Ведение технологических процессов горных и взрывных работ

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Ведение технологических процессов горных и взрывных работ

Аслапов Р.В.

Введение

В последние годы на отечественных и зарубежных рудниках сложилась тенденция к увеличению шага вскрытия месторождения полезных ископаемых с применением рудоспусков для перепуска руды на концентрационный горизонт, где предусматриваются подземные дробилки. Такие решения позволяют применять самый производительный конвейерный подъём руды на поверхность.

Критический анализ опыта подземного механического дробления указывает на то, что при проектировании подземных дробилок не учитывается самоизмельчение руды при перепуске на концентрационный горизонт. При этом типоразмер дробилки выбирается из условия максимального размера куска очистного забоя.

Опыт эксплуатации рудников указывает на значительное уменьшение максимального размера выгружаемых из рудоспуска кусков. Смесь руды, содержащая не только максимальные размеры, но и мелочь, транспортируется в подземные дробилки. При этом размер приёмного отверстия этих дробилок проектировщиками принимается из условия максимального размера куска до перепуска, поскольку модели самоизмельчения руды до недавнего времени не было.

Цель курсовой работы:

- выбрать и оценить тип оборудования механического дробления руды для рудника Молибден, Республика Кабардино-Балкария с учётом измельчения её в рудоспусках.

Задачи курсовой работы:

- изучить литературу по данной теме;

- сделать расчеты по измельчению руды в рудоспусках

- на основе расчетов выбрать типоразмер щековой дробилки

- сделать экономическую оценку результатов оптимизации

- начертить график влияние высоты перепуска на средневзвешенный диаметр рудной массы, максимальный размер выгружаемых кусков и типоразмер щёковой дробилки.

1. Теоретическая часть

В диссертационной работе Балякина В.В. установлена математическая модель самоизмельчения руды при перепуске по вертикальным рудоспускам на основе обобщения опыта рудников Абаканского, Молибден, Центральный, Расвумчорр, Юкспор и др.

где:

dср.виdср.з Ї средневзвешенные диаметры кусков выгружаемой и загружаемой в рудоспуск руды, м;

урЇ временное сопротивление образцов руды разрыву, H/мІ ;

Cр Ї скорость распространения продольных волн в образцах руды, м/с;

с Ї плотность руды, кг/мі;

qЇ ускорение свободного падения, м /сІ.

HЇ средняя высота сбрасывания руды, м;

SЇ средняя площадь поперечного сечения рудоспуска, мІ.

В формуле представлены 4 сомножителя.

Первый из них (dср.з)указывает на прямую связь со средневзвешенным диаметром кусков выгружаемой руды (dср.в), т.е. чем больше dср.з, тем больше dср.в и наоборот.

Второй безразмерный сомножитель в степени 0,807 объединяет физико-механические и прочностные свойства перепускаемой руды, а степень его влияния на конечный результат чуть меньше первого.

Третий безразмерный сомножитель определяет потенциальную энергию сбрасываемых кусков, которые превращается при ударе о подушку руды в рудоспуске в энергию разрушения. При этом эту энергию можно регулировать, меняя высоту подушки руды в рудоспуске. Влияние этого сомножителя на конечный результат в 2 раза меньше прочностных свойств руды.

Четвёртый безразмерный сомножитель характеризует степень торможения скорости падения кусков, его влияние незначительно. Представленная математическая модель (рис.1) в виде гиперболы - теоретическая кривая, позволяет прогнозировать степень дробления перепускаемой по рудоспуску руды. Пределами применения математической модели являются:

- размеры классов загружаемой в рудоспуск руды от 0 до 1200мм;

- высота сбрасывания не менее 57м;

- сечение рудоспуска 5 - 82мІ.

Факторы, влияющие на крупность выгружаемой руды, по значимости располагаются так:

1. Крупность загружаемой руды.

2. Физико-механические свойства её.

3. Высота сбрасывания.

4. Сечение рудоспуска.

Достоверность установленной математической модели для различных рудников вполне приемлема для проектирования, так как относительные отклонения варьируют в пределах от 0,5 до 10%.

2. Практическая часть

Рудник Молибден - горнорудное предприятие по добыче вольфрамо-молибденовых руд. Расположено в высокогорье Северного Кавказа (абсолютная высота от 2000 м до 3600 м). Месторождение открыто в 1934 геологами В. А. Флёровой и Б. В. Орловым. Эксплуатация с 1940.
До 1968 месторождение разрабатывалось подземным способом. С 1968 производилась комбинированная отработка месторождения открытым (карьеры «Высотный» и «Мукуланский») и подземным способами (штольни рудника).

Горные работы на карьере «Мукуланский» велись на отметках 2300-2800 м одновременно в несколько смещённых по высоте склона рабочих зонах. Верхняя часть месторождения на отметках 2800-3200 м отрабатывалась карьером «Высотный». Система разработки транспортная, высота уступов 10-12 м. Попутно добываемые руды перепускались по карьерному рудоспуску длиной 900 м.

В состав комбината входило свыше сотни сооружений, работал известковый завод, заводы низковольтной электроаппаратуры, силикатного кирпича и железобетонных изделий.

Комбинат продолжал расширяться и к концу 1980 годов стал одним из крупнейших предприятий цветной металлургии в СССР. Его мощности позволяли добывать и перерабатывать 6,6 миллиона тонн руды и выпускать 14 тысяч тонн ее концентратов в год. В Тырныаузе возвели микрорайоны с 9- и 14-этажными жилыми домами, а к 1989 году численность населения города составила 30 тысяч человек. На градообразующем предприятии трудились 6 тысяч работников. Основная его продукция -- вольфрам и молибден -- использовалась в изготовлении особо прочных марок стали для оборонной промышленности.

Республика Кабардино-Балкария. Рудник Молибден, годовая производительность 4,2 млн.т, скарны.

Для расчетов я использую следующие данные приведенные в таблицах 1 и 2.

Таблица 2.1. Физико-механические свойства

Классы крупности, мм	0-200	200-300	300-400	400-500	500-600	600-700
Выход классов, %	75,0	14,4	7,0	2,4	0,9	0,34
Сопротивление образцов разрыву, H/мІ	19900000
Скорость распространения продольных волн в образце, м/с	5450
Плотность руды, кг/м3	3000

Таблица 2.2. Варианты заданий

Параметры перепуска	№№ вариантов
	2,6	2,7	2,8	2,9	2,10
Высота сбрасывания руды, H, м	556	415	300	300
Сечение рудоспуска, S, мІ	70	82	54

Аналитическая связь средневзвешенного диаметра, максимального диаметра и максимального размера куска в рудной массе

Средневзвешенные диаметры загружаемой в рудоспуск и выгружаемой из него рудной массы позволяют характеризовать одним числом входящий в модель параметр по крупности. Он определяется по известной в обогащении формуле.

dср = У(гi · di)?, м,

где:

гi- выход каждого класса крупности в %,

Угidi- полусумма максимального и минимального размера класса крупности, м.

В методичке по курсовому проекту задаётся гранулометрический состав загружаемой в рудоспуск руды по классам крупности и процент выхода каждого класса, а по этой формуле находим средневзвешенный диаметр загружаемой руды.

Зависимость между средневзвешенным и максимальным диаметром смеси по данным Иванцова В.М. выглядит так:

dср = 0,935dmax ,м.

И, наконец, Барон Л.И. рекомендует следующую зависимость между максимальным диаметром и максимальным размером куска

dmax = lmax/1.3,м.

рудник дробилка средневзвешенный

Определённые выше аналитические связи позволяют выбрать тип щёковой дробилки, размер её загрузочного отверстия по максимальному размеру загружаемых кусков. Технические данные щёковых дробилок приведены в таблице.

Таблица 2.3. Технические характеристики щёковых дробилок

Показатели	Типоразмеры дробилок
	С-886	С-887	С-888	Д4.00.000	СМ-165
Производительность для руд с насыпным весом 1,6т/мі и средней твёрдостью мі/ч	110-113	185-220	380-420	280-300	35-120
Размеры загрузочного отверстия, длина,мм	1200	1500	2100	1500	900
Размеры загрузочного отверстия, ширина,мм	900	1200	1500	1200	600
Ширина разгрузочной щели, мм	130	150	180	150-250	75-200
Максимальный размер загружаемых кусков,мм	750	1000	1300	1000	500
Мощность электродвигателя, кВт	100	160	250	200	75
Вес без электрооборудования, т	69,6	137	235	120	14,2

3. Расчётная часть

Выбрать и оценить тип оборудования механического дробления руды с учётом измельчения её в рудоспусках для условий рудника Молибден с годовой производительностью 4,2млн.т. Молибденовая руда представлена скарнами. Физико-механические свойства скарнов:

у р = 19900000Н/м2, Cр = 5450м/с, с = 3000 кг/м3.

Параметры перепуска:

высота Нр = 556 м, сечение рудоперепуска Sр = 70м2.

За основу принимаем математическую модель процесса дробления руды в вертикальных рудоспусков Балякина В.В.

где:

dср.в и dср.з Ї средневзвешенные диаметры кусков выгружаемой и загружаемой в рудоспуск руды, м;

ур Ї временное сопротивление образцов руды разрыву, H/мІ ;

Cр Ї скорость распространения продольных волн в образцах руды, м/с;

с Ї плотность руды, кг/мі;

q Ї ускорение свободного падения, м /сІ.

Вычисляем по данным задания средний диаметр загружаемой в рудоспуск руды.

dср.з = У( гi * di ) ? У гi, м,

где гi - выход фракций в %;

(di - полусумма максимального и минимального размеров фракции, м.

В математическую модель (1) вводим условия задания по физико-механическим свойствам руды (у р, Cр, с,) и сечение рудоспуска (Sр).



Таким образом, средневзвешенный диаметр загружаемой руды уменьшился со 0,153м до 0,089м.

Это первая точка на кривой зависимости dср.в от высоты сбрасывания Нр.Для того, чтобы построить кривую по формуле (1) аналогично находим её точки для высот сбрасывания 350, 250, 200, 140м. На основе этих 5-ти точек строим кривую.

Hp=350 м - 0,104м;

Hp=250 м - 0,119м;

Hp=200 м - 0,129м;

Hp=140 м - 0,149м.

Для выбора типа щёковой дробилки необходимо определить максимальный размер куска в выгружаемой из рудоспуска руды. Здесь используем формулу Иванцова В.

dср= 0,9352/3dmax,

Затем используем формулу Барона Л.И.

dmax=lmax/1,3,

где:

dmaxи lmax диаметр и максимальный размеры куска, м.

для dср = 0,089м,

dmax2/3 = 0,089 / 0,935=0,095м;

dmax2/3= v0,095=0,308м;

Максимальный размер куска руды, выгружаемой из рудоспуска, будет равен lmax =1,3 * 0,308 = 0,400м.

Для остальных 4-ёх точек кривой при высотах сбрасывания на 350, 250, 200 и 140м аналогично находим максимальные размеры выгружаемой руды из рудоспуска. Параллельно с осью ординат «dср.в» строим ординату lmax.

Hp=140 м

dmax2/3 = 0,149/ 0,935=0,159м;

dmax2/3= v0,159=0,398м;

lmax =1,3 * 0,398 = 0,517м.

Hp=200 м

dmax2/3 = 0,129 / 0,935=0,137м;

dmax2/3= v0,137=0,370м;

lmax =1,3 * 0,370 = 0,481м.

Hp=250 м

dmax2/3 = 0,119 / 0,935=0,127м;

dmax2/3= v0,127=0,356м;

lmax =1,3 * 0,356 = 0,462м.

Hp=350 м

dmax2/3 = 0,104 / 0,935=0,111м;

dmax2/3= v0,111=0,333м;

lmax =1,3 * 0,333 = 0,432м.

Ширина приёмной щели щёковой дробилки В по формуле Барона Л.И. зависит от среднего диаметра смеси как В ? 4,36 dср.в., мм. (3.5)

Для определения В в случае перепуска на 556м В ? 4,36 * 89 = 388мм.

Параллельно с осью ординат lmax строим ординату В. Для этого используем технические характеристики щёковых дробилок (табл. 2.1.1), из которых выбираем нужную по условиям задания.

Полученным данным удовлетворяет щёковая дробилка СМ - 165 с размерами загрузки 600 х 900мм и весом 14,23т. А если не учитывать дробления руды при перепуске придётся ставить дробилку С - 886 с размерами загрузки 900 х 1200мм и весом 69,6т.

4. Экономическая оценка результата оптимизации

Для экономической оценки выбранного типоразмера дробилки, учитывающего дробление руды при перепуске, воспользуемся формулой Барона Л.И.

Кд = Rд (1 + а) + В * в * r , руб.

где :

Кд - капитальные затраты на комплекс подземного дробления, руб;

Rд - стоимость дробилки, руб;

а - коэффициент, характеризующий стоимость всего оборудования к стоимости дробилки;

в - показатель, характеризующий объём камер, приходящийся на единицу ширины щели дробилки В, м3/мм;

r - стоимость проведения и крепления 1 м3 камер КПД, руб./ м3

Ниже приводятся значения, входящих в формулу ( 7 ) данных в ценах 1975г.

Стоимость дробилок:

1200 х 1500 - 85т.руб.

900 х 1200 - 54т.руб.

600 x 900 - 20т.руб.

r = 392,7 руб/ м3, а = 2,6, в = 1,6 м3/мм. Старые цены на достоверность выбора не влияют, поскольку не нужны абсолютные значения, а нужна их разница при сравнении.

Для дробилки С-886 Кд = 54000 * (1 + 2,6) + 900 * 1,6 * 392,7 = 759887руб.

Для дробилки СМ-165 Кд = 20000 * (1 + 2,6) + 600 * 1,6 * 392,7 = 448992руб.

Экономия от учёта дробления руды при перепуске только по капитальным затратам составит 759888 - 448992 = 310896 руб.

Если учесть, что для обеспечения годовой производительности рудника (смотри задание) надо не одну, а 2 - 3 дробилки, то соответственно возрастает и выигрыш.

Снижение эксплуатационных затрат можно условно сопоставить со снижением мощности привода дробилок: у СМ-165-75квт, у СМ-886-100квт. Только по электроэнергии затраты снижаются на 25%.

Заключение

В курсовом проекте рассмотрена лишь часть процесса оптимизации механического дробления за счёт использования самоизмельчения руды при перепуске. Эти исследования необходимо использовать уже на стадии проектирования разработки месторождений подземным и открытым способами. Все входные данные в математическую модель самоизмельчения можно получить из керна разведочных скважин.

Следующим этапом оптимизации могут быть технические решения по отсечению мелких фракций перепущенной руды от дробления в дробилке. Это можно сделать при применении грохотов, размер щели которых равен размеру разгрузочной щели дробилки. Это решение должно реализоваться в новом проекте комплекса подземного дробления. Однако такое проектирование относится уже к более высокой квалификации горного техника-технолога, а именно или к специалисту по горным работам, или к горному инженеру.

Литература

1. Барон Л.И., Хмельковский И.Е. “Разрушаемость горных пород свободным ударом”, Москва, “Наука”, 1971г.

2. Балякин В.В., Незнамов М.А. Компьютерное моделирование при проектировании рудников. Труды Московского горного университета. 2004г.

3. Балякин В.В. “Исследование дробления руды в этажных рудоспусках для выбора оптимальных параметров подземных дробильных комплексов”, Красноярск. 1976г.

Приложение

Рисунок 1. Влияние высоты перепуска на средневзвешенный диаметр рудной массы, максимальный размер выгружаемых кусков и типоразмер щёковой дробилки для условий рудника Молибден, Республика Кабардино-Балкария (теоретическая кривая)

Размещено на Allbest.ru

...