Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка метода пневматического обогащения углей в нелинейных всасывающих воздушных потоках

ВАК РФ 25.00.13, Обогащение полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Разработка метода пневматического обогащения углей в нелинейных всасывающих воздушных потоках"

На правах рукописи

884614966 « -—

Адов Вячеслав Александрович

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ОБОГАЩЕНИЯ УГЛЕЙ В НЕЛИНЕЙНЫХ ВСАСЫВАЮЩИХ ВОЗДУШНЫХ ПОТОКАХ

Специальность 25.00.13 - "Обогащение полезных ископаемых"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

-2 ДЕК 2010

Москва 2010

004614966

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Московский государственный горный университет» (МГГУ)

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Морозов Валерий Валентинович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Линев Борис Иванович;

кандидат технических наук, доцент Шехирев Дмитрий Витальевич

Ведущая организация ОАО "СИБНИИУГЛЕОБОГАЩЕНИЕ"

(г. Прокопьевск, Кемеровской обл.)

Защита состоится " 9 " декабря 2010 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.128.08 при Московском государственном горном университете по адресу: 119991, ГСП-1, Ленинский проспект, 6

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГГУ Автореферат разослан " 9 " ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Шек Валерий Михайлович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Развитие угольных районов Сибири требует все более широкого использования эффективных методов обогащения. При этом значительные отрицательные температуры в местах разработки угольных месторождений требуют применения сухих методов, в частности пневматической сепарации. Перспективным путем повышения эффективности обогащения углей является применение принципиально новых методов вакуумно-пневматической сепарации, характеризующихся формированием и использованием для разделения угля и породы всасывающего воздушного потока.

Решение задачи повышения эффективности вакуумно-пневматического обогащения труднообогатимых углей возможно на основе применения нелинейных по скорости и направлению воздушных потоков, обеспечивающих максимальное использование различий в плотности разделяемых фракций. Основной научной задачей, решаемой при совершенствовании процессов вакуумно-пневматической сепарации, является установление закономерностей разделения угля и породных материалов в неоднородных по скорости и направлению воздушных потоках и их использование для определения рациональных параметров процесса.

Методической основой для разработки эффективного метода пневматического разделения минеральных фракций являются принципы математического и физического моделирования движения кусков фракций различной плотности, крупности и формы при варьировании параметров рабочей зоны сепараторов и характеристик воздушных потоков.

Цель работы. Установление закономерностей разделения угля и породных минералов в неоднородных по скорости и направлению всасывающих воздушных потоках и их использование для повышения эффективности процесса вакуумно-пневматической сепарации.

Идея работы. Использование для процесса сепарации нелинейного всасывающего воздушного потока, обеспечивающего интенсивное взвешивание и удаление из обогащаемого материала крупных кусков угля, характеризующихся одинаковой «гидравлической» крупностью с кусками породных фракций.

Методы исследований. В работе использованы методы: математического моделирования траекторий движения зерен; тензометрического измерения скоростей воздушных потоков и сил лобового сопротивления; морфологического анализа формы зерен; лабораторных и полупромышленных исследований процесса пневматической сепарации; математической обработки эксперимента.

Научные положения, разработанные соискателем, и их новизна

1. Разработана математическая модель процесса пневматической сепарации в неоднородном по скорости и направлению воздушном потоке, устанавливающая траектории движения и продолжительность нахождения в рабочей зоне сепаратора

зерен различного размера и плотности. Впервые показано, что причиной снижения технологических показателей вакуумно-пневматической сепарации труднообогатимых углей является увеличение в 2,5-4 раза времени пребывания в рабочей зоне промпродуктовых фракций, затрудняющих процесс разделения и транспортирования фракций угля и породы.

2. Впервые установлено, что процесс сепарации в неоднородном по скорости и направлению всасывающем воздушном потоке при подаче исходного материала по плоской сетчатой поверхности характеризуется повышенной эффективностью разделения по плотности за счет увеличения на 7-15% скорости воздушного потока и силы лобового сопротивления крупных кусков угля относительно «равнопадаемых» кусков породы увеличивающимся по скорости потоком воздуха.

3. Научно обоснованы параметры конструкции вакуумно-пневматического сепаратора, сопло которого выполнено с поперечным щелевидным сечением шириной от 2,5 до 4 размеров максимального куска в исходном питании, а питающий транспортер выполнен в виде плоской сетчатой поверхности, за счет чего обеспечивается формирование в пространстве между соплом и транспортером нелинейного всасывающего воздушного потока с возрастающей в вертикальном направлении скоростью.

4. Предложен и обоснован новый параметр неоднор одности формы угля, характеризующий влияние фактора формы зерен на показатели пневматического обогащения, рассчитываемый как сумма массовых долей фракции кусков угля с формой, близкой к сферичной, и фракции породных минералов с угловатой формой. Разработанный параметр использован для уточненного расчета границ крупности обогащаемых классов.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждаются удовлетворительной сходимостью расчетных и экспериментально измеренных значений параметров и показателей сепарации (коэффициент детерминированности 1Ч2=0,85-0,99), соответствием результатов моделирования, лабораторных и опытно-промышленных испытаний, положительными результатами внедрения разработок в производство.

Научное значение заключается в установлении закономерностей разделения угля и породных минералов в нелинейном всасывающем воздушном потоке в процессе вакуумно-пневматической сепарации.

Практическое значение состоит в разработке усовершенствованной конструкции вакуумно-пневматического сепаратора и методики расчета границ крупности обогащаемых классов, обеспечивающих повышение эффективности процесса обогащения углей.

Реализация результатов работы. Разработанная конструкция вакуумно-пневматического сепаратора и методика расчета границ крупности обогащаемых классов испытаны и внедрены на разрезе «Бунгурский-Северный» с ожидаемым

экономическим эффектом 6,21 млн. рублей в год за счет снижения зольности угольных концентратов на 0,9% и снижения потерь горючей массы на 0,6%.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных симпозиумах «Неделя горняка» (Москва, МГГУ, 2008-2009), на международных научно-практических конференциях «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья» (Екатеринбург, УГГА, 2009-2010), Международном конгрессе обогатителей стран СНГ (Москва, МИСиС, 2009), семинарах кафедры "Обогащение полезных ископаемых" (МГГУ, 2008-2010).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 5-ти работах, в т.ч. 3-х - из перечня ВАК.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка использованной литературы из 116 наименований, содержит 38 рисунков и 14 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Применение пневматической сепарации для обогащения углей позволяет достичь качественных показателей, сравнимых с результатами обогащения в водной среде. Однако при переработке труднообогатимых углей наблюдается снижение технологических показателей процесса. Это обусловлено тем, что в процессе пневматической сепарации при увеличении массовой доли промпродуктовых фракций затрудняются процессы сегрегации и транспортирования разделяемых фракций угля и породных минералов.

Для повышения эффективности обогащения угля было выбрано направление, предполагающее моделирование, исследование и совершенствование аэродинамического режима пневматической сепарации, обеспечивающее разработку эффективных технологических режимов. Значительный вклад в разработку методов математического моделирования и исследования процессов гравитационного обогащения внесли В.М. Авдохин, М.Д. Барский, Н.Г Бедрань, Б.В. Кизельвапьтер, В.А. Кинариевский, Б.И. Линев, А.Г. Лопатин. П.В. Лященко, А.Р. Молявко, В.В. Морозов, О.П. Паршин, В.И. Ревнивцев, H.A. Самылин, Т.Г. Фоменко, В.Н Шохин и другие отечественные и зарубежные ученые.

1. Моделирование разделения зерен различной плотности и крупности в неоднородном воздушном потоке

Процесс моделирования предполагает получение количественных зависимостей ускорения] скорости и пути, пройденного зерном, от времени, размера и плотности зерен, скорости потока воздуха и скорости подачи зерен разделяемых минералов в рабочее пространство. Исходное взаиморасположение структурных элементов модели и обозначение параметров приведено на рис. 1.

Рис. 1. Схема движения зерен при разделении в нелинейном воздушном потоке с боковой разгрузкой: 1 - сопло; 2 - патрубок разгрузки; 3 - сетчатый конвейер; 4 - траектория движения легкого зерна; 5 - траектория движения тяжелого зерна; hn -ширина воздушного потока; Vx- скорость частиц в направлении оси X; Vy -скорость частицы в направлении оси У; Vn - скорость воздушного потока

Последовательность расчета траекторий движения зерен в воздушном потоке включала несколько стадий (рис.2).

Исходными данными являлись скорости движения частицы \/худна входе в воздушный поток, задаваемые скоростью движения транспортера, и векторное поле скоростей воздушного потока V„ = f(x,y,z) во всем объеме рабочей зоны сепаратора.

Рабочая зона сепаратора математически была представлена в виде совокупности ячеек, внутри каждой из которых скорость и направление воздушного потока принимались постоянными (VX|y,z = const.). Скорости потока воздуха в каждой ячейке рассчитывались как средневзвешенные значения относительно скоростей воздуха для перекрестных близлежащих "реперных" точек сетки опробования рабочего пространства.

В процессе моделирования рассчитывались ускорения (ах, ау, az), скорости, приобретаемые зерном (Vx, Vy, Vz), и пройденные расстояния (Sx, Sy, Sz.) за интервал времени Дт его пребывания в воздушном потоке. Полученные данные позволяют определить новую координату зерна, в которой оно будет находиться, после того как преодолеет расстояние Sx, Sy S2 через время Ах. Новой координате положения

зерна соответствует определенная ячейка рабочей зоны с заданными значениями скоростей воздушного потока.

При расчетах определяются вероятность и изменение скорости движения зерен при столкновениях со стенкой сопла, а также вероятность выхода зерна из рабочей зоны через разгрузочное отверстие. В последнем случае работа алгоритма заканчивается и фиксируется траектория, время пребывания и другие параметры движения зерна в зоне разделения.

Рис. 2. Последовательность расчетных операций при определении траекторий движения зерен в воздушном потоке

Скорость движения зерен в заданный момент времени определяется как сумма скорости зерна в предыдущий момент времени и ускорения (а,) зерна за промежуток времени Лт между текущим и предыдущим моментами (¡, ¡+1):

Ум = У,+ а1*Ат, (1)

где а/ р1 - сила лобового сопротивления, т - масса зерна.

Ускорение движения частицы под действием воздушного потока (ах) в вертикальном направлении определяется отношением разности силы тяжести (1ч,ж=те) и силы сопротивления среды (Рсопр= хргяг2Уп 2) к массе зерна (т):

ах = (mg - XPrtT2V„ 2)/m, (2)

где x - коэффициент формы; pr - плотность газа (для воздуха - 1,3 кг/мЗ); г -радиус частицы; Vx - скорость по оси X (по вертикали).

Ускорение зерна под действием воздушного потока по горизонтали (по оси У или Z) рассчитывается по зависимости

а,.2 = (XPr*r2(V„- Vy,2) 2)/m = K(V„- Vy,2)2. (3)

В ячейке с координатами {X,Y,Z} на зерно действует воздушный поток, характеризующийся вектором скорости {Vx, Vy, Vz}. За момент времени Дт зерно пролетает путь, длина которого рассчитывается по уравнениям

+ £ аа*Ьт7- = г + ^ а(/Дг2; = VJlt + Y, «* * Лг\ (4)

где aix = g - KV2„; a¡y = KV2y; aiz = KV32 - среднее ускорение (торможение) в i-том интервале пребывания зерна в потоке; Дт - продолжительность интервала времени. При практических расчетах было сделано допущение о возможности рассмотрения движение зерен только в плоскости координат Х-У, что обусловлено экспериментально установленным незначительным перемещением в поперечном направлении (по координате Z).

Существенное влияние на траектории движения зерен и время их пребывания в рабочей зоне оказывают столкновения со стенками сопла. Изменение вектора скорости зерна при ударе о вертикальную стенку определяется зависимостями

V,.i+i = KB*VX,¡; V,ti+I = Vy.¡, ■ (5)

где Ka - коэффициент восстановления.

Изменение скорости зерна при ударе о наклонную стенку определялось с использованием зависимостей

Vx+1 = V1+, * Cos ai+! ; vy+, = V!+, * Sin ai+b (6)

We Vi+1 = V((K.*Vm)2+Vr.2) ; ai+, = arctg (K»*Vni / Vti); V,.(+l = KB*Vnill; Vt,¡+! = Vt.¡;

vni = Vy (cos Pi /cos a¡), VTi = Vx (sin P¡ /sin a¡), p¡ = a¡ - 0t.

Экспериментальные измерения скоростей воздушного потока проводились с использованием тензометрического датчика «Veloport 20». Результаты измерений, представленные на рис.3, показывают характерную для воздушных потоков в воздухопроводах профилограмму скоростей с замедлением в пристенных областях.

При моделировании учитывалось возрастание относительной скорости воздуха в участках со стесненным режимом падения.

О 10 20 30 40 расстояние, см

50 60

Рис.3. Профилограмма скоростей воздуха во входном отверстии сопла в средине (1) и на краю (2) рабочей зоны

Результаты моделирования, представленные на рис. 4 в виде расчетных траекторий движения зерен крупностью 4 - 10 мм при средней скорости воздушного потока 8 м/с, показывают, что практически все зерна соударяются со стенкой сопла. Из представленных данных видно, что зерна крупностью от 4 до 8 мм выносятся в разгрузочное окно максимально при одном "соударении со стенками сопла. Зерна крупностью 9 и 10 мм после первого соударения возвращаются в зону разделения и выносятся в разфузочное окно после 3-4 соударений со стенками сопла.

120

* Г

Рис. 4. Траектории движения зерен угля в восходящем воздушном потоке в рабочей зоне вакуумно-пневматического сепаратора.

Крупность зерен:

1 - 4 мм; 2-5 мм; 3-6 мм; 4 - 7 мм; 5 - 8 мм; 6-9 мм; 7 - 10 мм

Таким образом, зерна легкой фракции, граничные по аэродинамической крупности с крупностью разделения, испытывают многократные соударения со стенками сопла, что значительно увеличивает время их пребывания в рабочей зоне сепаратора. Если расчетная «средняя» продолжительность пребывания зерна крупности 4 мм составляет 0,42 с, то расчетная средняя продолжительность пребывания зерен угля крупности 9 -10 мм составляет 2,88 - 3,55 с. Это означает, что в средней части рабочей зоны происходит накапливание зерен «граничной» крупности, которые движутся по траекториям, пересекающим направление движения угля, что вносит нарушение в процесс сепарации.

Результаты звукометрического анализа подтвердили теоретические выводы и показали, что зерна угля крупностью 9 - 10 мм испытывают в среднем 2,9-3,6 соударений со стенками сопла, после чего выносятся в зону разгрузки.

2. Исследования процесса сепарации в нелинейном по скорости и направлению всасывающем воздушном потоке

Задача предотвращения столкновения витающих зерен «граничной» крупности с зернами легкой фракции в рабочей зоне сепаратора может быть решена переносом зоны сепарации в неоднородный по скорости и направлению воздуха всасывающий поток, формируемый в пространстве между нижней кромкой сепаратора и сетчатым конвейером (рис.5). Для формирования нелинейного всасывающего воздушного - потока со значительным градиентом скорости необходимо выполнение входного отверстия сопла сепаратора в виде узкой щели или отверстия, сравнимых с размером кусков обогащаемого материала.

Рис. 5. Схема взаимодействия воздушного потока с кусками угля и породы одинаковой гидравлической крупности, расположенными на сетчатой поверхности: 1 - сопло; 2 - сетчатая поверхность, 3 -модельные зерна угля и породы; Ц^ - расстояние до сопла; -расстояние до оси сопла; \Zi.2 - скорость воздушного потока; Бс - ширина сопла

Результаты измерений показали, что скорость потока воздуха в зоне меяеду щелевидным соплом сепаратора и сетчатой поверхностью увеличивается по мере приближения к соплу сепаратора (рис.6). Характерно, что чем уже всасывающая щель, тем выше градиент скорости воздушного потока в вертикальном направлении.

Рис.6. Экспериментальные зависимости скорости потока воздуха от расстояния до среза сопла: 1 - на оси отверстия; 2 - на расстоянии 25 мм от оси; 3 - на расстоянии 50 мм от оси; 4 - на расстоянии 100 мм от оси; 5 -на расстоянии 200 мм от оси (на границе сопла)

Для установления закономерностей сепарации в нелинейном воздушном потоке исследовали поведение имитаторов угля размером от 12,5 до 50 мм и породы размером от 6,85 до 27,4 мм (плотность угля составляет 1450 кг/м3, плотность породы - 2650 кг/м3, коэффициент равнопадаемости - 1,828). Ширина щели сопла изменялась от 50 до 400 мм.

В нелинейном воздушном потоке скорость воздуха, давящего на зерна, лежащие на общей перфорированной поверхности, зависит от их размера (рис.6). Так, на геометрической оси сепаратора (Б 1,2 = 0) скорость воздуха на уровне сетчатой поверхности составляет 10,3 м/с (при ширине сопла 400 мм), а на уровне геометрического центра зерна (куска) куска угля диаметром 50 мм (11 = 100-25 = 75 мм) составляет 12,1 м/с (рис.7). Скорость воздуха на уровне геометрического центра куска породы диаметром 27,4 мм (1-2 = 100 - 13,7 = 86,3 мм) составит 11,4 м/с (рис.6). Относительная разность скоростей составляет 6,3%. При сужении сопла разность скоростей на уровне геометрического центра кусков угля и породы возрастает и достигает при ширине сопла 100 мм 12,8%.

Для кусков меньшего размера закономерность увеличения разности скоростей воздушного потока при уменьшении ширины сопла сохраняется. При этом основным фактором, определяющим различие скоростей воздуха на уровне центров образцов угля и породы, является отношение ширины сопла к диаметру кусков.

Экспериментальная установка для проверки результатов теоретических расчетов была оснащена датчиком скорости воздушного потока «Veloport-20» и измерителем силы лобового сопротивления образцов в воздушном потоке, созданном на основе измерительных весов «Sima Scale 200x0.01» с возможностью фиксации растягивающих усилий (рис.7).

Рис.7. Схема приспособления для измерения силы лобового сопротивления образца при различных его расположениях: А и В - в нижней и средней части сопла; Б - на сетке; 1 - сопло; 2 - весы; 3 -образец; 4 - решетка; 5 - тросик; 6 - нить; 7 - грузик; 8 - противовес

Для проведения эксперимента были использованы образцы с одинаковой расчетной скоростью свободного падения в воздушной среде.

Испытуемый образец лежал на сетчатой поверхности и соединялся с весами при помощи тросика (рис. 7Б). Увеличение скорости потока воздуха и, соответственно, силы лобового сопротивления приводило в определенный момент к превышению взвешивающей силы над силой тяжести. Для «равнопадаемых» тел предполагается, что момент равенства сил тяжести и лобового сопротивления должен наступить при одинаковый скорости воздушного потока. Отличие в скоростях воздушного потока, при которых будет достигаться взвешивание «равнопадаемых» кусков угля и породы, будет свидетельствовать о влиянии фактора различной высоты положения кусков разного размера на эффективную скорость воздушного потока и, соответственно, на силу лобового сопротивления воздушному потоку.

Результаты измерений (рис.8) подтвердили теоретически предсказанную закономерность и показали, что для имитатора угля момент равенства сил тяжести и лобового сопротивления наступает при скорости потока воздуха (\/п = 12,0 м/с), на 13,8% меньшей, чем для равнопадаемого ему имитатора породы (\/п = 13,9 м/с). Относительная разность скоростей потока воздуха удовлетворительно согласуется с расчетной оценкой (12,8%).

Скорость воздуха, м/с

Рис.8. Расчетные (1,2) и экспериментальные (3,4) зависимости взвешивающих сил (равнодействующих сил лобового сопротивления и сил тяжести) «равнопадаемых» сферических образцов: 1,3 - угля (диаметр 25 мм, плотность 1450 кг/м3); 2,4 - породы (диаметр 13,7 мм, плотность 2650 кг/м3)

Уменьшение абсолютных размеров зерен снижает эффект усиления сепарационных свойств в неоднородном воздушном потоке (при сохранении неизменной ширины сопла). Так, результаты измерений показали, что для образца угля крупностью 12,5 мм момент равенства сил тяжести и лобового сопротивления имеет место при скорости воздуха на 3,5% меньшей, чем для образца породы диаметром 6,85 мм.

Для мелких фракций углей повышение эффективности сепарации может быть достигнуто уменьшением ширины сопла (в направлении движения материала).

Для проверки результатов теоретических расчетов и экспериментальных исследований был сконструирован аппарат с подвижной стенкой сопла, позволяющей изменять ширину сопла в направлении движения материала в широком диапазоне значений (от 10 до 200 мм). В результате проведенных исследований было показано, что наилучшие показатели обогащения угля достигаются при ширине сопла от 2,5 до 4,0 от диаметра максимального куска в

обогащаемом классе.

Полученные результаты позволяют сделать вывод, что при подаче исходного материала по плоской сетчатой поверхности в нелинейный по скорости всасывающий воздушный поток, формируемый щелевидным соплом, процесс пневматической сепарации характеризуется увеличением взвешивающей силы для кусков угля относительно «равнопадаемых» кусков породы, что служит основанием для повышения эффективности сепарации.

3. Разработка параметра неоднородности формы и методики расчета границ крупности обогащаемого класса

Важным условием достижения высокой эффективности процесса пневматической сепарации является обоснованное определение границ обогащаемых классов. Результаты исследования процесса вакуумно-пневматической сепарации показали, что важным параметром угля, определяющим показатели обогащения, является форма кусков и зерен угля и породы. Поэтому дальнейшим этапом разработки технологии пневматического обогащения было установление закономерностей влияния формы на аэродинамические свойства разделяемых фракций.

Измерения силы лобового сопротивления образцов угля и породы проводились на экспериментальной установке (рис.7В) при скорости воздуха, соответствующей промышленным условиям. Расчет коэффициента формы осуществлялся отнесением силы лобового сопротивления образца к силе лобового сопротивления сферы равного объема. Результаты измерений показали значительную вариабельность отклонения формы исследованных образцов от сферической (табл. 1).

Таблица 1.

Результаты измерений силы лобового сопротивления и коэффициента формы для

геометрически правильных образцов и природных кусков угля и породы

№ Описание образца Скорость воздуха, м/с Сила лобового сопротивления, Н Коэффициент формы динамический

1 Сфера (шар) 15 .143 1

2 Куб 15 156,3 1,25

3 Тетраэдр 15 187,4 1,5

4 Плоская призма с соотношением сторон 1:1:0,3 (пластина) 15 210 1,68

5 Вытянутая призма с соотношением сторон 1:1:4 (игольчатая) 15 219 1,9

6 Куски угля, фракция 20-25 мм 15 180 1,1-2,0 1,44

7 Куски породы, фракция 20-25 мм 15 186,3 1,1-2,1 1,49

Результаты анализа кривых распределения показали, что для фракций угля и породы исследованных проб наблюдаются похожие типы распределения, близкие к нормальному (рис 9, А,Б). Для породных кусков наблюдается сдвиг максимума на кривой распределения и среднего значения коэффициента лобового сопротивления в сторону больших значений. Характерно, что для труднообогатимого угля наблюдается больший коэффициент вариации значений коэффициента лобового сопротивления (1,53) чем для среднеобогатимого угля(1,47).

Рис. 9. Характеристики распределения кусков угля (1) и породы (2) по значениям их коэффициентов формы (несферичности): А -среднеобогатимый уголь; Б - труднообогатимый уголь.

Для ускоренного определения коэффициента формы (несферичности) в промышленных условиях предложено использовать упрощенный способ, предполагающий визиометрический анализ изображений кусков обогащаемого угля.

Начальной операцией является отбор представительной пробы путем усреднения и сокращения узкого класса крупности, например -25 + 20 мм. Второй операцией является фракционный анализ угля с получением фракции концентрата (р 2 1600 кг/м3), промпродукта (1600 <р<2000 кг/м3) и породы (р>2000 кг/м3).

Третьей операцией является визиометрический морфологический анализ изображений отдельных кусков с получением характеристик их формы. Согласно методике измеряются диаметры описывающей и вписанной окружностей относительно контура образца (рис. 10А) или поперечное и продольное распространение контура образца в прямоугольном шаблоне (рис. 10Б). Несферичность образцов (коэффициент формы КФ5) рассчитывается как отношение

площади описывающей окружности = яО-|2/4) к площади вписанной окружности (52=п0221Л, рис.ЮА)

КФ5 = 31/82, (7)

или (коэффициент формы КФд) как отношение продольного линейного размера (Ат) к поперечному линейному размеру (А2) (рис.1 ОБ).

КФа=А1/А2. (8)

Рис.10, фотофафическое изображение и схема визиометрической оценки морфологических коэффициентов формы куска угля: А: 1,2 - описывающая и вписанная в контур образца окружность; 3,4 -диаметры описывающей и вписанной в контур образца окружностей;

Б: 1,2 - продольная и поперечная границы шаблона; 3,4 - поперечный и продольный размеры зерна

Результаты сравнения коэффициентов детерминированности зависимостей связей динамического и геометрического коэффициентов формы для исследованных образцов фракции 20-25 мм угля и породы шахт «Алардинская» и «Кушеяковская» показали, что динамический коэффициент формы (КФд) более тесно связан с коэффициентом формы КФэ (И2 - 0,98), рассчитанным по уравнению 7, чем с коэффициентом формы КФд (Я2 = 0,96), рассчитанным по уравнению 8 (таблица 2).

В качестве параметра, определяющего степень влияния формы зерен на показатели пневматического обогащения был предложен расчетный параметр неоднородности формы (РР):

Рр= Ру-о.2+ Рп+о.2 (9)

где Ру-о,2 - массовая доля кусков угля (легкой фракции) со сниженным более чем на 20% (относительно среднего) коэффициентом формы кусков во фракции;

Рп+о.2 - массовая доля кусков породы (тяжелой фракции) с повышенным более чем на 20% (относительно среднего) коэффициентом формы кусков во фракции.

Таблица 2.

Аналитические зависимости динамического коэффициента формы (У) от геометрических коэффициентов формы {Х,2).

№№ Уравнение связи Коэффициент детерминированности (Ч2

Для фракции угля

1 У = -0.085Х + 0.816Х + 0,319 0,98

2 У =-0.06322 + 0,712 + 0,418 0,96

Для породной фракции

3 У = 0,041Х'г + 0.124Х + 0,885 0,98

4 У = 0,04132^ + 0,1012 + 0,902 0,96

Х- КФ3 ; 2 - КФА

Обоснованность выбора параметра неоднородности формы РР обусловлена тем, что к взаимному загрязнению угля и породы приводит округлая форма кусков угля и угловатая форма кусков породы. Выбор одинакового интервала варьирования коэффициента формы для зерен угля и породы (20%) обусловлен близкими вероятностными характеристиками распределения коэффициента формы.

Исходя из установленного факта наличия весьма тесной связи между динамическими и геометрическими коэффициентами формы (1Ч2 = 0,96-0,98, табл.2), для расчета параметра неоднородности формы угля Рр в уравнении 9 целесообразно использовать результаты измерений геометрических коэффициентов формы кусков КФз.

Адекватность параметра неоднородности формы Рр иллюстрируется данными на рис.11, показывающими, что результаты пневматической сепарации промышленных углей тесно коррелируют с разработанным параметром. Так, зависимости зольности концентрата и выхода породной фракции от параметра Рр описывается для фракции +25 - -50 мм степенными функциями второго порядка при значении коэффициента детерминированности 0,83.

Предложенный параметр неоднородности формы Рр целесообразно использовать при выборе граничных значений крупности обогащаемого класса. Отношение размеров максимального зерна к минимальному (К^) в обогащаемом классе рассчитывается как функция критерия равнопадаемости (Кр) и относительного коэффициента формы (Кф):

Кс, = Кр/Кф, (10)

где Кф= (100+Рр)/100.

10 20 30

Значения критерия РР

Рис.11. Зависимости зольности концентрата (1) и выхода породы (2) от критерия неоднородности формы РР для угля шахт «Алардинская», «Кушеяковская», «Восточная» и разреза «Бунгурский-Северный»

Для пневматической сепарации в нелинейном всасывающем потоке следует учесть влияние фактора увеличения эффективности разделения по плотности (К„), заключающегося в увеличении разности скоростей падения условно «равнопадаемых» зерен угля и породных минералов:

Кь=К„.Кр/Кф (10')

Результаты расчета Кй для ряда исследованных углей, представленные в табл. 3, показывают, что для процесса вакуумно - пневматической сепарации (ВПС) во всасывающем нелинейном воздушном потоке за счет влияния увеличения всасывающей силы для крупных кусков (зерен) можно обогащать более широкие классы крупности исходного угля.

Таблица 3.

Результаты расчета и оценки соотношения размеров максимального зерна к минимальному в обогащаемом классе (Ка)

№ № Характеристика угля Коэф-т равнопад., Кр Критерий формы, Кф Коэфф.увел. подъ.силы Кн Соотнош. Кс для ВПС

1 Класс +25 -50 мм шахты Алардинская 1,82 1,12 1,15 1,87

2 Класс +25 -50 мм шахты Кушеяковская 1,80 1,12 1,15 1,87

3 Класс +25 -50 мм разреза Бунгурский 1,82 1,10 1,15 1,87

4 Класс +25 -50 мм шахты «Восточная» 1,75 1,22 1,15 1,64

Из таблицы 3 также следует, что для обогащения углей с существенно измененной формой породных минералов необходимо формировать относительно более узкие классы крупности. Так, для труднообогатимого угля шахты «Восточная» приемлемые результаты обогащения могут быть получены при делении исходного угля на относительно более узкие классы крупности, чем для углей шахт «Алардинская», «Кушеякоская» и разреза «Бунгурский - Северный».

Разработка и испытания опытно-промышленного сепаратора для вакуумно-пневматического обогащения угля

Опытно-промышленный аппарат для вакуумно-пневматического обогащения углей (рис.12) в нелинейном всасывающем воздушном потоке принципиально отличался формой сопла, выполненного с входным отверстием в виде щели, расположенной поперек направления движения обогащаемого угля. Ширина щели в направлении движения материала составляла от 3 до 4 размеров максимального куска обогащаемого класса (для класса +25 -50 мм ширина 150 - 200 мм), а расстоянием между сеткой и кромкой сопла составляло два размера максимального куска (100 мм). Производительность сепаратора «ПВС-1» в период испытаний поддерживалась на уровне 50 т/ч, что близко к производительности промышленного аппарата «Сепаир» (100 т/ч).

Рис.12. Полупромышленная установка «ПВС-1» для обогащения углей вакуумно-пневматическим способом: 1 - сетчатый конвейер; 2 - приемник продуктовой фракции; 3 - сопло; 4 - приемник угольного концентрата; 5 -шнековый разгрузчик; 6 - циклонный улавливатель; 7 - воздуходувка

При работе сепаратора исходный материал заданной крупности подавался на сетчатый конвейер 1 (рис.12) под сопло 3, где из материала отделяли легкие

фракции угля. Породная фракция разгружалась в приемник 2. Поднятая воздушным потоком фракция угля выделялась в осадительной камере 4, откуда выгружалась разгрузчиком 5. Воздух обеспыливался в циклоне 6 и направлялся воздуходувкой 7 через фильтры в атмосферу. При необходимости получения качественного концентрата угольный концентрат и породная фракция перечищались на установке ПВС -1 с получением двух концентратов, промпродукта и отвальных хвостов.

Для оценки эффективности разработанного аппарата были проведены сравнительные испытания на рядовом угле разреза «Бунгурский-Северный» по классам крупности +14 - -26, +26 - -50 мм. Результаты опытной эксплуатации показали возможность обогащения угля разреза «Бунгурский-Северный» с получением металлургического концентрата (9,4% зольности), энергетического концентрата (зольность 24,5%), промпродукта и отвальных хвостов при извлечении горючей массы 94,6% (табл. 4). Полученные показатели показывают снижение зольности концентратов на 0,9% и увеличение выхода отвального продукта на 0,65% при росте извлечения горючей массы в концентрат на 0,6%.

Таблица 4.

Технологические показатели обогащения угля разреза «Бунгурский-Северный» на сепараторах «Сепаир» и «ПВС-1»

Продукты обогащения Выход, % Зольность, % Извлечение горючей массы, %

Сепаир ПВС-1 Сепаир ПВС-1 Сепаир ПВС-1

Концентрат 1 53,66 53,25 10,3 9,4 65,04 65,2

Концентрат 2 23,26 23,52 25,2 24,5 23,51 24,0

Промпродукт 9,57 8,25 46,8 39,6 6,88 6,73

Отвальный продукт 14,33 14,98 76,4 79,9 4,57 4,07

Итого 100,0 100,0 26,01 26,01 100,0 100,0

Результаты опытно-промышленных испытаний показали также возможность обогащения угля шахты «Кушеяковская» с получением металлургического концентрата, энергетического концентрата, промпродукта и отвальных хвостов со снижением потерь горючей массы на 0,7% и снижением зольности концентратов на 1,2%.

Эффективность разработанного сепаратора и обоснованность выбора интервалов крупности обогащаемого класса схемы подтверждаются уменьшенными потерями горючей массы с отвальным продуктом (на 0,6 - 0,7%) и сниженной зольностью концентратов (на 0,9-1,2%). Полученные результаты показывают, что применение усовершенствованного метода пневматической сепарации в

нелинейном всасывающем воздушном потоке позволяет решить задачу повышения эффективности обогащения углей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи разработки метода пневматического обогащения углей в нелинейных всасывающих воздушных потоках, обеспечивающего снижение зольности угольных концентратов и потерь угля с отходами обогащения.

Основные выводы заключаются в следующем:

1. Разработана методика моделирования и расчета показателей процесса пневматической сепарации в нелинейном по скорости и направлению воздушном потоке, устанавливающая для зерен различного размера и плотности траектории движения продолжительность их нахождения в рабочей зоне сепаратора.

2. Показано, что причиной снижения технологических показателей при вакуумно-пневматической сепарации труднообогатамых углей является накапливание и витание в рабочей зоне промпродуктовых фракций промежуточной гидравлической крупности, затрудняющих процесс разделения и транспортирования легкой фракции в приемник угольного концентрата.

3. Установлено, что процесс вакуумно-пневматической сепарации при его протекании во всасываемом нелинейном воздушном потоке при подаче исходного материала по плоской сетчатой поверхности характеризуется повышенной эффективностью разделения по плотности за счет более интенсивного (на 7-14%) втягивания крупных кусков угля относительно равнопадаемых кусков породных минералов увеличивающимся по скорости потоком воздуха.

4. Разработана усовершенствованная конструкция вакуумно-пневматического сепаратора, сопло которого имеет входное отверстие щелевидной формы с шириной от 2,5 до 4 диаметров максимальных кусков в исходном питании, обеспечивающая формирование в рабочей зоне между сетчатой поверхностью и соплом нелинейного воздушного потока с высоким градиентом скорости, чем обеспечивается эффективное разделение фракций угля и породы и разгрузка обогащенного угольного концентрата.

5. Предложен новый параметр неоднородности формы зерен, характеризующий обогатимость угля способом пневматической сепарации, рассчитываемый как сумма массовых долей фракции кусков угля с формой, близкой к сферичной и фракции породных минералов с угловатой формой. Разработанный параметр использован для расчета коэффициента формы в методике расчета границ крупности обогащаемых классов.

6. Разработанный вакуумно-пневматический сепаратор с нелинейным

всасывающим потоком и методика расчета границ крупности обогащаемых классов испытаны и внедрены на разрезе «Бунгурский-Северный» с ожидаемым экономическим эффектом 6,21 млн. рублей в год за счет снижения зольности угольных концентратов на 0,9% и снижения потерь горючей массы на 0,6%.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих

печатных трудах:

1. Морозов В.В., Пестряк И.В. Адов В.А. Моделирование и оптимизация процесса пневматической сепарации в нелинейном потоке II Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - OB №14. - С.531-543.

2. Кузьмин A.B., Бойко Д.Ю., Адов В.А. Разработка комбинированной технологии сухого обогащения угля II Горный информационно-аналитический бюллетень. -2009. - OB №15.-С.507-516.

3. Адов В.А., Морозов В.В. Разработка и применение критерия формы для оценки обогатимости угля пневматическим способом // Горный информационно-аналитический бюллетень. -2010. - №5. -С. 244-250.

4. Бойко Д.Ю., Адов В.А. Исследование процесса пневматического обогащения углей шахты «Восточная» // Материалы международной конференции «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья». - Екатеринбург (21-24 апреля 2009 г.). - Екатеринбург, 2009. - С.193-196.

5. Адов В.А., Морозов В.В. Исследование особенностей аэродинамического режима процесса вакуумно-пневматической сепарации // Материалы международной конференции «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья». - Екатеринбург (13-17 апреля 2010 г.). - Екатеринбург, 2009. - С.24-28.

Вклад автора в работы, выполненные в соавторстве, состоял в разработке методик исследований, организации и непосредственном участии в выполнении исследований, анап изе и обобщении результатов, в разработке рекомендаций и промышленном внедрении.

Подписано в печать 02.11.2010 Формат 60x90/16 Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ

ОИУП МГГУ. Ленинский просп., 6

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Адов, Вячеслав Александрович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОЦЕССОВ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ОБОГАЩЕНИЯ УГЛЕЙ

1.1. Аэромеханика сепарационных процессов в воздушной разделяющей среде

1.2. Способы и оборудование для пневматической сепарации

1.3. Применение'пневматической сепарации при обогащении углей

1.4. Обогащение углей способом вакуумно-пневматической сепарации

Выводы к главе

ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СЕПАРАЦИИ

2. 1. Общий алгоритм методики моделирования

2.2. Методики измерений параметров аэродинамического режима

2.2.1. Конструкция лабораторного пневматического сепаратора

2.2.2. Измерение скорости воздуха в рабочей зоне сепаратора

2.2.3. Измерение силы лобового сопротивления в воздушном потоке

2.3. Методика исследований фракционного состава и обогатимости углей гравитационными методами

Выводы к главе

ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СЕПАРАЦИИ В НЕЛИНЕЙНОМ ПОТОКЕ

3.1. Разработка математической модели процесса пневматической сепарации в неоднородном воздушном потоке

3.2. Измерение параметров и моделирование аэродинамического режима процесса пневматической сепарации в неоднородном воздушном потоке

3.3. Расчет траекторий движения зерен в рабочей зоне сепаратора

3.4. Оптимизация формы сопла вакуумно-пневматического сепаратора

Выводы к главе

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВАКУУМНО-ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СЕПАРАЦИИ В НЕЛИНЕЙНОМ ВСАСЫВАЮЩЕМ ПОТОКЕ

4.1. Закономерности сепарации во всасывающем нелинейном потоке

4.2. Исследования влияния формы куска на его аэродинамические характеристики и разработка критерия для оценки обогатимости

4.3. Разработка методики определения ширины обогащаемого класса углей с использованием критерия формы

Выводы к главе

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА И ИСПЫТАНИЯ СПОСОБА И АППАРАТА ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СЕПАРАЦИИ В НЕЛИНЕЙНОМ ВСАСЫВАЮЩЕМ ПОТОКЕ

5.1. Разработка конструкции усовершенствованного вакуумно-пневматического сепаратора с нелинейным потоком

5.2. Разработка технологической схемы и режима вакуумнопневматической сепарации в нелинейном потоке

5.3. Испытания опытно-промышленной конструкции сепаратора на пробе углей углях шахт «Алардинская» и «Кушеяковкская»

5.4. Испытания промышленной конструкции сепаратора на углях разреза «Бунгурский-Северный»

Выводы к главе

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка метода пневматического обогащения углей в нелинейных всасывающих воздушных потоках"

Развитие технологии сухого обогащения углей является актуальной задачей в первую очередь для угольных районов Сибири и Якутии, где существует дефицит технологической воды и неблагоприятные климатические условия. В ряду «сухих» технологий главное место занимает способ пневматического обогащения, вообще не предполагающий использования технологической воды и устойчиво работающий при значительных отрицательных температурах. Перспективным путем повышения эффективности пневматического обогащения является применение способов вакуумно-пневматической сепарации, доказавших свою эффективность на различных типах углей. Принципиально важной для распространения данного способа задачей является совершенствование способов и аппаратов вакуумно-пневматической сепарации, обеспечивающее эффективную переработку угля трудной обогатимости.

Решение задачи повышения эффективности вакуумно-пневматического обогащения труднообогатимых углей возможно на основе применения нелинейных по скорости и направлению воздушных потоков, обеспечивающих максимальное использование различий в плотности разделяемых фракций.

Основной научной задачей при оптимизации процессов вакуумно-пневматической сепарации является установление закономерностей разделения угля и породных материалов отличающейся формы в неоднородных по скорости и направлению воздушных потоках, и их использование для определения оптимальной конструкции аппаратов и параметров процесса.

Методической основой для оптимизации режимов разделения минеральных фракций в процессах вакуумно-пневматической сепарации являются принципы и методы математического и физического моделирования движения фракций кусков различной плотности, крупности и формы при варьировании параметров рабочей зоны сепараторов и характеристик воздушных потоков.

Цель работы. Установление закономерностей разделения угля и породных минералов в неоднородных по скорости и направлению всасывающих воздушных потоках и их использование для повышения эффективности процесса вакуумно-пневматической сепарации.

Идея работы. Использование для процесса сепарации нелинейного всасывающего воздушного потока, обеспечивающих интенсивное взвешивание и удаление из обогащаемого материала крупных кусков угля, характеризующихся одинаковой «гидравлической» крупностью с кусками породных фракций.

Методы исследований. В работе использованы методы: математического моделирования траекторий движения зерен; тензометрического измерения скоростей воздушных потоков и сил лобового сопротивления; морфологического анализа формы зерен; лабораторных и полупромышленных исследований процесса пневматической сепарации; математической обработки эксперимента.

Научные положения, разработанные соискателем, и их новизна

1. Разработана математическая модель процесса пневматической сепарации в неоднородном по скорости и направлению воздушном потоке, устанавливающая траектории движения и продолжительность нахождения в рабочей зоне сепаратора зерен различного размера и плотности. Впервые показано, что причиной снижения технологических показателей вакуумно-пневматической сепарации труднообогатимых углей является увеличение в 2,5-4 раза времени пребывания в рабочей зоне промпродуктовых фракций, затрудняющих процесс разделения и транспортирования фракций угля и породы.

2. Впервые установлено, что процесс сепарации в неоднородном по скорости и направлению всасывающем воздушном потоке при подаче исходного материала по плоской сетчатой поверхности характеризуется повышенной эффективностью разделения по плотности за счет увеличения на 7-15% скорости воздушного потока и силы лобового сопротивления крупных кусков угля относительно «равнопадаемых» кусков породы увеличивающимся по скорости потоком воздуха.

3. Научно обоснованы параметры конструкции вакуумно-пневматического сепаратора, сопло которого выполнено с поперечным щелевидным сечением шириной от 2,5 до 4 размеров максимального куска в исходном питании, а питающий транспортер выполнен в виде плоской сетчатой поверхности, за счет чего обеспечивается формирование в пространстве между соплом и транспортером нелинейного всасывающего воздушного потока с возрастающей в вертикальном направлении скоростью.

4. Предложен и обоснован новый параметр неоднородности формы угля, характеризующий влияние фактора формы зерен на показатели пневматического обогащения, рассчитываемый как сумма массовых долей фракции кусков угля с формой, близкой к сферичной, и фракции породных минералов с угловатой формой. Разработанный параметр использован для уточненного расчета границ крупности обогащаемых классов.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждаются удовлетворительной сходимостью расчетных и экспериментально измеренных значений параметров и показателей сепарации (коэффициент Ы2=0,85-0,99), соответствием результатов моделирования, лабораторных и опытно-промышленных испытаний, положительными результатами внедрения разработок в производство.

Научное значение заключается в установлении закономерностей разделения угля и породных минералов во всасывающем нелинейном воздушном потоке в процессе вакуумно-пневматической сепарации.

Практическое значение состоит в разработке усовершенствованной конструкции вакуумно-пневматического сепаратора и методики расчета границ крупности обогащаемых классов, обеспечивающих повышение эффективности процесса обогащения углей.

Реализация результатов работы. Разработанная конструкция вакуумно-пневматического сепаратора и методика расчета границ крупности обогащаемых классов испытаны и внедрены на разрезе «Бунгурский-Северный» с ожидаемым экономическим эффектом 6,21 млн. рублей в год за счет снижения зольности угольных концентратов на 0,9% и снижения потерь горючей массы на 0,6%.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных симпозиумах «Неделя горняка» (Москва, МГГУ, 2008-2009), на международных научно-практических конференциях «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья» (Екатеринбург, УГГА, 2008-2009), Международном конгрессе обогатителей стран СНГ (Москва, МИСиС, 2009), семинарах кафедры "Обогащение полезных ископаемых" (МГГУ, 2008-2009).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 5-ти работах, в т.ч. в 3-х - из перечня ВАК.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка использованной литературы из 116 наименований, содержит 38 рисунков и 14 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Обогащение полезных ископаемых", Адов, Вячеслав Александрович

Основные выводы заключаются в следующем:

1. Разработана методика моделирования и расчета показателей процесса пневматической сепарации в нелинейном по скорости и направлению воздушном потоке, устанавливающая для зерен различного размера и плотности траектории движения продолжительность их нахождения в рабочей зоне сепаратора.

2. Показано, что причиной снижения технологических показателей при вакуумно-пневматической сепарации труднообогатимых углей является накапливание и витание в рабочей зоне промпродуктовых фракций промежуточной гидравлической крупности, затрудняющих процесс разделения и транспортирования легкой фракции в приемник угольного концентрата.

3. Установлено, что процесс вакуумно-пневматической сепарации при его протекании во всасываемом нелинейном воздушном потоке при подаче исходного материала по плоской сетчатой поверхности характеризуется повышенной эффективностью разделения по плотности за счет более интенсивного (на 7-14%) втягивания крупных кусков угля относительно равнопадаемых кусков породных минералов увеличивающимся по скорости потоком воздуха.

4. Разработана усовершенствованная конструкция вакуумно-пневматического сепаратора, сопло которого имеет входное отверстие щелевидной формы с шириной от 2,5 до 4 диаметров максимальных кусков в исходном питании, обеспечивающая формирование в рабочей зоне между сетчатой поверхностью и соплом нелинейного воздушного потока с высоким градиентом скорости, чем обеспечивается эффективное разделение фракций угля и породы и разгрузка обогащенного угольного концентрата.

5. Предложен новый параметр неоднородности формы зерен, характеризующий обогатимость угля способом пневматической сепарации, рассчитываемый как сумма массовых долей фракции кусков угля с формой, близкой к сферичной и фракции породных минералов с угловатой формой. Разработанный параметр использован для расчета коэффициента формы в методике расчета границ крупности обогащаемых классов.

6. Разработанный вакуумно-пневматический сепаратор с нелинейным всасывающим потоком и методика расчета границ крупности обогащаемых классов испытаны и внедрены на разрезе «Бунгурский-Северный» с ожидаемым экономическим эффектом 6,21 млн. рублей в год за счет снижения зольности угольных концентратов на 0,9% и снижения потерь горючей массы на 0,6%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи разработки метода пневматического обогащения углей в нелинейных всасывающих воздушных потоках, обеспечивающего снижение зольности угольных концентратов и потерь угля с отходами обогащения.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Адов, Вячеслав Александрович, Москва

1. Авдохин В.М., Морозов В.В., Кузьмин A.B., Бойко Д.Ю., Калина A.B. Вакуумно-пневматическая сепарация труднообогатимых углей // Горный журнал. -2008. №12. -С.56 - 60.

2. Авдохин В.М., Морозов В.В., Бойко Д.Ю., Кузьмин A.B. Современные методы обогащения углей методом пневматической сепарации // Збагачення користних копалин, 34(75), 2008. С.132-140.

3. Адов В.А., Морозов В.В. Разработка и применение критерия формы для оценки обогатимости угля пневматическим способом // Горный информационно-аналитический бюллетень, 2010, №5. с.

4. Адов В.А., Морозов В.В. Исследование особенностей аэродинамического режима процесса вакуумно-пневматической сепарации // Материалы международной конференцию Екатеринбург, 13-17 апреля 2010 г., с.24-28.

5. Антипенко Л.А. Оборудование для обогащения угля // Новокузнецк. 2008. -153 с.

6. Антипенко Л.А. Проблемы развития обогащения углей // Горный информационно-аналитический бюллетень, отдельный выпуск №14 «Обогащение полезных ископаемых» -1, 2009 г. С. 534-548.

7. Антипенко Л.А Определение, учет и контроль потерь угля при обогащении // Уголь. 2010, № 1. - С.72-75.

8. Арцлер A.C., Протасов С.И. Угли Кузбасса: Происхождение, качество, использование: в 2 т. —Кемерово: Кузбасский госуниверситет. -1999. -576 с.

9. Барский М. Д. Фракционирование порошков. Недра, Москва, 1980

10. Бедрань Н.Г. Обогащение углей. М: Недра. -1988. -435 с.

11. Бедрань Н.Г. Машины для обогащения полезных ископаемых: Учеб. пособие для вузов. -Киев -Донецк: Вища школа, Головное изд-во, 1980.416 с.

12. Берт Р. О. при участии Миллза К. Технология гравитационного обогащения; Пер. с англ. Е. Д. Бачевой, / М. Недра. 1990. -574 с.

13. Бесов Б. Д. Тенденции развития пневматического обогащения углей в СССР // Уголь, 1989, №11. -С. 18-20.

14. Бесов Б. Д. Аппаратчик пневматического обогащения углей: Справ, пособие для рабочих / М. Недра. 1988. - 75 с.

15. Богданов B.C., Логачев И.Н., Дмитриенко В.Г. Особенности движения воздуха в центробежном сепараторе // Вестник БГТУ. -2005. -№11. С.141-144.

16. Бобриков В.В. Давыдов М.В., Молчанов А.Е. Состояние и новые направления развития техники и технологии обогащения на углеобогатительных фабриках // обзорная информация. М.: ЦНИИЭуголь, 1992. -43 с.

17. Бочаров В.А., Игнаткина В.А. Технология обогащения полезных ископаемых. Том 2. М.:РиМ. -2007. -375 с.

18. Вертиков А.Л., Казаков А.Т. Состояние и перспектива развития углеобогащения в Кузбассе // Перспективные направления научных исследований по развитию обогащения углей. Люберцы, ИОТТ. 1990. -С. 82-88.

19. Гайниева Г.Р., Никитин Л.Д. Обогатимость рядовых углей и эффективность их обогащения в угольных смесях ОАО Зап. Сибирский комбинат // Уголь, 2006. -№11. С.68-71.

20. Гальперин В.И. Воздушная классификация сыпучих материалов. Москва. -2006. 88 с.

21. Глембоцкая Т. В. Возникновение и развитие гравитационных методов обогащения полезных ископаемых / Отв. ред. Г. Д. Краснов; АН СССР, Ин-т пробл. комплекс, освоения недр. М.: Наука, 1991. -253 с.

22. Глущенко И. М. Теоретические основы технологии . твердых горючих ископаемых // Учебное пособие для ВУЗов. Киев.: Высшая школа. - 1980. - С. 60 - 201.

23. Говоров A.B. Каскадные и комбинированные процессы фракционирования сыпучих материалов / автореф. дисс. соиск. к.т.н. Свердловск. 1987. - 24 с.

24. Голубев Ю.Ф. Основы теоретической механики. М.: МГУ, 2000. -312 с.

25. Графо-аналитические методы оценки работы гравитационных аппаратов / Навроцки Е., Заремба С. А. Пер. с польского, М.: Недра. -1980. -253 с.

26. Гройсман С. И. Технология обогащения углей. Учебник для техникумов. -М.: Недра, 1987. 358 с.

27. Дебердеев И. X., Линев Б. И., Сазыкин Г. П. Повышение эффективности углеобогатительных фабрик в условиях изменчивости сырьевой базы // Обогащение руд. -2001. -№6. С.67-71.

28. Демченко И.И., Буткин В.Д., Косолапов А.И. Ресурсосберегающие и экологичные технологии обеспечения качества углепродукции. -М.: изд. Пресс. -2006. -344 с.

29. Дженкинсон Д.Е. Обогащение мелких углей достижения и возможности // Технология минерального сырья на перепутье. Проблемы и перспективы. Под ред. Б.А.Уилса, Р.В.Барлея. -1992. -С.57-63.

30. Зозуля И.И., Назимко Е.И., Самойлик Г.В., Смирнов В.А. Проектирование углеобогатительных фабрик: Учеб. пособие. К.: УМК ВО, 1992.- 284 с.

31. Золотко A.A., Будаев С.С. Состояние добычи и обогащения углей в КНР //Научно-технический вестник ИОТТ,1992, №2. -С.103-114.

32. Исследования процесса гравитационного обогащения рядовых углей шахты «Кушеяковская» и шахты «Алардинская» методом пневматической сепарации. Отчет о НИР // ООО» НИИ «Комплексные проблемы обогащения минералов», Новокузнецк, 2008 г. -32 с.

33. Исследование обогащения высокозольного угля мелких классов Артемовского и Тавричанского месторождений на пневматическом сепараторе. Закл. отчет // ИОТТ, Люберцы, 1982. 86 с.

34. Калабухов М.Л., Романова Д.Ф. Анализ технологии и техникипневматического обогащения угля // Кокс и химия. -2001. -№4. -С.14-17.

35. Келль М.Н., Рыбаков В.В. Гравитационные процессы обогащения полезных ископаемых. Лаб. практикум /- СПб: ЛГИ, 1991.- 85 с.

36. Кленин В.Г. Состояние и перспективы углеобогащения в России // Уголь, 1994, №8. =С.41-43.

37. Коткин А. М., Ямпольский М. И. Анализ технико-экономической эффективности обогащения угля / М.: ЦНИЭИ Уголь. — 1983. С. 23 - 28.

38. Кривощеков В. И. Кинетический подход к выводу уравнений движения двухфазной среды в сепарационных аппаратах // Обогащение руд. -2001. -№6. С.96-99.

39. Кузьмин A.B., Морозов В.В. Обогащение углей шахты Эрчим-Тхан методом пневматической сепарации // Горный информационно-аналитический бюллетень. -№11. -2008. -С.191-198.

40. Кузьмин A.B., Бойко Д.Ю., Адов В.А. Разработка комбинированной технологии сухого обогащения угля // Горный информационно-аналитический бюллетень, отдельный выпуск №15 «Обогащение полезных ископаемых» 2, 2009 г. -С.507-516.

41. Лященко П.В. Гравитационные методы обогащения. (Мокрые процессы и воздушное обогащение). Учебное пособие. JI.-M. Государственное объединенное научно-техническое изд-во. -1935. -447с.

42. Малышев Ю.Н. Современное состояние угольной промышленности России // Горная промышленность России на рубеже 20-21 веков. Изд. ИГД им. A.A. Скочинского, 1994. -С. 23-33.

43. Мельников A.B., Фогелев В.А. Воздушные классификаторы MELF // Тезисы конгресса обогатителей стран СНГ, М., МИСИС. -2005. С.278-279.

44. Меринов H. Ф. Теория падения минеральных частиц в средах разделения и методы расчета. Учеб. пособие / Екатеринбург, Урал. гос. горно-геол. акад. -2002. 67 с.

45. Линев Б.И., Б.И., Будаев С.С., Мартинцов С.М. Разработка нетрадиционных технологий облагораживания угольной продукции // Горный информационно-аналитический бюллетень, отдельный выпуск №14 «Обогащение полезных ископаемых» -1, 2009 г. С. 376-386.

46. Линев Б.И., Бобриков В.В. Приоритетные направления создания углеобогатительного оборудования нового поколения // Горные машины и автоматика. 2004. - № 4. -с. 4-7.

47. Линев Б.И. Дебердеев И.Х., Давыдов М.В. Современное состояние и основные направления развития техники и технологии глубокого обогащения угля // Горный журнал. -2007, №2. -С.23-29.

48. Лукина К.И., Шилаев В.П., Якушкин В.П. Процессы и основное оборудование для обогащения полезных ископаемых. М: МГОУ. -2006. - 185 с.

49. Малышев Ю. Н. Чантурия Е. Л. Проектирование обогатительных фабрик, ч.1. Учебник для ВУЗов. 490 с.

50. Марголин И. 3. Обогащение углей и неметаллических ископаемых в тяжёлых суспензиях. М.Недра. - 1961. - 347 с.

51. Меринов Н.Ф. Закономерности движения минеральных зерен в гравитационном поле // Обогащение руд, 2006. -№11. С.24-29.

52. Миронов К.В. Справочник геолога угольщика. М.: Недра. - 1982. -256 с.

53. Мозолькова A.B. Перспективные технологии освоения угольных месторождений // Материалы 2-й междунар. конференции «Стратегия развития минерально сырьевого комплекса в 21 веке». Москва, РУДН, 2006. - С. 135 - 136.

54. Молчанов А.Е., Молявко А.Р. Доброхотова И.А. Техника и технология тяжелосредного обогащения угля. / Ообзорная информация . -М: ЦНИИЭуголь, 1992. 49с.

55. Молявко А. Р., Кинареевский В. А., Миллер Э. В. Техника и технология противоточного гравитационного обогащения угля / М. ЦНИЭИУголь. 1979. - 48 с.

56. Молявко А. Р. Комплексное обогащение и использование углей / Обзор ЦНИИЭУголь. -М.: ЦНИИЭУголь., 1974. -87 с.

57. Морозов В.В., Пестряк И.В. Адов В.А. Моделирование и оптимизация процесса пневматической сепарации в нелинейном потоке // Горный информационно-аналитический бюллетень, отдельный выпуск №14 «Обогащение полезных ископаемых» -1, 2009 г. С. 531-543.

58. Новые подходы к стандартизации методов оценки качества углей в системе технического регулирования. Каталог-справочник // Сост.: Головин Г.С., Авгушевич И.В., Броновиц Т.М. -М.: Н ТК « Трек», 2007.288 с.

59. Обогащение угля и переработка топлив // Под ред. Филиппова Б. С. М.: Недра. - 1975. - т. 25. - вып.З . - С. 23 - 29.

60. Обогащение угля и переработка топлив //Под ред. Филиппова Б. С .М.: Недра. 1975. - т. 26. -вып.1. - С. 12 - 15.

61. Обогащение угля. Справочник / под. Ред. Благова И.С., Коткина А.М., Зарубина Л.С., 2-е изд. -М.: Недра. 1984. - 614 с.

62. Освоить технологию сухого обогащения подмосковных углей на ОФ шахт Владимирская и Бельковская. Закл. отчет / ИОТТ, Люберцы, 1981. -112 с.

63. Остащенко Б.А. Гравитационное обогащение энергетических углей. // Коми науч. центр УрО РАН, вып. 115. -Сыктывкар, 1997. 23 с.

64. Оттли Д. Гравитационное обогащение в современной переработке минералов // Технология минерального сырья на перепутье. Проблемы и перспективы. Под ред. Б.А.Уилса, Р.В.Барлея.-1992. СЛ 12-117.

65. Паршин О.П. Исследование процесса обогащения на пневматических сепараторах // Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н., ИГИ, 1969. -32 с.

66. Паршин О.П. Оценка эффективности гравитационных процессов обогащения угля // Рефер. науч. -тех. сборник «Обогащение и брикетирование угля». -М.: Недра, №7. -1977. С.56 - 58.

67. Пожидаев В.Ф. Научные основы оценки обогащаемости каменного угля и создания ресурсосберегающей технологии его переработки: Автореф. дис. д-ра техн. наук: 05.15.08 // Нац. Г1рн. акад. Украины. Д., 2001. - 28 с.

68. Потураев В.Н., Волошин А.И., Пономарев Б.В. Вибрационно-пневматическое транспортирование сыпучих материалов. К.: Наукова думка, 1989. - 248 с.

69. Разработать новую технологию обогащения подмосковных углей пневматическим методом на ОФ ш. Владимирская. -Закл. отчет / ИОТТ, Люберцы, 1982. 156 с.

70. Рожков В.А., Лукьяненко А.Ф. Современная техника и технология углеподготовки / Перспективные направления научных исследований. -Сб.трудов ИОТТ. -1990. -С.13-18.

71. Сазыкин Г.П., Синеокий Б.А., Баканова Н.В. Обогащение энергетических углей устойчивый вектор // Уголь. -2008, №2. -С.8-10.

72. Самылин Н. А., Золотко А. А., Починок В. В. Отсадка. М.: Недра, 1976. -320 с.

73. Самылин Н. А., Золотко А. А. Оборудование и машины для обогащения углей методом отсадки // Обогащение руд, 1978. -С.34-39.

74. Святец И. Е. Технологическое использование бурых углей. М.: Недра. - 1985 г. - С. 63 - 68.

75. Секисов Г. В., Ковалев А. А., Киякбаева У. М. Технологические основы минералоподготовки // М.: Наука, РАН, Дальневост. отд-ние, Инт горн. дела. -1993. 142 с.

76. Смолдырев А.Е. Расчет параметров пневматического транспорта / Сб. науч.тр. "Движение гидро- и аэросмесей горных пород в трубах" -М.: Недра, 1963. С. 83-90.

77. Справочник по обогащению углей // под. ред Благова И.С., Коткина Л.М., Зарубина Л.С. -М.: Недра. -1984. -614 с.

78. Техника и технология обогащения углей. Справочное руководство // Беловолов В.В., Бочков Ю.Н., Давыдов М.В. и др. Под ред. Чантурия В.А. и Молявко А.Р. М.: изд. РАН. -1995. - 622 с.

79. Томилин В.Б., Хайдакин В.И., Корнеева В.Н. Перспективное оборудование и технология обогащения угля // Уголь. -2005. №12.-С.58-61.

80. Топливо твердое. Ситовый метод определения гранулометрического состава. ГОСТ 2093-82 (СТ СЭВ 2614-80). Издание официальное. ГК СССР по стандартам. Москва: Издательство стандартов, 1982. 24 с.

81. Трубецкой К.Н., Чантурия В.А., Краснов Г.Д. Новые направления в повышении результативности обогащения угля для энергетики // Горная промышленность России на рубеже 20-21 веков. -М.: изд. ИГД им. Скочинского. 1995. - С.91-100.

82. Угли бурые, каменные, антрацит, горючие сланцы и угольные брикеты. Методы отбора и обработки проб для лабораторных испытаний. ГОСТ 10742-71 (СТ СЭВ 752-77). Издание официальное. ГК СССР по стандартам. Москва: Издательство стандартов, 1986. 20 с.

83. Угли бурые, каменные, антрацит и сланцы горючие. Метод определения зольности. ГОСТ 11022-75 (СТ СЭВ 1461-78). Издание официальное. ГК СССР по стандартам. Москва: Издательство стандартов, 1986. 6 с.

84. Угли бурые, каменные, антрацит и горючие сланцы. Метод фракционного анализа. ГОСТ 4790-80. Издание официальное. ГК СССР по стандартам. Москва: Издательство стандартов, 1980. 20 с.

85. Удовицкий В.И. Основы проектирования и расчета схем гравитационных процессов обогащения каменных углей. Кемерово: Кузбассвузиздат, -1998.

86. Удовицкий В. И. Моделирование подготовительных и основных процессов переработки каменных углей. Кемерово:

87. Фоменко Т.Г., Бутовецкий B.C., Погарцева Е.М. Технология обогащения углей. Справ, пособие. 2-е изд., перер. и доп. -М.: Недра. -1985. -367 с.

88. Чантурия В.А., Беседин Е.Г., Башлыкова Т.В. Использование компьютерного анализа изображений для прогнозной оценки глубокого обогащения высокосернистых углей // Уголь. 1995. -N11

89. Чернышов Ю.А., Шварц С.Г., Данилов С.Н. Свойства продуктов обогащения углей разной степени метаморфизма // Уголь Украины, 1986. -№3. -С.45-48.

90. Шепелев И.А. Аэродинамика воздушных потоков в помещении. -М.:Стройиздат. -1978. -145 с.

91. Шехирев Д. В., Туробова О. Н. Модель расслоения смеси минералов различной плотности в стесненных условиях и ее экспериментальная проверка // Цветные металлы. 2009. - № 4. - С. 31-34

92. Шохин В.Н., Лопатин А.Г. Гравитационные методы обогащения: Учеб. для вузов. Москва: Недра, 1980,- 400 с.

93. Шпирт М.Я., Рубан В.А., Иткин Ю.В. Рациональное использование отходов добычи и обогащения угля. М.: Недра, 1990. — 244с.

94. Штах Э., Маковски М.Т. Петрология углей. М.: Мир. -1978. -556 с.

95. Штейнцайг М.Р. О целесообразности углеобогащения в условиях интенсификации производства на действующих предприятиях России // Уголь. -2007, №10. С. 61-64.

96. Щадов В.М. Комплексная переработка углей и повышение эффективности их использования. М. -2007. -342 с.

97. Щадов В.М. Переработка углей в России в 21-м веке // Уголь. -2007, №8. -С.28-31.

98. Швыдкий B.C., Ярошенко Ю.Г., Гордон Я.М., и др. Механика жидкости и газа. М.: Академкнига, 2003. -342 с.

99. Юровский А.З. Минеральные компоненты твердых горючих ископаемых. М.: Недра. -1968. -214 с.

100. Baychenko A.A., Ivanov G-У., Min R.S. Selective separation of coal slimes / Paper of 11th International Conference on Coal Science, Pittsburgh PA. -2003. P.230-237.

101. Bokany L. Present Situation of Coal Preparation in Hungary / Papers of XV International Coal preparation congress and Exhibition. -Beijing, China. 2006. -China Univ. of Mining and Tech. Press. -Pp.57-58.

102. Fecka P., Vales M., Hlavata M. Coal preparation in Czeh republic // Gosp. Suruv.miner. -2006. -22. №4. C.13-19.

103. Felice, R., Mixing in segregated binary solid liquid fluidized beds // Chem. Eng. Sci. -1993. -48. №5. -Pp. 881-888.

104. Fogelev V. Melnica A. Air fractionation equipment // Russian Mining. -2005, №1. Pp.15-17/

105. Gibilaro, L.G., di Felice, R., Waldram, S.P., Foscolo, U.P., A predictive model for the equilibrium composition and inversion phenomena of binary-solid liquid fluidized beds // Chem. Eng. 1986. Sci. 41 2 , 379-387.

106. Qianpu Wang. Investigation and Simulation of a Cross flow Air Classifier / Department of Technology, Telmark University College Tel-Tek Kjolnes Ring, N-3914 Porsgrunn, Norway, 2000.

107. Jean, R.H., Fan, L.-S., On the criteria of solids layer inversion in a fluidized bed containing a binary mixture of particles // Chem. Eng. Sci. 1986. 41 11, 2811-2821.

108. Juma, A.K., Richardson, J.F., Segregation and mixing in liquid fluidized beds // Chem. Eng. Sci. 1983.38 6 , 955-967.

109. Kolacz J. and Johansen S. T. Comminution and Air Classification / The POSTEC Newsletter No. 20, Norway, 1998.

110. Pruden, B.B., Epstein, N., Stratification by size in particulate fluidization and hindered settling // Chem. Eng. Sci. 1964. 14, 696-700.

111. Tomas J. and Groger T. Multistage Turbulent Aeroseparation of Building Rubble // Aufbereitungs Technik, 4, No 8, 1999. -Pp.29-37.

112. Van Duijn, G., Rietema, K., Segregation of liquid-fluidized solids // Chem. Eng. Sci. 37, 5, 1982. Pp. 727-733.