета им. В. Даля. - 2006. - 216 с.

2. Бевзенко Б.Ф. Движение восходящего закрученного кольцевого потока внутри цилиндрической ситовой поверхности // Геотехническая механика: Науч.-техн. сб. - 2006. - № 64. - С. 135-142.

3. Бевзенко Б.Ф. Циклонно-ситовый классификатор ЦСК-630 / Б.Ф. Бевзенко, Б.А. Кочешков // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. - 2006. - Вип. 25(66)-26(67). - С. 118-120.

4. Бевзенко Б.Ф. Испытание циклонно-ситового классификатора ЦСК-630 / А.Д. Полулях, Б.Ф. Бевзенко, А.Г. Логачев // Уголь Украины. - 2008. - № 3. - С. 19- 21.

5. Бевзенко Б.Ф. Влияние гидродинамического давления на показатели работы циклонно-ситового классификатора ЦСК-630 // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. - 2008. - Вип. 32(73). - С. 91-93.

6. Бевзенко Б.Ф. Патент України на корисну модель № 20938. Циклонно-ситовий класифікатор / І.П. Курченко, О.Д. Полулях, Б.Ф. Бевзенко [та ін.]. - 2007. - Бюл. № 2.

7. Бевзенко Б.Ф. О необходимости ситовой классификации питания флотации на углеобогатительных фабриках // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. // Материалы 8-ой междунар. науч.-практ. конф. "Теория и практика обогащения и переработки минерального сырья". - 2005. -№ 23(64). - С. 69-73.

8. Бевзенко Б.Ф. Об эффективности двухстадиальной схемы классификации угольных шламов в гидроциклонах // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. // Материалы 10-ой междунар. науч.-практ. конф. "Технолого-экономический инжиниринг при переработке минерального сырья". - 2007. - Вип. 29(70)-30(71). - С. 67-70.

9. Бевзенко Б.Ф. Исследование технологических параметров циклонно-ситового классификатора ЦСК-630 / А.Д. Полулях, В.Ф. Нелепов, Б.Ф. Бевзенко [и др.] // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. / Материалы 11-ой междунар. науч.-практ. конф. по обогащению полезных ископаемых. - 2007. - Вип. 31(72). - С. 50-57.

10. Бевзенко Б.Ф. О граничной крупности разделения в циклонно-ситовом классификаторе // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. // Материалы 11-ой междунар. науч.-практ. конф. по обогащению полезных ископаемых, 2008. - Вип. 34(75). - С. 64-67.

Особистий внесок автора в роботах, які написані в співавторстві: [1] - узагальнення результатів гідравлічної класифікації вугільних шламів у гідроциклонах; [3, 4] - обґрунтування технологічних та конструктивних параметрів циклонно-ситового класифікатора та розробка методики розрахунку їх показників; [8] - обробка та аналіз результатів і формування висновків; [10] - ідея та основні відмінні ознаки.

АНОТАЦІЯ

Бевзенко Б.Ф. Циклонно-ситова класифікація вугільних шламів флотаційної крупності. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.08 - «Збагачення корисних копалин». - Національний гірничий університет, Дніпропетровськ, 2009.

Дисертація присвячена дослідженню процесу гідравлічної класифікації вугільних шламів флотаційної крупності з метою вилучення із вихідної сировини флотації часток більше 0,5 мм і вирішує задачу зниження втрат вугілля з флотовідходами.

У дисертації виконані теоретичні дослідження гідравлічної класифікації вугільних шламів у циклонно-ситовому класифікаторі на підставі рішення рівнянь стаціонарного руху Нав'є-Стокса та рівняння нерозривності для закрученого потоку, що має осьову складову.

Встановлено, що при висхідному кільцевому обертальному руху потоку пульпи у закритому каналі з перфорованою внутрішньою стінкою швидкість витікання через перфоровану стінку визначається тиском радіального потоку, живим перерізом та геометричним параметром сита, причому із збільшенням цих параметрів швидкість витікання зростає.

У результаті рішення рівнянь гідродинаміки отримані залежності тангенціальної і радіальної складових швидкості вздовж радіальної координати, аксіальної складової вздовж осі руху, розподілу тиску по радіальній координаті та рівняння вільної (внутрішньо кільцевої) поверхні потоку, що дозволило обґрунтувати конструктивні параметри ситової поверхні на зливному патрубку усередині циклонно-ситового класифікатора та розробити циклонно-ситовий класифікатор ЦСК-630.

Результати досліджень використані при розробці технології гідравлічної класифікації вугільних шламів флотаційної крупності на ЦЗФ "Пролетарська".

Впровадження цієї технології для контролю за крупністю вихідної сировини флотаційних машин дозволило зменшити у неї вміст часток крупністю +0,3 мм на 2,4% із 2,6% до 0,2% при розмірі отворів сита 0,5 мм і цим самим знизити їх вміст у відходах флотації на 0,7% із 1,1% до 0,4%.

Економічний ефект складає 134,7 тис. грн/рік.

Ключові слова: гідравлічна класифікація, вугільний шлам, втрати вугілля з відходами, циклонно-ситовий класифікатор, ефективність.

АННОТАЦИЯ

Бевзенко Б.Ф. Циклонно-ситовая классификация угольных шламов флотационной крупности. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.15.08 - «Обогащение полезных ископаемых». - Национальный горный университет, Днепропетровск, 2009.

Диссертация посвящена исследованию процесса гидравлической классификации угольных шламов флотационной крупности с целью извлечения из исходного сырья флотации частиц больше 0,5 мм и решает задачу снижения потерь угля с флотоотходами.

В диссертации выполнены теоретические исследования гидравлической классификации угольных шламов в циклонно-ситовом классификаторе на основе решения уравнений стационарного движения Навье-Стокса и уравнения неразрывности для закрученного потока, имеющего осевую составляющую.

Установлено, что при восходящем кольцевом вращательно-поступате-льном движении потока пульпы в закрытом канале с перфорированной внутренней стенкой скорость истечения через перфорированную стенку определяется давлением радиального потока, живым сечением и геометрическим параметром сита, причем с увеличением этих параметров скорость истечения возрастает.

Основной причиной потерь механической энергии при восходящем вращательно-поступательном движении потока пульпы в закрытом канале с перфорированной внутренней стенкой является турбулентное перемешивание фазовых составляющих, вызываемое многократным послойным срезом причтенной области потока, вязкость которой увеличивается по длине канала.

В результате решения уравнений гидродинамики получены зависимости тангенциальной и радиальной составляющих скорости вдоль радиальной координаты, аксиальной составной вдоль оси движения распределения давления по радиальной координате и уравнение свободной поверхности потока, что позволило обосновать конструктивные параметры ситовой поверхности на сливном патрубке внутри циклонно-ситового классификатора.

Классификация водоугольной суспензии в цилиндроконической части классификатора осуществляется по закономерностям, соответствующим традиционным цилиндроконическим гидроциклонам. Абсолютные значения показателей классификатора несколько ниже из-за большего гидравлического сопротивления. Таким образом, расчет цилиндроконической части классификатора ЦСК-630 можно осуществлять по методике расчета обычных цилиндроконических гидроциклонов, с учетом необходимости увеличения давления в 1,2 раза.

Содержание класса +0,25 мм в подситном продукте снижается с ростом давления, а зависимость зольности подситного продукта от давления носит экстремальный характер с максимумом в границах давления 0,1-0,15 МПа для всех размеров отверстий сита классификатора, при этом интенсивное извлечение подситного продукта происходит до давления 0,15 МПа.

Установлено, что максимальная эффективность классификации зернистого материала по крупности на сите классификатора достигается при величине тангенциальной скорости 15-20 м/с.

Анализ сепарационных характеристик гидроциклона ГЦ-630 и циклонно-ситового классификатора ЦСК-630 в условиях ЦОФ "Пролетарская" показал, что повышение эффективности процесса классификации угольных шламов флотационной крупности происходит за счет снижения граничной крупности разделения на 0,03 мм с 0,16 мм до 0,13 мм на сите классификатора.

Определены также зависимости гидравлического сопротивления циклонно-ситового классификатора, качества его подситного и надситного продуктов от гидродинамических параметров потока пульпы и параметров просеивающей поверхности, которые использованы при создании циклонно-ситового классификатора ЦСК-630 и технологии гидравлической классификации угольных шламов флотационной крупности на ЦОФ "Пролетарская".

Внедрение этой технологии для контроля за крупностью исходного продукта флотационных машин позволило снизить в нем содержание частиц крупностью +0,3 мм на 2,4% с 2,6% до 0,2% при размере отверстий сита 0,5 мм и этим самым уменьшилось их содержание в отходах флотации на 0,7% с 1,1% до 0,4%.

Экономический эффект составляет 134,7 тыс. грн в год.

Ключевые слова: гидравлическая классификация, угольный шлам, потери угля с отходами, циклонно-ситовый классификатор, эффективность.

SUMMARY

Bevzenko B.F. Cyclone-sieve classification of coal slack of flotation size. - Manuscript.

The dissertation to obtaining of the scientific degree of сandidate in Technical Sciences with specialty 05.15.08 - "Enrichment of minerals". - National mining university, Dnepropetrovsk, 2009.

The Dissertation is devoted to research of process of hydraulic sizing of coal slack of flotation size with the purpose of exception from the feedstock of flotation in sizes more than 0,5 mm and decides the task of decline of losses of coal from flotation waste.

The Dissertation analyzes theoretical research of hydraulic sizing of coal slack in the cyclone-sieve classifier on the basis of decision of Nav'e-Stok's steady-motion equation and continuity equation flow which has an axial component.

It is established that at ascending circular rotatory motion of stream of mash in the closed channel with the perforated inner wall speed of outflow through the perforated wall is determined by pressure of radial stream, "live" cut and geometrical parameter of sieve, thus with the increase of these parameters speed of outflow grows.

As a result of decision of hydrodynamics equation the dependences of tangential and radial components of speed along a radial co-ordinate, axial component along the axis of motion, distributing of pressure on a radial co-ordinate and equalization (inwardly round) of free-form of stream, that allowed to ground the structural parameters of sieve surface on the downlow union coupling inwardly cyclone-sieve classifier and to develop cyclone-sieve classifier CSK-630.

Results of research are used for development the technology of hydraulic sizing of coal slack of flotation size at CZF "Proletarian".

Introduction of this technology for control after size of feedstock of flotation machines allowed to decrease content of parts with size +0,3 mm to 2,4% from 2,6% up to 0,2% at the size of grid of sieve 0,5 mm and to reduce their content in wastes of flotation on 0,7% from 1,1% to 0,4%.

An economic effect is made by 134,7 thousands of Uan./year.

Key words: hydraulic classification, coal sludge, losses of coal with wastes, cyclone-sieve classifier, efficiency.

Размещено на Allbest.ur

...