Повышение эффективности дезинтеграции минерального сырья с использованием магнитно-импульсной обработки

Азимов, Ойбек Ахмадович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Повышение эффективности дезинтеграции минерального сырья с использованием магнитно-импульсной обработки
ВАК РФ 25.00.13, Обогащение полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Повышение эффективности дезинтеграции минерального сырья с использованием магнитно-импульсной обработки"

На правах рукописи

Азимов Ойбек Ахмадович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ

Специальность 25.00.13 - «Обогащение полезных ископаемых»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Московский государственный горный

университет»

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент Наумов Константин Игоревич

Официальные оппоненты: доктор технических наук Седельникова Галина Васильевна кандидат технических наук Гзогян Татьяна Николаевна

Ведущая организация - ОАО «Оленегорский горно-обогатительный комбинат» (г. Оленегорск, Мурманская обл.)

Защита состоится «24» декабря 2009 г. в 11:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.128.08 при Московском государственном горном университете по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, д. 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета

Автореферат разослан «24» ноября 2009 г. Учёный секретарь диссертационного совета

доктор технических наук

Шек Валерий Михайлович

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Наиболее энергоёмким процессом при добыче и переработке руд является процесс их разрушения при рудоподготовке. Например, на железорудных ГОКах России энергозатраты на процесс разрушения руды при её рудоподготовке составляют 70% от всех энергозатрат (-30 кВт-ч/т руды). Из всех технологических процессов разрушения - а это бурение, взрывание, дробление и измельчение, наиболее энергозатратным является измельчение (более 50% от всех энергозатрат, -26 кВт-ч/т руды).

В горнорудной промышленности одной из важнейших проблем является сокращение энергозатрат на добычу и переработку руды.

Вопросам ресурсосбережения при рудоподготовке посвящены научные публикации Ревнивцева В.И., Чантурия В.А., Новика Г.Я., Викторова С.Д., Зильбершмидта М.Г., Кузьмина В.А., Бунина И.Ж., Лунина В.Д., Котова Ю.А., Нистратова В.Ф., Гончарова С.А, Бруева В.П., Иванова В.Ю. и др.

При обогащении полезных ископаемых основная роль дезинтеграции заключается в полном раскрытии минеральных сростков с образованием свободных зерен компонентов. Для преодоления упорности руд и промпродуктов, раскрытия тонковкрапленных минеральных комплексов весьма перспективны немеханические способы энергетического воздействия.

Решение задачи ресурсосбережения чл.-хорр. АН СССР Ревнивцев В.И. видел главным образом в разработке способов и технических средств направленного воздействия на руду при рудоподготовке различными полями с целью снижения ее прочности, избирательности измельчения и полноты раскрытия зерен извлекаемых минералов.

В рамках совместных работ, выполненных в Mi l У, НП «ЦВТ» и НП «ЦИГТ» под руководством профессора С.А. Гончарова, разработан и испытан способ магнитно-импульсной обработки (МИО) руд.

Однако на настоящий момент недостаточно изучены закономерности процесса МИО и его влияния на измельчение минерального сырья, отсутствуют рекомендации по выбору эффективных режимов МИО, в том числе для реализации данной технологии в составе измельчителыюго контура, работающих в замкнутом цикле с целью обеспечения эффективной подготовки наиболее прочных кварцсодержащих руд к процессу обогащения.

Изложенное выше свидетельствует о том, что установление новых закономерностей процесса МИО и его влияния на измельчение минерального сырья в замкнутом цикле является важной научно-практической задачей и тема диссертации «Повышение эффективности дезинтеграции минерального сырья с использованием магнитно-импульсной обработки» актуальна.

Целью работы является повышение эффективности дезинтеграции минерального сырья для обеспечения повышения качества рудоподготовки перед обогащением.

Идея работы заключается в направленном изменении гранулометрического состава измельчаемого материала на основе предварительного воздействия на него импульсным электромагнитным шлем.

Научные положения, разработанные соискателем, и их новизна

1. Впервые установлено, что с ростом напряженности импульсного магнитного поля в диапазоне (0,8-8)* 105А/м происходит увеличение удельной поверхности дезинтегрированного кварцсодержащего материала, подвергнутого предварительной магнитно-импульсной обработке, причем максимальный прирост наблюдается при последовательном воздействии 2-10 импульсов, а показатель степени однородности материала может как увеличиваться в указанном диапазоне напряженности при частоте импульса менее 3 кГц, так и уменьшаться в диапазоне напряженности поля (2-8)* 105 А/м, при частоте более 6 кГц.

2. На основании уравнения Розина-Раммлера разработана расчетная модель, получившая экспериментальное подтверждение и позволившая определить область рациональных режимов магнитно-импульсной обработки, обеспечивающих максимальный выход класса заданной крупности: количество импульсов 3-7, величина амплитуды напряженности поля в диапазоне (0,8-8)* 105А/м выбирается максимальной с учетом ограничения технических возможностей аппаратной реализации процесса и частоте импульса магнитного поля 2-4 кГц.

3. Разработана методика расчета технологических параметров процесса измельчения в замкнутом цикле с использованием магнитно-импульсной обработки, позволяющая оптимизировать циркуляционную нагрузку мельницы, производительность измельчительного контура и параметры МИО.

Обоснованность и достоверность результатов подтверждаются

использованием основных известных законов, описывающих процесс дезинтеграции минерального сырья, получением регрессионных взаимосвязей с коэффициентом детерминации ДЧ),82-0,94, удовлетворительной сходимостью расчетных и экспериментально измеренных значений параметров процесса дезинтеграции

Научное значение работы заключается в научном обосновании и установлении закономерностей влияния режимов магнитно-импульсной обработки минерального сырья на степень однородности дезинтегрированного материала.

Практическое значение работы заключается в разработке методики расчета оптимальных технологических параметров процесса измельчения в замкнутом цикле с использованием магнитно-импульсной обработки, обеспечивающей повышение производительности измельчительного

контура «мельница-классификатор» и снижение переизмельчения минерального сырья.

Реализация выводов и рекомендаций работы.

Разработанная методика расчета технологических параметров измельчительного контура, работающего в замкнутом цикле, принята к использованию в НП «ЦИГТ» для проведения исследований по применению МИО в процессе измельчения кварцсодержащих руд. Данная методика принята ООО «Управляющая компания «Русская горно-рудаая компания» для последующей апробации разработанных режимов магнитно-импульсной обработки датолитовой руды в промышленных условиях.

Апробация работы.

Основные положения диссертации докладывались на научном симпозиуме «Неделя горняка - 2009», на «5 Международной научной школе молодых ученых и специалистов» (УРАН ИПКОН РАН - 2008), на научных семинарах каф. ОПИ МГГУ (2007-2009).

Публикации.

Основные положения диссертационного исследования депонированы и опубликованы в 5 научных работах, в том числе 2 статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК Минобрнауки России.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав и заключения, содержит 22 рисунка, 23 таблицы, список литературы из 105 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе дан обзор исследований по применению энергосберегающих технологий при дезинтеграции горных пород в процессе их переработки на стадиях рудоподготовки.

Создание энергосберегающих технологий рудоподготовки имеет ряд известных направлений, таких как: введение дополнительных операций мелкого дробления; предварительное обогащение минерального сырья перед процессом измельчения; управление физико-механическими свойствами минерального сырья при воздействии на него физическими полями, в том числе электромагнитными.

Согласно классификации нетрадиционных энергетических методов дезинте1рации минеральных комплексов, представленной академиком Чантурия В. А., можно выделить два следующих направления:

- воздействие на горную породу мощными электромагнитными наносекундными импульсами, что приводит к дезинтеграции и вскрытию тонковкрапленных минеральных комплексов, повышению извлечения благородных металлов при цианировании на 30-80% и на 60-70% при переработке техногенного сырья;

- магнитно-импульсная обработка горной породы.

Принцип импульсного электромагнитного воздействия на руду при магнитно-импульсной обработке заключается в следующем: рудный материал пропускается через отрезок диэлектрического трубопровода, на

котором размещена система катушек, запитывакмцаяся от конденсаторного блока, который накапливает энергию за относительно длинный промежуток времени, составляющий Доли секунды, а разряд конденсаторной батареи происходит за очень короткий промежуток времени - 10"3 - 10"7с. За счет этого импульсная мощность возрастает на несколько порядков, что приводит к изменению структурного состояния горной породы и, как следствие, к ее разупрочнению. Энергоемкость такой обработки не превышает 0,1 кВт час на тонну руды, что на два порядка меньше удельных затрат энергии на стадиях измельчения.

Процесс магнитно-импульсной обработки использован для разупрочнения железистых кварцитов (Бруев В.П., 2005 г.), научно обоснованы и определены режимы МИО, проведена промышленная апробация процесса. Однако, как показали дальнейшие исследования по применению МИО для других типов минерального сырья, необходима разработка режимов применительно к составу исследуемого сырья.

В работе (Иванов В.Ю., 2009 г.) разработана методика прогнозирования рациональных режимов с точки зрения длительности электромагнитного импульса. Рекомендуемый диапазон длительностей оказался достаточно широк - от 10"3 до 10"7 с. Но для каждой конкретной руды требуется уточнение при выборе технологического режима и (конкретной) установки.

В связи с изложенным для достижения поставленной в диссертации цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать расчетную модель, определяющую влияние параметров МИО на изменение удельной поверхности, показателя степени однородности и выхода класса заданной крупности дезинтегрируемого материала;

2. Экспериментально исследовать влияние магнитно-импульсной обработки на параметры последующей механической дезинтеграции рудного материала;

3. Разработать методику расчета рациональных параметров работы измельчительного контура «мельница-классификатор» в замкнутом цикле с использованием магнитно-импульсной обработки;

4. Апробировать технологию механической дезинтеграции при магнитно-импульсной обработке рудных материалов.

Во второй главе изучены и научно обоснованы основные закономерности процесса измельчения с использованием МИО.

Для обоснования физических процессов, протекающих в горной породе при электромагнитном воздействии, был осуществлен рентгеноструктурный анализ образцов железистого кварцита до и после МИО.

Результаты рентгенострукгурного анализа, проведенного в лаборатории Mi l У (руководитель - Зильбершмидт М.Г.), показывают, что магнитно-импульсная обработка приводит, с одной стороны, к

выравниванию внутренних структурных напряжений, а с другой - к повышению плотности дефектов (табл.1).

Таблица 1. Изменение параметров структурного состояния полиминеральвого агрегата железистого кварцита при магнитно-импульсном воздействии_

Параметр Исходный образец 5 импульсов МИО

Магнетит Гематит Кварц Магпетит Гематит Кварц

Средние структурные напряжения, сг5, ГПа -2,94 -1,76 1,54 -0,86 -1,05 0,58

Плотность дислокаций на границе блока мозаики, /»„-ИГ", см* 6,71 6,94 5,85 8,93 6,34 6,01

Выравнивание структурных напряжений должно приводить к росту степени однородности материала при его последующей дезинтеграции. Увеличение плотности дислокаций, как правило, приводит к разупрочнению материала и увеличению его удельной поверхности при последующей дезинтеграции. На основании выше изложенного можно предполагать, что магнитно-импульсная обработка приводит к увеличению степени однородности материала и к неоднородному изменению удельной поверхности.

На основании двух известных законов: закона Риттингера и уравнения Розина-Раммлера получена расчетная модель определения прироста выхода класса заданной крупности.

Согласно закону Риттингера энергоемкость измельчения прямо пропорциональна вновь образованной поверхности:

а)

где кр - коэффициент пропорциональности или показатель удельной поверхностной энергоемкости разрушения; 5- площадь вновь образованной поверхности, м2/кг шш м^м3 (1/м).

Использование данного закона может позволить определять гранулометрический состав дезинтегрированного материала в зависимости от степени его разупрочнения, то есть при уменьшении коэффициента кр удельная поверхность должна возрастать.

Согласно уравнению Розина-Раммлера, оценивающего интегральные характеристики гранулометрического состава продуктов измельчения:

Я = 100-е (2)

где Л - полный остаток на сите, %; а - размер отверстия сита или соответствующий класс крупности, мм; ад - размер отверстия сита при

котором остаток на сите составляет 37%, мм; т - коэффициент, зависящий от свойств материала, который характеризует рассеяние частиц по крупности (чем больше т, тем выше однородность материала).

Для установления взаимосвязи прироста выхода класса заданной крупности при соответствующем изменении величины удельной поверхности и показателя степени однородности измельченного материала использовано уравнение Розина-Раммлера в следующем виде:

Д=100-еи&и)'' , (3)

где 5 _ удельная поверхность, м2/м3; 1(т)=ба</аср,; а^ - средний размер куска, мм.

Удельная поверхность узкой фракции:

л дК 1 > дз ----аа •

да а '

(4)

Л =---т • ат'г -е

■й"

йа

(5)

Общая удельная поверхность дезинтегрированного материала составляет:

5 = —1(т) ап

(6)

Обозначим относительную крупность как

а — -= а

1(т) = -то -6

.о

¿а

(7)

Величина 1(т) определена путем численного интегрирования (табл. 2).

т 1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3

1(т) 9,54 8,58 7,86 7,2 6,7 6,24 5,82

Полный дифференциал Я равен:

„ дЯ , дП сШ=—(1т+—с!3. дт дБ

Из уравнения (3) определяется величина прироста выхода класса заданной крупности:

АвЮ= А-т-(А8/8+В-Ат/т), (9)

где АСЮ — величина относительного прироста выхода класса заданной крупности, %.

Величины А а В из уравнения (9) определяются следующими уравнениями:

1-G , ( 1

1-GJ

5 = In

1 -G

m dl{m)

(10)

(И)

I(m) dm ' где G - выход класса заданной крупности, %.

Численный анализ выражения (11), определяющего величину степени влияния однородности материала на выход класса заданной крупности при т и 1(т) в диапазоне, указанном в табл. 2, показывает, что увеличение степени однородности материала приводит к снижению выхода классов крупности, содержание которых меньше 10-17%. Это создает предпосылки для направленного снижения шламовых фракций и предотвращения переизмельчения минерального сырья.

Для установления влияния режимов магнитно-импульсной обработки на относительное изменение степени однородности (Ат/т) кварцеодержащего материала и его удельной поверхности (AS/S) были проведены эксперименты на безрудном кварците крупностью -15+10 мм. В качестве основной использовалась методика разрушения руды ударным способом. Измельченный продукт подвергался ситовому анализу, производилось сравнение относительного изменения степени однородности и удельной поверхности измельченного материала.

В результате проведенных испытаний на 13 режимах МИО при следующем диапазоне: амплитуда напряженности поля - (0,8-5-8)* 105 Alu, частота электромагнитного импульса - 2-^8 кГц, количество импульсов I^IO осуществлялась дезинтеграция обработанного материала ударным способом, определялся гранулометрический состав. По данным гранулометрического состава определялся относительной прирост удельной поверхности и степени однородности измельченного материала, которые изменялись в пределах -12,8 -f- 23,6 % и - 6,5 ^ 7,3 % соответственно.

Обобщение результатов испытаний при МИО в процессе дезинтеграции минерального сырья позволило получить регрессионную модель влияния параметров МИО:

- на относительный прирост удельной поверхности измельченного материала с коэффициентом детерминации R2= 0,94:

AS/S--21,296+13,048-lff!-Ho+4,372-f+5,941-N-l,081-1(Tw-Ho2-1,012-N2--2,722-lGr5-H„f-0,659fN+2,328-l(r5-H0-N; (12)

- относительный ' прирост степени однородности материала с коэффициентом детерминации 0,82:

Ат/т =5,597-2,449-KT5-H0+0,814-f-0,093-N+0,725-lCr,0-H02-0,012-N2-

-0,92-l(f5H0-f+0,05 -f-N+0,089-10'5-Ho-N, (13)

где AS/S - относительный прирост удельной поверхности, %;

Ат/т - относительный прирост степени однородности материала, %; Но - амплитуда напряженности импульсного магнитного поля при МИО, А/м;

/- частота импульса при МИО, кГц; N- количество импульсов при МИО. Использование регрессионной модели, определяющей величины AS/S и Ат/т выражениями (12) и (13) в зависимости от параметров магнитного поля, позволяет получить расчетную модель прогнозирования выхода класса заданной крупности (выражение (9)).

Рис.1. Зависимость относительного изменения удельной поверхности измельченного материала (AS/S) от амплитуды напряженности импульсного магнитного поля (Hq)

Амплитуда напряженности импульсного магнитного поля. *100 кА/м

|-Г-2 кГц.......^ 3 кГц —-^3.5 кГц--Ь-6 кГц--кГц

Рис.2. Зависимость относительного изменения степени однородности измельченного материала (Ат/т) от амплитуды напряженности импульсного магнитного поля (Но)

измельченного материала (AS/S) от количества импульсов (N)

.... .......................................................~

__— '

* 12 3 4 5 • Т~ * ""*Я 9 10

1 s 1 rj

^ „ - " "

Количество имгтульсо* j -f*2кГц -------f-ЭкГЦ — -М^иГц — - f-бкГц--йвиГЦ |

Рис.4. Зависимость относительного изменения степени однородности измельченного материала (Ат/т) от количества импульсов (N)

Полученные модели, описываемые уравнениями (12) и (13), дают возможность установить основные тенденции закономерностей регрессионного анализа, а именно: с ростом напряженности импульсного магнитного поля в диапазоне (0,8+8)* 105А/м происходит увеличение удельной поверхности дезинтегрированного кварцсодержащего минерального сырья при частоте импульса менее 6 кГц. Причем максимальный прирост удельной поверхности наблюдается при последовательном воздействии 2-10 импульсов при значениях амплитуды напряженности импульсного магнитного поля (0,8-8)* 105 А/м соответственно. Показатель степени однородности материала может как увеличиваться в указанном диапазоне напряженности при частоте импульса менее 3 кГц (Ат/т>0), так и уменьшаться (Ат/т<0) в диапазоне напряженности поля (2+8)* 105 А/м при частоте более 6 кГц.

Выбор частоты импульса магнитного поля осуществляется из следующих соображений: значение частоты импульса выбирается минимальным в диапазоне 2-8 кГц, если требуется уменьшить прирост класса крупности, выход которого составляет менее 10-17%, при показателе степени однородности материала 0,8-1,4 соответственно.

В третьей главе приведены результаты лабораторных экспериментов по оценке влияния параметров магнитно-импульсной обработки на выход классов заданной крупности дезинтегрированного кварцсодержащего материала при ударном разрушении, имитирующем условия измельчения в промышленных мельницах.

Для осуществления МИО проводились воздействия импульсами электромагнитного поля в форме затухающей синусоиды. Частота импульса определялась как обратная величина периода синусоиды. В качестве испытуемого кварцсодержащего материала на этапе постановочных экспериментов использовался безрудный кварцит, на этапах апробации технологии МИО использовались кварцсодержащие руды. На этапе постановочных экспериментов дезинтеграция руд проводилась с использованием копра, что позволило повысить воспроизводимость экспериментов и приблизить условия дезинтеграции к промышленным условиям измельчения по энергии удара, при этом в качестве классов заданной крупности рассматривались фракции, соответствующие граничным классам классифицирующих, аппаратов начальных стадий измельчения. На этапах апробации технологии МИО использовались мельницы мокрого измельчения, обеспечивающие дезинтеграцию рудного материала до выхода готового класса (-0,074мм) более 36%, что моделирует процесс измельчения первой стадии.

Обобщение результатов испытаний при МИО в процессе дезинтеграций минерального сырья позволило получить регрессионную модель влияния параметров МИО на относительный прирост выхода классов заданной крупности -2 мм (выражение 14), -0,5 мм (выражение 15) при значениях коэффициентов детерминации и

соответственно:

Ав/в(-2мм)=21,864+0,525-1<У5-Н0+0,117-/+2,.182Я+0,255-Ш10-Н02-

-0,471-^-1,156-10~5-Н0/ + О,О99-/-Ы+О,117-1а5-Н0Я; (14)

АвЩ-О,5мм)=13,233+4,387-КГ5-Но+0,554-/+0,б81-Н+0,339-1Сг'0-Но2-

-0,407-^-1,874-1(Г5-Н0-/+ 1,ОЗ-/Я-О,166-№5-Н0-Ы, (15) где ЛвЮ - относительный прирост содержания класса заданной крупности в измельченном материале при МИО, %;

Н0 - амплитуды напряженности импульсного магнитного поля при МИО, А/и;

/- частота импульса при МИО, кГц; N - количество импульсов при МИО.

Данная модель получена при изменении параметров МИО в следующих диапазонах:

#<г0,8*105 - 25*105 А/м,7=2 - 8 кГц, //=1-10 импульсов.

Исследование на экстремум зависимостей (14), (15) показывает наличие существования оптимального количества импульсов И, величина которого зависит от выбранной частоты / и от амплитуды напряженности

электромагнитного поля Н0. Для снижения содержания шламов необходимо выбирать минимальное значение частоты. В диапазоне амплитуды напряженности импульсного магнитного поля (0,8-8)* 103 А/м оптимальное количество импульсов попадает в диапазон 3-7.

Сопоставление полученных расчетных значений с использованием выражений (9), (12), (13) и обобщенных результатов экспериментальных исследований, описанных выражениями (14), (15), приведено в табл. 3.

Таблица 3. Результаты сопоставления расчетных и экспериментальных данных по выходу заданного класса крупности измельченного материала при Но=2,5*105А/м, £=2кГц._

Количество импульсов при МИО Расчетные результаты Экспериментальные результаты

AG/G(-2MM), % AG/G(-0,5mm),% AG/G(-2MM),% А G/G(-0, 5ММ), %

3 20,2 22,5 23,4 21,4

4 23,2 25,9 22,9 20,8

5 24,4 27,3 21,5 19,5

6 23,9 26,5 19,1 17,3

7 21,6 23,7 15,8 14,4

В четвертой главе представлена разработанная методика расчета рациональных параметров работы измельчительного контура «мельница-классификатор» в замкнутом цикле, позволяющая определить прирост производительности по руде, по готовому классу (прирост содержания готового класса в разгрузке классифицирующего аппарата), изменение циркуляционной нагрузки за счет включения в состав измельчительного контура установки для МИО.

Краткое описание методики.

На практике измельчение минерального сырья, как правило, производится в замкнутом цикле в измельчительном контуре «мельница-классификатор» (Рис.5).

Исходный лияшриал

оа s0

I ] Измельчение

| (Ч + Qq); Sm Классификация i Q~S„ l

*«. ии ▼ ^а Зся

Рис.5. Схема измельчительного контура «мельница-классификатор» в замкнутом цикле:

бо—масса исходного материала при загрузке мельницы, т/ч;

-удельная поверхность исходного материала, 1/м; Бом- удельная поверхность материала в мельнице, 1/м;

Я*- удельная поверхность материала в разгрузке мельницы, 1/м; Qц - масса материала циркуляционной нагрузки, т/ч; Бц-удельная поверхность материала в циркуляции, 1/м;

удельная поверхность материала в сливе классификатора, 1/м Баланс удельной поверхности слива и песков классификации:

яЛОп+Оо^я^+з^о«,

(1 + = s 100 v

Ц_ 100

(16) (17)

Принятые допущения:

1. Изменение прироста удельной поверхности и показателя степени однородности на разгрузке мельницы в замкнутом цикле за счет предварительной магнитно-импульсной обработки происходит так же, как и при дезинтеграции материала в открытом цикле.

2. Классификация дезинтегрированного материала производится по однозначной границе, соответствующей крупности агр, например равной размеру ячейки сита грохота.

При использовании методики требуются следующие исходные данные: циркуляция - Ц, крупность готового класса - агт и его содержание -во в разгрузке классифицирующего аппарата, граничная крупность - агр.

Определение требуемых параметров производится в следующей последовательности:

- содержание класса крупностью -агр в разгрузке мельницы:

100

(18)

IL 100

■ содержание готового класса в разгрузке мельницы:

GL, =-

J —Г12— 100

- определение параметра m уравнения Розина-Раммлера:

(19)

/ Г G0 ï \

In 1—Зг.

100

V У

r G. >

V 1 ЮО; /

(20)

- определение прироста относительных величин показателя степени однородности Ат/т (%) и прироста удельной поверхности AS/S (%). При определении данных величин возможны три варианта:

а) на основе экспериментального определения данных величин в лабораторных условиях на требуемом рудном материале при заданном режиме МИО;

б) путем использования моделей, полученных при лабораторных испытаниях требуемой руды;

в) с использованием известных моделей полученных в настоящей работе (уравнения (12), (13)) на примере исследования влияние МИО на дезинтеграцию безрудного кварцита. Второй и третий варианты целесообразно использовать в случае нахождения оптимальных режимов МИО, для точных и приблизительных расчетов соответственно;

- определение прироста выходов граничного класса а9 и готового класса а^ в разгрузке мельницы:

= (21)

-100=4(^.100+^^.100), (22)

4 5 т У

где АьА2,ВьВ2 рассчитываются по формулам (10), (11) - определение изменения циркуляции:

№ а 1

Щ = С»)

100

- производится расчет содержания готового класса в разгрузке классифицирующего аппарата, при использовании МИО:

А-V „7/; (24)

100

производится расчет увеличения производительности измельчительного контура по руде (из условия Со=со?мГ):

^-•100 = —°-100; (25)

бо °о

Разработанная методика предназначена для предварительной оценки влияния мапштно-импульсной обработки на параметры измельчительного контура в замкнутом цикле.

Разработанная методика расчета технологических параметров измельчительного контура, работающего в замкнутом цикле, принята к использованию в ЦП «ЦИГТ» для проведения исследований по применению МИО в процессе измельчения кварцсодержащих руд. Данная методика принята ООО «Управляющая компания «Русская горно-рудная компания» для последующей апробации разработанных режимов магнитно-импульсной обработки датолитовой руды в промышленных условиях.

В пятой главе для подтверждения возможности практического использования результатов ранее полученных теоретических и экспериментальных зависимостей на безрудном кварците были проведены лабораторные испытания рудных материалов, таких как датолитовая руда, железистые кварциты, упорные золотосодержащие руды.

Использовалась методика разрушения руды крупностью -10+7 мм ударным способом. Измельченный продукт подвергался ситовому анализу, производилось сравнение выхода класса -0,5 мм у проб, подвергавшихся магнитно-импульсной обработке относительно контрольных проб (табл.4). При выборе режима МИО использовались рекомендации из глав 2,3.

Таблица 4. Результаты экспериментальных исследований влияния магнитно-

№ Порода Контроль или режим МИО Содержание класса-0,5 мм, % Прирост содержания класса (-0,5 мм) в экспериментальных пробах (подвергавшихся МИО) относительно контрольных, %

1 Датолитовая руда (Дальнегорское борное месторождение) Контрольная 18,1 -

МИО (2,5*103А/м; 8 кГц, 3 импульса) 19,8 9,4

2 Железистые кварциты (Лебединский ГОК) Контрольная 8,6 -

МИО(2,5*Ю5А/м; 8 кГц, 3 импульса) 9,4 9,3

3 Упорные золотосодержащие руды (Кумтор) Контрольная 6,7 -

МИО(2,5*Ю5А/м; 8 кГц, 3 импульса) 7 4,5

Прирост содержания готового класса в измельченном материале на 4,5 - 9,4% эквивалентен такому же снижению удельной энергоемкости помола. Удельная энергоемкость помола на обогатительных фабриках составляет примерно 26 кВтч/т, снижение данной величины на 5 % эквивалентно экономии энергозатрат в размере 1,3 кВт-ч/т. Так, в рамках одной обогатительной фабрики перерабатывающей 40 млн. тонн руды в год экономия составит: 40 млн. т*1,3 кВт-ч/т=52 млн. кВт-ч

Были проведены экспериментальные исследования по имитации работы измельчительного контура «мельница-классификатор» в замкнутом цикле. Схема проведения лабораторных испытаний представлена на рис. 6.

Исходная руда прей* 1-50 МЫ '»ф дробление 1 ситовый анализ

<[ +10 мм -10+7 мм 1- -7 мм

...................... (мио) Измельчение 1 классификация —^ «мм -2мм 1

Рис. 6. Схема дезинтеграции руды в замкнутом цикле

Обработка железистого кварцита магнитно- импульсным полем бала проведена при следующих параметрах: #0=2,5*105 А/м, 2кГц, N=3. Результаты ситового анализа приведены в табл. 5.

Таблица 5. Фракционный состав проб железистого кварцита после разрушения

ударным способом

Класс крупности, мм Проба

В первом цикле В последнем цикле

Контрольная, % Экспериментальная при воздействии МИО,% Контрольная, % Экспериментальная при воздействии МИО,%

+2 77,0 74,0 64,5 63,5

-2+1 9,5 10,7 15,1 14,5

-1+0,5 6,0 6,4 8,7 9,1

-0,5+0,16 4,6 5,4 7,2 7,7

-0,16+0,074 1,5 1,7 2,3 2,7

-0,074 1,4 1,8 2,2 2,5

Для выявления влияния магнитно-импульсной обработки необходимо сравнить результаты экспериментальной пробы относительной контрольной.

На рис. 7 приведены данные кинетики измельчения в замкнутом цикле, где виден выход измельчительного контура в установившийся режим. Аналогом времени измельчения является номер цикла, аналогом производительности измельчительного контура - выход продукта крупностью -2 мм (г/цикл).

|11Л -|юд .

эд -

2 4 6 8 10 1:

Количество циклоа (мсм«*алснг |р«м«ш) юмсльчсния | Л Контрольная проба ■ Обработанная проба ]

Рис.7. Зависимость средней производительности измельчительного оборудования от количества циклов измельчения

Таблица 6. Результаты изменения технологических показателей измельчительного контура в замкнутом цикле.____

Технологические показатели Проба

Контрольная Экспериментальная при воздействии МИО

Циркуляционная нагрузка по классу -2 мм, % 182 174

Производительность по руде -2 мм, г/цикл 14,2 14,6

Относительный прирост производительности по классу -2 мм экспериментальной пробы относительно контрольной, % 2,82

Содержание класса -0,074 мм в разгрузке грохота, % 6,2 6,85

Производительность по классу -0,074 мм, г/цикл 0,88 1

В табл. 7 приведено сопоставление результатов расчета технологических показателей согласно методике, приведенной в главе 4 и полученных экспериментальных данных.

_Таблица 7. Итоговые технологические показатели_

Технологические показатели Теоретические результаты Экспериментальные результаты

Относительное изменение циркуляционной нагрузки, % +0,3 -4,4

Относительное изменение производительности по руде, % -0,3 +2,82

Прирост производительности измельчительного контура по классу -0,074 мм, % +14,4 +13,6

Дополнительно проведены эксперименты по измельчению железистого кварцита Лебединского месторождения в лабораторной мельнице.

Измельчение исходной (дробленой) пробы материала осуществляли в шаровой мельнице с поворотной осью диаметром 300 мм и рабочим объемом 14,25 дм3. Скорость вращения мельницы составляла 67 оборотов в минуту, или 84% от критической, что обеспечивало фактически водопадный режим движения шаров внутри мельницы и, следовательно, преимущественно ударный характер измельчающего действия.

Измельчение осуществляли мокрым способом в открытом цикле по ранее разработанной методике ФГУП «ВНИИХТ» при постоянном времени измельчения, равном 6 мин., обеспечивающем количество вновь образованного класса крупностью -0,074 мм на уровне 36,9%. Это соответствует количеству готового класса в сливе мельницы первой стадии измельчения обогатительной фабрики ОАО «Лебединский ГОК». В таком режиме измельчению подвергались пробы: контрольная - без воздействия МИО и экспериментальная - при воздействии МИО.

Критерием изменения удельной энергоемкости помола служило содержание класса -0,074 мм в продукте измельчения (разница между содержанием класса -0,074 мм в измельченном продукте и его значением в исходном питании).

Результаты ситового анализа измельченного продукта после воздействия МИО и контрольной пробы приведены в табл. 8.

Таблица 8. Содержание классов крупности и распределение железа в продуктах

измельчения без воздействия и после воздействия МИО

Классы крупности, мм Выход, % Содержание Fe^Cpfc), % Распределение Feo6ra(e),%

Контрольная проба (без обработки)

+0,15 40,9 28,24 37,4

-0,15+0,074 22,2 37,48 26,9

. -0,074 36,9 29,83 35,7

Итого 100 30,88 100

Экспериментальная проба (при воздействии МИО)

-И),15 40,5 28,0 36,7

-0,15+0,074 21,4 36,12 25,0

-0,074 38,1 31,12 38,3

Итого 100 30,93 100

Из данных табл. 8 следует, что содержание готового класса -0,074 мм в измельченном продукте после воздействия МИО увеличивается на 3,3% по отношению к контрольной пробе; содержание РеоВщ в готовом классе также повышается на 4,3% после воздействия МИО, что создает положительные предпосылки для последующего обогащения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой содержится новое решение актуальной научной задачи повышения эффективности дезинтеграции минерального сырья с использованием магнитно-импульсной обработки на основе исследования параметров гранулометрического состава измельчаемого материала.

Основные научные выводы и практические результаты, полученные автором, заключаются в следующем:

1. На основе экспериментальных данных рентгеноструктурного анализа предложена гипотеза о возможности направленного изменения процесса дезинтеграции рудного материала, подверженного предварительной магнитно-импульсной обработке (МИО), за счет изменения структурных напряжений и плотности дефектов. Экспериментальные исследования по дезинтеграции безрудного кварцита, подверженного МИО, позволили установить взаимосвязь в форме регрессионной зависимости между параметрами МИО, удельной поверхностью и показателем степени однородности размеров частиц дезинтегрированного материала. Установлено, что с ростом напряженности импульсного магнитного поля в диапазоне (0,8-8)* 105А/м происходит увеличение удельной поверхности дезинтегрированного безрудного кварцита, подвергнутого предварительной магнитно-импульсной обработке, причем максимальный прирост наблюдается при последовательном воздействии 2-10 импульсов и с ростом напряженности поля требуемое количество импульсов увеличивается. Показатель степени однородности материала может как увеличиваться в указанном диапазоне напряженности при частоте импульса менее 3 кГц, так и уменьшаться в диапазоне напряженности (2-8)* 105 А/м при частоте более 6 кГц.

С использованием уравнения Розина-Раммлера определена величина полного дифференциала выхода класса заданной крупности в зависимости от прироста величин удельной поверхности и показателя степени однородности размера частиц. Анализ данной зависимости позволил установить, что относительный прирост выхода класса заданной крупности увеличивается с ростом удельной поверхности для всех классов крупности и уменьшается с ростом показателя степени однородности для классов крупности, выход которых менее 10-17%. Совместное использование полученной регрессионной зависимости и уравнения полного дифференциала позволило расчетным путем определить область рациональных режимов МИО.

технических возможностей аппаратной реализации процесса. Выбор частоты импульса магнитного поля осуществляется из следующих соображений: значение частоты импульса выбирается минимальным в диапазоне 2-8 кГц, если требуется уменьшить прирост класса крупности, выход которого составляет менее 10-17%, при показателе степени однородности материала 0,8-1,4 соответственно. Результаты экспериментальных данных подтверждают рекомендуемую область рациональных режимов МИО, полученную расчетным путем.

3. Разработанная методика расчета прироста производительности по руде, готовому классу, изменению величины циркуляционной нагрузки в замкнутом цикле позволяет определить режим магнитно-импульсной обработки. В качестве исходных данных используются значения технологических параметров измельчительного контура, работающего в штатном режиме (без МИО), а именно - величина циркуляционной нагрузки, величина крупности граничного класса, по которому происходит классификация содержания готового класса в разгрузке классифицирующего аппарата. Данная методика позволяет дополнительно решать задачу оптимизации параметров МИО при ее использовании в составе измельчительного контура, работающего в замкнутом цикле.

4. Проведенная апробация технологии механической дезинтеграции при осуществлении предварительной магнитно-импульсной обработки таких рудных материалов, как железистый кварцит, датолитовая руда, золотосодержащая руда, подтвердила эффективность использования МИО, обеспечивающей повышение выхода класса заданной крупности на 4,5-9,5%. Это эквивалентно снижению удельной энергоемкости помола на 4-10% (до 2,6 кВгч/т) при дополнительных затратах энергии на МИО, не превышающих 0,1 кВт-ч/т. Проведены дополнительные экспериментальные исследования дезинтеграции железистого кварцита в замкнутом цикле, подтвердившие сходимость технологических параметров измельчения на основе разработанной методики с результатами эксперимента. Для определения эффективности использования МИО с целью подготовки минерального сырья к процессу обогащения проведены эксперименты по мокрому измельчению железистых кварцитов Лебединского месторождения. Установлено, что МИО обеспечивает прирост выхода готового класса -0,074 мм на 3,3%, а содержание полезного компонента в готовом классе на 4,3%.

5. Использование МИО в процессе дезинтеграции минерального сырья обеспечивает снижение расхода электроэнергии на этапе рудоподготовки. При снижении удельной энергоемкости помола на 5%, что соответствует средней экономии 1,3 кВт-ч/т при несоизмеримо малых дополнительных энергозатратах на МИО, общая экономия энергии в год составит 52 млн. кВт-ч в рамках одного горно-обогатительного комбината при годовом объеме добычи 40 млн. тонн руды.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Азимов O.A., Ермаков С. В., Лесков С. Ф., Плотникова А. В. Модель расчета гранулометрического состава минерального сырья при его измельчении с использованием магнитно-импульсной обработки // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельные статьи. - 2009. -№11.-С. 3-9.

2. Азимов O.A. Перспективы повышения эффективности работы измельчительного комплекса в замкнутом цикле с использованием магнитно-импульсной обработки // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельные статьи. - 2009. - №11. - С. 9-14.

3. Азимов O.A., Ананьев П.П., Наумов К.И. Теоретическое обоснование влияния импульсной электромагнитной обработки на изменение удельной поверхности материала в процессе измельчения И Деп. рук. №725, 5с. 23.09.2009г. // Горный информационно-аналитический бюллетень. -2009.

4. Азимов O.A. Электромагнитное разупрочнение безрудного кварцита перед его измельчением с целью снижения энергозатрат И Материалы 5 Международной научной школы молодых ученых и специалистов, М.: УРАН ИПКОН РАН - 2008. - С. 270-273.

5. Азимов O.A. Экспериментальное обоснование режимов импульсного электромагнитного разупрочнения кварца // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. -№12. - С.161-167.

- Подписано в печать Объем 1 п.л.

23.11.2009 Формат 60x90/16 Тираж 100 экз._Заказ № 3/&

Отдел печати МГГУ, Москва, Ленинский проспект, 6

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Азимов, Ойбек Ахмадович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР И АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ДЕЗИНТЕГРАЦИИ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ.

1.1 Возможные способы разупрочнения рудных материалов.8 •

1.2 Действие высокочастотных (ВЧ) и сверхвысокочастотных (СВЧ) полей на горные породы.

1.3 Воздействие мощных электромагнитных импульсов нагорные породы „

1.4 Физические явления при действии переменного электромагнитного поля „„

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЦЕССА ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ.

2.1 Физическое обоснование возможности изменения характеристик гранулометрического состава измельчаемого материала за счет магнитно-импульсной обработки.

2.2 Законы дробления (измельчения). Особенности гранулометрического состава и анализ ее результатов.

2.3 Разработка теоретической модели взаимосвязи удельной поверхности и степени однородности материала влияющей на выход класса заданной крупности

2.4 Разработка регрессионных моделей влияния параметров магнитно-импульсной обработки на характеристики гранулометрического состава, измельчаемого материала.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ НА ГРАНУЛЛОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗМЕЛЬЧАЕМОГО МАТЕРИАЛА.

3.1 Обоснование выбора метода проведения экспериментальных исследований

3.2 Результаты экспериментальных исследований.

3.3 Сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследований.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬНОГО КОНТУРА «МЕЛЬНИЦА-КЛАССИФИКАТОР» В ЗАМКНУТОМ ЦИКЛЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ МАГНИТНО

ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ.

4Л Методика расчета рациональных параметров работы измельчительного контура «мельница-классификатор» в замкнутом цикле с применением магнитноимпульсной обработки.

4.2 Пример использования методики.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ РЕКОМЕНДАЦИЙ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬНОГО КОНТУРА «МЕЛЬНИЦА-КЛАССИФИКАТОР» В ЗАМКНУТОМ ЦИКЛЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ.

5.1 Результаты лабораторных испытаний магнитно-импульсной обработки различных руд.

5.2 Лабораторная имитация работы измельчительного контура «мельница-классификатор» в замкнутом цикле с использованием магнитно-импульсной обработки.

5.3 Экспериментальные исследования влияния магнитно-импульсной обработки на измельчение железистых кварцитов Лебединского ГОКа.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Повышение эффективности дезинтеграции минерального сырья с использованием магнитно-импульсной обработки"

Вопросам ресурсосбережения при рудоподготовке посвящены научные публикации Ревнивцева В.И., Чантурии В.А., Новика Г.Я., Викторова С.Д., Зильбершмидта М.Г., Кузьмина В.А., Бунина И.Ж., Лунина В.Д., Котова Ю.А., Нистратова В.Ф., Гончарова С.А, Бруева В.П., Иванова В.Ю. и др.

При обогащении полезных ископаемых основная роль дезинтеграции заключается в полном раскрытии минеральных сростков с образованием свободных зерен компонентов для последующего их разделения по физико-химическим характеристикам. Для преодоления упорности руд и промпродуктов, раскрытия тонковкрапленных минеральных комплексов весьма перспективны немеханические способы энергетического воздействия [25, 76].

Решение задачи ресурсосбережения чл.-корр. АН СССР Ревнивцев В.И. [77, 78, 79] видел главным образом в разработке способов и технических средств направленного воздействия на руду при рудоподготовке различными полями с целью снижения ее прочности, избирательности измельчения и полноты раскрытия зерен извлекаемых минералов.

В рамках совместных работ, выполненных в МГГУ, НП «ЦВТ» и НП «ЦИГТ» под руководством профессора С.А. Гончарова, разработан и испытан способ магнитно-импульсной обработки (МИО) руд [38, 65]

Однако на настоящий момент недостаточно изучены закономерности процесса магнитно-импульсной обработки (МИО) и его влияния на измельчение минерального сырья, отсутствуют рекомендации по выбору эффективных режимов МИО, в том числе для реализации данной технологии в составе измельчительного контура, работающего в замкнутом цикле с целью обеспечения эффективной подготовки наиболее прочных кварцсодержащих руд к процессу обогащения.

Научные положения, разработанные соискателем, и их новизна

1. Впервые установлено, что с ростом напряженности импульсного 1 магнитного поля в диапазоне (0,8-8)* 105А/м происходит увеличение удельной поверхности дезинтегрированного кварцсодержащего материала, подвергнутого предварительной магнитно-импульсной обработке, причем максимальный прирост наблюдается при последовательном воздействии 2-10 импульсов, а показатель степени однородности материала может как увеличиваться в указанном диапазоне напряженности при частоте импульса менее 3 кГц, так и уменьшаться в диапазоне напряженности (2-8)* 105 АУм, при частоте более 6 кГц.

Обоснованность и достоверность результатов подтверждаются использованием основных известных законов, описывающих процесс дезинтеграции минерального сырья, получением регрессионных взаимосвязей с коэффициентом детерминации Я2=0,82-0,94, удовлетворительной сходимостью расчетных и экспериментально измеренных значений параметров процесса дезинтеграции

Реализация выводов и рекомендаций работы.

Разработанная методика расчета технологических параметров измельчительного контура, работающего в замкнутом цикле, принята к использованию в НП «1ДИГТ» для проведения исследований по применению

МИО в процессе измельчения кварцсодержащих руд. Данная методика принята ООО «Управляющая компания «Русская горно-рудная компания» для последующей апробации разработанных режимов магнитно-импульсной обработки датолитовой руды в промышленных условиях.

Апробация работы.

Публикации.

Заключение Диссертация по теме "Обогащение полезных ископаемых", Азимов, Ойбек Ахмадович

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5

Проведенная апробация технологии механической дезинтеграции при осуществлении предварительной магнитно-импульсной обработки таких рудных материалов, как железистый кварцит, датолитовая руда, золотосодержащая руда, подтвердила эффективность использования МИО, обеспечивающей повышение выхода класса заданной крупности на 4,5-9,5%. Это эквивалентно снижению удельной энергоемкости помола на 4-10% (до 2,6 • кВт-ч/т) при дополнительных затратах энергии на МИО, не превышающих 0,1 кВт-ч/т. Проведены дополнительные экспериментальные исследования дезинтеграции железистого кварцита в1 замкнутом цикле, подтвердившие сходимость технологических параметров измельчения на основе разработанной методики с результатами эксперимента. Для определения эффективности использования МИО с целью подготовки минерального сырья к процессу обогащения проведены эксперименты по мокрому измельчению железистых кварцитов Лебединского месторождения. Установлено, что МИО обеспечивает прирост выхода готового класса -0,074 мм на 3,3%, а содержание полезного компонента в готовом классе на 4,3%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные выводы и практические результаты, полученные автором, заключаются в следующем:

1. На основе экспериментальных данных рентгеноструктурного анализа предложена гипотеза о возможности направленного изменения процесса дезинтеграции рудного материала, подверженного предварительной магнитно-импульсной обработке (МИО), за счет изменения структурных напряжений и плотности дефектов. Экспериментальные исследования по дезинтеграции безрудного кварцита, подверженного МИО, позволили установить взаимосвязь в форме регрессионной зависимости между параметрами МИО, удельной поверхностью и показателем степени однородности размеров частиц дезинтегрированного материала. Установлено, что с ростом напряженности импульсного магнитного поля в диапазоне (0,8— 8)*105А/м происходит увеличение удельной поверхности дезинтегрированного безрудного кварцита, подвергнутого предварительной магнитно-импульсной обработке, причем максимальный прирост наблюдается при последовательном воздействии 2-10 импульсов и с ростом напряженности поля требуемое количество импульсов увеличивается. Показатель степени однородности материала может как увеличиваться в указанном диапазоне напряженности при частоте импульса менее 3 кГц, так и уменьшаться в диапазоне напряженности (2-8)* 105 А/м при частоте более 6 кГц.

2. На основе экспериментальных исследований по определению влияния параметров МИО на выход классов заданной крупности установлено, что область рациональных режимов магнитно-импульсной обработки, обеспечивающая максимальный прирост выхода заданного класса, определяется количеством импульсов - 3—7, при этом выбор величины амплитуды напряженности должен осуществляться из условий ее максимального значения в диапазоне (0,8-8)* 105А/м с учетом ограничения технических возможностей аппаратной реализации процесса. Выбор частоты импульса магнитного поля осуществляется из следующих соображений: значение частоты импульса выбирается минимальным в диапазоне 2—8 кГц, если требуется уменьшить прирост класса круппости, выход которого составляет менее 10-17%, при показателе степени однородности материала 0,8-1,4 соответственно. Результаты экспериментальных данных подтверждают рекомендуемую область рациональных режимов МИО, полученную расчетным путем.

4. Проведенная апробация технологии механической дезинтеграции при осуществлении предварительной магнитно-импульсной обработки таких рудных материалов, как железистый кварцит, датолитовая руда, золотосодержащая руда, подтвердила эффективность использования МИО, обеспечивающей повышение выхода класса заданной крупности на 4,5-9,5%. Это эквивалентно снижению удельной энергоемкости помола на 4-10% (до 2,6 кВт-ч/т) при дополнительных затратах энергии на МИО, не превышающих 0,1 кВт-ч/т. Проведены дополнительные экспериментальные исследования дезинтеграции железистого кварцита в замкнутом цикле, подтвердившие сходимость технологических параметров измельчения на основе разработанной методики с результатами эксперимента. Для определения эффективности использования МИО с целью подготовки минерального сырья к процессу обогащения проведены эксперименты по мокрому измельчению железистых кварцитов Лебединского месторождения. Установлено, что МИО обеспечивает прирост выхода готового класса -0,074 мм на 3,3%, а содержание полезного компонента в готовом классе на 4,3%.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Азимов, Ойбек Ахмадович, Москва

1. Абкин Е.Б. и др. Измельчение руд с применением электромагнитнойэнергии СВЧ//Обогащение руд (Ленинград). 1986. - №6. - С.2-5.

2. Абрамов А.А., Леонов С.Б. Обогащение руд цветных металлов. М.: Недра, 1991.

3. Авдохин В.М. Основы обогащение полезных ископаемых. Учебник для вузов: В. 2 т. М.: Издательство МГГУ, 2006. - Т. 1. Обогатительные процессы. - 417 с.

4. Азимов О.А. Электромагнитное разупрочнение безрудного кварцита перед его измельчением с целью снижения энергозатрат//Материалы 5 Международной научной школы молодых ученых и специалистов. М.: УРАН ИПКОН РАН, - 2008. - С. 270-273.

5. Акунов В.И. Струйные мельницы. М.:, Машиностроение, 1967

6. Андреев С.Е., Перов В.А., Зверевич В.В. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. М.: Недра, 1980. 415 с.

7. Андреев С.Е. Зверевич В.В., Перов В.А. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. М.: Недра, 1966.

8. Андреев С.Е., Товаров В.В., Перов В.А. Закономерности измельчения и исчисление характеристик гранулометрического состава. М.: Метал лургиз дат, 1959.

9. И. Андреев С.Е. Процесс образования циркулирующей нагрузки в шаровой мельнице/Юбогащение руд. 1961. - № 6 (36). — С.5-6

10. Андреев С.Е. Содержание крупного класса в мельнице определяет ее производительность/Юбогащение руд. 1962. №2 (38). - С.3-6

11. Андреев С.Е. Товаров В.В., Перов В.А. Закономерности измельчения и исчисления характеристик гранулометрического состава. М.: Металлургиздат, 1959

12. Астафьев Е.А. Прогнозирование гранулометрического состава продуктов грохочения. В кН.: Новые исследования в химии, металлургии, обогащении. Л., Ленинградский горный институт, 1975, вып. 7, с.7-11

13. Баранов В.Ф. Обзор мировых достижений и проектов рудоподготовки новейших зарубежных фабрик/Юбогащение руд. 2008. - №1. - С. 8-12.

14. Барон Л.И., Хмельковский И.Е. Разрушаемость горных пород свободным ударом. М.: Недра, 1971

15. Бедрань С.Е., Скоробогатова Л.М. Переработка и качество полезных ископаемых. М.: Недра, 1986. - 271 с.

16. Бельченко Е.Л. Использование электромагнитной обработки золотосодержащих руд на этапе измельчения и цианирования// Информационно-аналитический журнал Золото добывающая промышленность. 2003. — декабрь. - С. 16-20.

17. Биленко Л.Ф. Закономерности измельчения в барабанных мельницах -М.: Недра 1984, 200 с.

18. Богданов О.О. и др. Справочник по обогащению руд. Подготовительные процессы. М.: Недра, 198. - 415 с.

19. Большая советская энциклопедия. Том 30. Стр.110. Статья «Электр острикция».

20. Бочаров В.А., Игнаткин В.А. Технология обогащения золотосодержащего сырья. — М.: Издательский дом «Руда и металлы», — 2003. -357 с.

21. Бунин И.Ж. Мощные наносекундные электромагнитные импульсы и их применение в процессах дезинтеграции минеральных комплексов/УГорный информационно-аналитический бюллетень. — 2008. № 2.- С.З76-391.

22. Вайсберг Л.А., Круппа П.И., Баранов В.Ф. Основные тенденции развития процессов дезинтеграции в XXI веке//Обогащение руд. 2002. - №3.

23. Вайсберг Л. А., Зарогатский Л.П. Основы оптимальный дезинтеграции минералов//Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2003. №1. - С.99-106.

24. Вал А. Дорошенко, М.М. Пикалев, В.А. Дорошенко В кн.: Прочность материалов и элементов конструкций при звуковых и ультразвуковых частотах нагружения. Докл. III Всесоюзн. сем. Наук, думка, Киев (1983). с. 181.

25. Викторов С.Д., Иофис М.А., Гочаров С.А. Сдвижение и разрушение горных пород. М.: Наука, 2005 277 с.

26. Винников В.А., Давиденко Б.Ю., Каркашадзе Г.Г. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Физика горных пород». 1990.

27. Гончаров С.А., Ананьев П.П., Дацко С.А., Бельченко Е.Л., Томаев В.К. Применение электромагнитной обработки минерального сырья с целью создания ресурсосберегающей технологии его измельчения//Горный журнал. -2002. №3. - С.21-24.

28. Гончаров С.А., Ананьев П.П., Дацко С.А., Мартынов Ю.А., Осташевский А.А. Использование электромагнитной обработки золотосодержащих руд на этапе измельчения и цианирования//Горный информационно-аналитический бюллетень. 2004. - №7.- С.5-7.

29. Гончаров С.А., Ананьев П.П., Бруев В.П. Математическое моделирование процесса разупрочнения железистых кварцитов при их магнитно-импульсной обработке (МИО)//Горный информационно-аналитический бюллетень. 2005. - №10. - С.5-9.

30. Гончаров С.А., Крылова Г.С., Седельникова Г.В., Ананьев П.П., Мартынов Ю.А., Иванов В.Ю. Применение магнитно-импульсной обработкизолотосодержащих руд и концентратов при их цианировании//Горный журнал. — 2006. №10. — С.58-60.

31. Гончаров С.А. Физико-технические основы ресурсосбережения при разрушении горных пород. М.: Изд-во Московского государственного горного университета, - 2007. - 211 с.

32. Гончаров С.А., Ананьев П.П., Иванов В.Ю. Разупрочнение горных пород под действием импульсных электромагнитных полей. М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2006. — 91 с.

33. Государственный стандарт Определение коэффициента крепости горных пород ГОСТ 21153.1-75.

34. Девис Э. Тонкое дробление в шаровых мельницах. Теория и практика дробления и тонкого измельчения. М.: ГНТИ, 1932. - С. 153-170

35. Дмитриев А.П., Зильбершмидт М.Г. Физические принципы управления технологическими параметрами горных пород, — М.: МГГУ, 1989.

36. Евразийский патент №003853, МПК В02С19/18 Способ разупрочнения материалов кристаллической структуры и устройство для его осуществления / Ананьев П.П., Гончаров С.А. и др.

37. Единые правила безопасности при дроблении, сортировке, обогащении полезных ископаемых и окусковании руд и концентратов. М.: Недра, 1978.

38. Жога JI.B., Шильников А.В., Шпейзман В.В. Влияние электрического поля на разрушение сегнетокерамики. Физика твердого тела, 2005, Т.47. -Вып.4. - с.628-631.

39. Захваткин В.К. Современные направления в развитии технологических схем подготовки руд к обогащению/Юбогащение руд. — 1975. -№5.-С.9-15

40. Захваткин В.К. О некоторых тенденциях развития подготовки руд к обогащению/Юбогащение руд. 1973. - №4. - С.46-50

41. Зверевич В.В. Влияние условий измельчения на гранулометрический состав продукта шаровых мельниц//Горный журнал. -1951. № 6. - С.34-37

42. Зильбершмидт М.Г., Заворыкина Т.К. Методы анализа структурного состояния горных пород. М.:МГИ, 1989.

43. Егоров B.JI. Обогащение полезных ископаемых. М.: Недра, 1986, -421 с.

44. Иванов В.Ю. «Обоснование параметров магнитно-импульсного способа разупрочнения коренных золотосодержащих руд при их рудоподготовке». Диссер. каид. тех. наук. М., 2009. 137 с.

45. Кармазин В.В., Кармазин В.И. Магнитные, электрические и специальные методы обогащения полезных ископаемых: Учебник для вузов. -Т.1. Магнитные и электрические методы обогащения. М.: Изд-во МГГУ, 2005.-669 с.

46. Кириченко В.В. Энергетическое обоснование эффективности низкочастотного принудительного измельчения//3багачення корисних копалин: Науч.-техн. сб. 1999. -Вып.6 (47). - С. 15-21

47. Колесник В.Г. и др. Влияние СВЧ-обработки на извлечение золота из минерального сырья//Цветные металлы. 2000. - № 8. - С.72-75.

48. Коробской В.К., Абкин Е.Б., Челышкина В.В. Исследование электромагнитных характеристик магнетитовых руд в СВЧ-диапазоне радиоволн//Горный журнал. — 1988. №8. - С.113-116.

49. Котов Ю.А., Месяц Г.А. и др. Комплексная переработка пиритовых отходов горно-обогатительных комбинатов наносекундными импульсными воздействиями: Докл. РАН, 2000. - 372, № 5. - С.654-656.

50. Коузов П. А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пыл ей и измельченных материалов. 2-е изд., перераб. и доп. JL, Химия, 1974.

51. Кузьмин В.А. «Разработка способов разупрочнения фосфоритных руд тепловыми и электромагнитными полями с целью повышения эффективности их измельчения». Диссер. канд. тех. наук. М., 1980.

52. Лешков В.Г., Бельченко Е.Л., Гузман Б.В. Золото Российских недр. — М.: АО «ЭКОС»,2000. 628 с.

53. Лунин В.Д. и др. Модель процесса микроволнового воздействия на упорный золотосодержащий концентрат//Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых (Новосибирск). 1997. - №4. - С.89-94.

54. Митрофанов С.И., Барский Л.А., Самыгин В.Д. Исследование полезных ископаемых на обогатимость. М.: Недра, 1974.

55. Методы минералогических исследований. Справочник. Под ред. А.И. Гинзбуга. М.: Недра, 1985.

56. Нистратов В.Ф. Долголаптев А.В., Образцов А.П. Изменение прочностных свойств руд в переменных электромагнитных полях высокой интенсивности//Горный информационно-аналитический бюллетень. 2000. -№ Ю. - С60-64.

57. Нистратов В.Ф. Долголаптев А.В., Образцов А.П. Перспективы создания новой технологии переработки углей. Научные сообщения Национального научного центра горного производства — Института горного дела им. А.А. Скочинского, 333. 2007.

58. Нистратов В.Ф. Долголаптев А.В., Образцов А.П. Возможные технологии разрушения массива горных пород. Научные сообщения

59. Национального научного центра горного производства — Института горного дела им. А.А. Скочинского, 334, 2008.

60. Нистратов В.Ф., Будаев С.С, Мартинцов С.М. Микроволновая обработка углей в технологиях их обогащения//Горный журнал. — 2009. №2. -С77-80.

61. Новик Г.Я., Зильбершмидт М.Г. Управление свойствами пород в процессах горного производства. М.: Недра, 1994. 224 с.

62. Окадзаки К. Технология керамических диэлектриков. Энергия, М.: 1976. 336 с.

63. Определение мощности, потребляемой шаровой мельницей на движение шаровой загрузки/Юбогащение руд черных металлов. М.: Недра, 1973. -Вып.2.-С.177-178

64. Остапенко П.Е. Обогащение железных руд. М.: Недра, 1977

65. Отчет о НИР. Тема: «Разработка техники и технологии магнитно-импульсной обработки железной руды с целью ее разупрочнения перед измельчением». Морит Р.Е. МГГУ 1998 год.

66. Панин В.Е., Лихачев В.А., Гриняев Ю.В. Структурные уровни деформации твердых тел. — Новосибирск: Наука, 1985.

67. Пивняк Г.Г., Вайсберг Л.А., Кириченко В.И., Пилов П.И., Кириченко В.В. Измельчение. Энергетика и технология: Учебное пособие для вузов. М.: Издательский Дом «Руда и Металлы», 2007 - 296 с.

68. Ивняк Г.Г., Кириченко B.I. Ресурсозбереження та штенсифжащя процес1в подр1бнення. Дншропетровськ: НГА Украши, 2001. - 163 с.

69. Разумов К.А. Закономерности измельчения в шаровых мельницах. Материалы VIII Международного конгресса по обогащению полезных ископаемых. — М.: 1969. Т. 1

70. Разумов К.А. Влияние на производительность мельницы эффективности работы классификаторы и заполнения мельницы пульпой. В кН.: Сборник научных трудов института Механобр «Обогащение полезных ископаемых». М., Металлургиздат, 1952. Вып.1.-С.25-38

71. Разумов К.А., Перов В.А., Зверевич В.В. Новое управление кинетики измельчения и анализ работы мельницы в замкнутом цикле. Изв.вузов. Цветная металлургия, 1969. - № 3. - С.3-15

72. Ревнивцев В.И., Гапонов Г.В., Загорский Л.П. и др. Селективное разрушение минералов. М: Недра, 1988. - 256 с.

73. Ревнивцев В.И. Современные направления совершенствования развития рудоподготовки. Совершенствование рудоподготовки, Ленинград, 1980.-С.З-7.

74. Ревнивцев В.И. Задачи научно-исследовательских и опытно-конструкторских организаций по совершенствованию рудоподготовки/Юбогащение руд. 1977. - №6 (134). - С.4-7.

75. Роже Гийо Проблемы измельчения материалов и ее развитие. М.: Стройиздат. — 1964.

76. Смольяков А.Р. Получение высококачественного железорудного сырья с применением сепарации во вращающемся магнитном поле для качественной металлургии. /Дисс. к.т.н. /АН СССР, Инст. металлургии им. А.А. Байкова.-М., 1981.

77. Справочник по обогащению руд. В 4-х книгах. М.: Недра, 1984.

78. Справочник по обогащению руд черных металлов. М.: Недра. - 612с.

79. Справочник. Технологическая оценка минерального сырья. В 4-х книгах/Под ред. акад. П.Е. Остапенко -М.: Недра, 1990-1991.

80. Таггарт А.Ф. Основы обогащения. М.: Металлургиздат, 1957

81. Тангаев И.А. Энергоемкость процессов добычи и переработки полезных ископаемых. — М.: Недра, 1986. 231 с.

82. Тангаев И.А. О показателях энергоемкости разрушения горных пород. В кн.: Технология открытой разработки месторождений полезных ископаемых. — Тр. Фрунзенского политехнического института, 1979. -Вып. 112.

83. Троицкий В.В. Обогащение нерудных строительных материалов. — Л.: Стройиздат, 1986.

84. Ходаков Г.С. Физика измельчения. М.: Наука, 1972.

85. Чантурия В.А., Бунин И.Ж., Ковалев А.Т. Механизмы дезинтеграции минеральных сред при воздействии мощных электромагнитных импульсов//Известия АН. Серия «Физическая». 2004. -№5. - С.629-631.

86. Чантурия В.А. Перспективы устойчивого развития горноперерабатывающей индустрии России//Горный журнал. 2007. - №2.-С.2-9.

87. Чантурия В.А., Бунин И.Ж., Ковалев А.Т. Механизмы дезинтеграции минеральных сред при воздействии мощных электромагнитных импульсов//Известия АН. Серия «Физическая». 2004. -№ 5. - С.629-631.

88. Чантурия В.А. Современные проблемы обогащения минерального сырья в России//Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1999. - №3. - С.107-121.; Обогащение руд. - 2000. - №6. - С.3-8.

89. Чантурия В.А. и др. Вскрытие упорных золотосодержащих руд при воздействии мощных электромагнитных импульсов. Доклады РАН, 1999, 366, №5,680-683.

90. Чантурия В.А., Авдохин В.М., Краснов Г.Д. и др. Обогащение полезных ископаемых//В сб.: Горные науки. Освоение и сохранение недр Земли / РАН, АГН, РАЕН, МИА; Под ред. акад. К.Н. Трубецкого. М.: Изд-во АГН, 1997. — С.385-473

91. Шинкоренко С.Ф. Технология измельчения руд черных металлов. — М.: Недра, 1982,-213 с.

92. Шинкоренко С.Ф., Белецкий Е.П., Ширяев А.А. и др. Справочник по обогащению руд черных металлов. М.: Недра, 1980. — 528 с.

93. Шпейзман В.В., Жога J1.B. Кинетика разрушения поликристаллической сегнетокерамики в механических и электрическом полях. Физика твердого тела, 2005, том 47. Вып.5. - С.843-849.

94. Явтушенко О.В., Коробской В.К. Исследование воздействия СВЧ-энергии на некоторые горные породы. Сб. "Механика и разрушение горных пород", ч. 4. Киев, 1976. С. 142-144

95. Bond F.C. Crushing and grinding calculations. Brit. Chem. Eng., 1960. -P.378-385, P.543-548.

96. McGill S.L., Walkiewicz J.W., Smyres G.A. The effects of power level on the microwave heating of selected chemicals and minerals. Proc. Materials Res. Soc. Symp. Microwave Processing Materials, Reno, 1988. P.247-253.

97. Haque K.E. Microwave irradiation pretreatment of a refractory gold concentrate. Proc. of the Internet. Symposium on gold metallurgy. Winnipeg, Canada, 1987. P.327-339.

98. Walkiewicz J.W., Clark A.E., McGill S.L. Microwave-assisted grinding. IEEE Trans, on Industry Appl. 1991. - № 2. - P.239-243.

Информация о работе

Азимов, Ойбек Ахмадович
кандидата технических наук
Москва, 2009
ВАК 25.00.13

Диссертация

Повышение эффективности дезинтеграции минерального сырья с использованием магнитно-импульсной обработки - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы