Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка технологии извлечения слюды из отходов горно-обогатительных и слюдоперерабатывающих предприятий

ВАК РФ 25.00.13, Обогащение полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Разработка технологии извлечения слюды из отходов горно-обогатительных и слюдоперерабатывающих предприятий"

ПЕРФИЛЬЕВА ЮЛИЯ ВЛАДИМИРОВНА

003171038

Разработка технологии извлечения слюды из отходов горно-обогатительных и слюдоперерабатывающих предприятий

Специальность 25.00.13 - Обогащение полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 9 МАП 2СС0

Иркутск - 2008

003171038

Работа выполнена в Иркутском государственном техническом университете

Научный руководитель

Заслуженный деятель науки России, докт технических наук, профессор Байбородин Борис Алексеевич

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Юсупов Талгат Сунгатуллович кандидат технических наук, доцент Малова Марина Васильевна

Ведущая организация

Байкальский институт природопользования С РАН, г Улан-Удэ

Защита состоится «24» июня 2008 г в Ю00 на заседании диссертационного совета Д 212 073 02, при Иркутском государственном техническом университете по адресу 664074, г Иркутсл, ул Лермонтова, 83, конференц-зал

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке при Иркутском государственном техническом университете

Автореферат разослан 20 мая 2008 года

Ученый секретарь диссертационного совета, профессор

ВМ Салов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы исследования обусловлена необходимостью постоянного улучшения качества использования минерально-сырьевых ресурсов на всех стадиях от добычи полезных ископаемых и переработки сырья до выпуска и использования конечной продукции Из огромных объемов добываемого в мире минерального сырья, исчисляемого десятками миллиардов тонн, используется лишь 5-10% Остальное количество представляет собой отходы горнодобывающего и горноперерабатывающего производств, или так называемые техногенные образования Ежегодно на территории России накапливается 3,5 млрд т техногенных отходов. Уровень их использования продолжает оставаться крайне низким, несмотря не то, что утилизация отходов позволила бы на 15-20% расширить сырьевую базу горно-металлургической, угольной и горно-химической промышленности

Сегодня проблеме утилизации отходов горнодобывающего производства уделяется особое внимание, так как использование техногенных минеральных ресурсов является не только одним из резервов обеспечения горнодобывающей промышленности минеральным сырьем, но и важной составной частью государственной политики ресурсосбережения и охраны окружающей среды

В силу вышесказанного, появляется объективная необходимость в разработке максимально возможной безотходной технологии, позволяющей наиболее полно использовать отходы производства

К сожалению, на сегодняшний день нельзя говорить о достаточной степени изученности проблемы по использованию отходов слюдяного производства Производство любого вида продукции из слюды сопровождается наличием определенного количества технологических отходов Среди прочих видов отходов следует выделить подрешетный продукт, обрезки, отходы от расщепленной пульпы, от шлифовки и т д Существенный объем отходов образуется при производстве микалекса Вовлечение этих отходов в переработку позволит решить проблему их утилизации и снизить себестоимость готовой продукции

Перечисленные факторы определили тему настоящего исследования, его актуальность и основные направления работ

Цели задачи исследования. Целью настоящего исследования является разработка максимально возможной безотходной технологии, позволяющей наиболее полно использовать отходы слюдяного производства

В процессе работы в соответствии с намеченной целью автором были поставлены следующие взаимосвязанные задачи

- извлечение слюды мелких классов, и разработка технологии их обогащения,

- качественный и количественный анализ состава отходов слюдяного производства,

- разработка нового композиционного состава для производства микалекса с учетом вовлечения в его состав отходов слюдяного производства,

- комплексное исследование физико-технических параметров микалекса разработанного состава,

- исследование механизма измельчения микалекса и его влияние на физические, механические и электроизоляционные свойства готового продукта,

- оптимизация основных параметров технологического процесса изготовления микалекса и создание на этой основе слюдокерамического электронагревательного прибора,

- испытание нового материала в производственных условиях и внедрение в практику производства.

Объект исследования композиционный состав для производства модифицированного микалекса на основе отходов слюдяного производства и слюдосодержащих сланцев и хвостов флотации горно-обогатительных комбинатов

Научная новизна работы заключается в разработке технологии извлечения слюды из отходов слюдопереработки.

- впервые создана классификация отходов слюдяного производства,

- обосновано применение технологии флотации для получения дополнительного источника сырья при производстве модифицированного микалекса Определены оптимальные флотационные реагенты для мусковитовых сланцев Бирюсинского месторождения, хвостов редкометальной флотации Орловского ГОКа, руды Алданского месторождения,

- впервые исследована кинетика измельчения отходов производства микалекса в молотковой дробилке и шаровой мельнице,

- установлена зависимость между сырьевыми составами для производства модифицированного микалекса и такими технологическими параметрами производства, как температура туннельной печи и время выдержки под горячим прессом,

- оптимизирован технологический процесс изготовления модифицированного микалекса

Результаты, выносимые на защиту:

1 Классификация слюдосодержащих отходов с учетом особенностей их формирования и разработка технологии их переработки

2 Оптимизированный реагентный режим флотации для слюдосодержащих отходов с целью получения дополнительного источника сырья при производстве микалекса

3 Анализ закономерностей измельчения отходов слюдокерамики и обобщенные результаты экспериментов

4 Математическая модель и результаты моделирования процесса изготовления модифицированного микалекса

Методы исследований В работе применяются математические методы моделирования, методы определения удельного объемного и поверхностного электросопротивления, электрической прочности, тангенса угла диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости, водопоглощения и плотности, предела прочности при статическом изгибе

В ходе работы проведен комплекс аналитических исследований с экспериментальной проверкой основных результатов

Практическая значимость работы В результате практического использования выполненных разработок, определены оптимальные режимы и параметры вибро- и пенной сепарации и схемы флотации мусковитовых сланцев Бирюсинского месторождения, руды Алданского месторождения, хвостов флотации редкометальной руды Орловского ГОКа с получением высококачественного слюдяного концентрата

Разработан новый композиционный материал на основе отходов слюдяного производства, позволяющий снизить себестоимость конечного продукта с возможностью утилизации текущих отходов ООО «Нижнеудинской слюдянитовой фабрики» Совершенствование технологии производства, позволяет получить экономический эффект 6020,814 тысяч рублей в год

Апробация работы. Содержание и основные результаты диссертационной работы были представлены, докладывались и обсуждались на Международном совещании «Экологические проблемы и новые технологии комплексной переработки минерального сырья» (Чита, 2002г), II международной конференции, (Польша, Люблин, 2003 г), научно-практической конференции «Современные методы переработки минерального сырья» (Иркутск, 2004г), научно-практической конференции «Технико-экономические проблемы

развития регионов» (Иркутск, 2005г), научно-практической конференции «Развитие химико-металлургических технологий» (Иркутск, 1998г), Конференции «Комплексное освоение минеральных ресурсов Сибири и Дальнего Востока» (Иркутск, 1998г)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 1 монография, 8 научных статей и 15 докладов конференций

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, основных выводов, списка литературы из 97 наименований и приложений Основной текст диссертации составляет 147 страниц, включая 53 таблицы, 30 рисунков

Содержание работы Во введении обоснована актуальность выбранной темы, определены объект и предмет, цель и задачи исследования, раскрываются основные элементы новизны, теоретическая и практическая значимость работы

В первой главе представлен анализ современного состояния и тенденций развития утилизации отходов слюдяной отрасли

Сегодня проблема утилизации отходов горнодобывающего и горноперерабатываю-щего производств чрезвычайно актуальна в силу различных причин С одной стороны, происходит истощение разрабатываемых месторождений, а дальнейшая их разработка требует крупных капитальных вложений В такой ситуации возможно вовлечение в переработку так называемых техногенных образований С другой стороны, особый интерес представляет утилизация текущих отходов производства, позволяющая наиболее рационально извлечь из них ценные компоненты, снижая количество вновь поступающих отходов

Во всем мире насчитывается только несколько десятков месторождений, дающих крупную слюду, в силу этого такая слюда ценится очень дорого и является дефицитным промышленным сырьем Поэтому перспективной является добыча мелкой слюды, заменяющей крупную слюду в различных отраслях промышленности Актуальность переработки мелкоразмерных некондиционных слюд определяется их значительными накопленными объемами (до 80000 т) в шламохранилищах, а также токсичностью складируемых отвальных продуктов Если же говорить об экономической стороне вопроса, то очевидна финансовая выгода, вследствие того, что отходы являются дешевым сырьем

Основная масса добываемых и перерабатываемых сегодня слюд идет на производство электроизоляционных материалов, среди которых следует выделить - слюдяную бумагу, слюдопластоленту, слюдопласт, микалекс, миканит Каждому из этих производств свойственно наличие отходов (от 10 до 40%) Это подрешетный продукт, представляющий собой грубые чешуйки различной формы и размеров, а также отходы от расщепленной пульпы, получаемые при производстве слюдопластовой бумаги Производство слюдопла-ста характеризуется наличием обрезков, технологическим браком Наиболее отходным является производство микалекса - наибольший процент потерь слюды образуется в ходе его шлифовки (30-40%).

Отходы, получаемые в процессе производства микалекса и слюдопласта, по своим характеристикам близки к природным компонентам, поэтому могут быть вторично вовлечены в производство Создание на их основе нового композиционного материала - сложная научно-техническая задача Она может быть решена только после систематического изучения влияния измельчения микалекса и отходов слюдопластового производства, а также условий термообработки на тонкую структуру, фазовый состав, и как следствие этого, на механические и электротехнические характеристики

Проведенный анализ литературы показал, что в настоящее время уделяется недосч точное внимание вопросам утилизации отходов слюдяного производства (как в форме те ногенных образований, так и текущим производственным отходам).

Несмотря на то, что нами предлагается использовать сырьевые компоненты (отход) для композиционных составов для производства микалекса, следует заметить, что нецел сообразно ориентировать микалексовое производство только на потребление текущих о ходов. Несомненно, представляет интерес слюдосодержащее сырье, направляемое в отв лы ряда месторождений.

Во второй главе рассмотрена возможность извлечения слюды из отходов горщ обогатительных и слюдоперерабатывающих предприятий с целью дальнейшего использ< вания в промышленности.

В связи с этим, рекомендовано использование флотационного метода для обогащена мелкоразмерной слюды крупностью -0,5+0,5 мм. Целью данных исследований явилось I только определение оптимальных режимов и параметров вибро и пенной сепарации, но разработка эффективных технологических режимов и схем флотации мусковитовых сла( цев Бирюсинского месторождения, руды Алданского месторождения, хвостов флотаци редкометальной руды Орловского ГОКа с получением высококачественного слюдяног концентрата.

Слюдосодержащее сырье Бирюсинского месторождения дробилось до крупности -3+ мм и обогащалось с применением вибро и пенной сепарации (класс -3+0 мм) и флотаци (класс -1+0 мм). Флотация осуществлялась в машине механического типа объемом 50 см3, навеска 125 г.

Оптимальным реагентным режимом пенно; сепарации, при котором получены высококаче ственные слюдяные концентраты (содержани 82%, извлечение 78%) является следующий расход Флон-2 - 400г/т, Т-80 - 40 мг/л, жидког; стекла - 400 г/т. При оптимальных условия; вибросепарации получен концентрат с содер жанием 93-95%, извлечение при этом составля ет 55-60%.

Для оптимизации флотации с применениек реагентов Флон-2 и Т-80 использовали двух факторное планирование эксперимента. Опыть проводили в кислой и щелочной средах.

Оптимальные режимы флотации слюды таковы: рН=2,9: Флон-2 -500г/т, Т-80 - 16С г/т, при этом извлечение слюды равно 65,86% и качество концентрата 79%; рН=9,8: Флон-2 - 500г/т, Т-80 -160 г/т, при этом извлечение слюды составляет 82,51% и содержание слю ды в концентрате 68,6%.

Реагенты модификаторы вводили в пульпу в виде 0,001% водной суспензии при рас^ ходе 3 г/т одновременно и после катионного собирателя, расход которого был постоянным и равным 500 г/т. Исследования, проведенные в кислой и щелочной (рН-2,9 и рН-9,8) сре^ дах, показали, что независимо от рН среды данные реагенты наиболее эффективны при, подаче их одновременно с реагентом Флон-2. Все исследованные реагенты модификаторы имеют наибольшую активность в кислой среде.

Лучшие результаты получены с реагентом модификатором ВМ-21-85 (извлечение слюды в концентрат составило 91,57%, содержание -70,44%.

Результаты пенной и вибросепарации, флотации мусковитовых сланцев подтвердили

Рис.1. Зависимость показателей флотации мусковита от расхода Флои-2 и Т-80

возможность получения слюдяного концентрата высокого качества, который пригоден для производства микалекса.

Флотация слюды Орловского ГОКа осуществлялась из хвостов редкометальной флотации при загрузке катионного собирателя Флон-2 - 350 г/т в щелочной среде (рН=10) в машине механического типа объемом 750 см3 В качестве депрессора пустой породы используется жидкое стекло при расходе 200 г/т При этом реагентном режиме получен слюдяной концентрат при выходе 19,1%, содержание слюды 63% и извлечение 62,2%

Для оптимизации показателей флотации проводили опыты в щелочной среде (рН=10) Расходы Флон-2 изменялись от 150 г/т до 350 г/т

После двух перечисток получен концентрат высокого качества, удовлетворяющий ГОСТ на молотую слюду-мусковит Данная слюда использована для производства микалекса, из которого изготовлены СКЭНы, обладающие высокими показателями

Флотация флогопита из руды Алданского месторождения проведена с целью получения высококачественного слюдяного концентрата, который может быть использован при производстве молотой слюды - флогопит. Установлено, что лучшие результаты получены при флотации в кислой среде

При этом оптимальные расходы реагентов были следующие H2S04 - 8000 г/т, (рН-4,3-4,5), АНП-14 - 500г/т, Т - 66-40 мг/л С целью изыскания новых реагентных режимов при флотации флогопита был использован новый катионный реагент имидазолин, а также эмульсии реагентов АНП-14 и имидазолина с дизельным топливом Лучшие результаты при флотации флогопита в кислой среде получены с ими-дазолином содержание слюды в концентрате 92,94%, извлечение 58,55%

Данный концентрат использован для производства молотой слюды, пригодной для производства СКЭНов

ООО «Нижнеудинская слюдинитовая фабрика» является базой эксперимента Производственные отходы этой фабрики использованы в качестве исходного компонента для производства модифицированного микалекса Производственные отходы ООО «Нижне-удинской слюдинитовой фабрики» в целом можно разделить на две группы - отходы слюдяного производства (включают 5 видов) и отходы слюдокерамического сырья (включают два вида) (рис 4,5)

Обе группы отходов могут быть использованы в производстве микалекса Отходы после грохочения образуются в процессе производства слюдопластовой бумаги на базе скрапа флогопита Ковдорского месторождения Перед подачей в печь и на выходе из нее скрап подвергается грохочению Подрешетный продукт является отходом и представляет собой грубые чешуйки различной формы и разных размеров Из этих отходов были изготовлены пластины модифицированного микалекса с маркировкой Мф-1

120

п,100

ф £60

с, 01

S "20

.........i

* ¡fy

—♦—1а -»-16 -- 2а 26

250

600 750 Расход г/т

1000

Рис 2 Зависимость показателей флотации флогопита от расхода АНП-14, эмульсин АНП-

Исходная руда мусковит

Исходная руда, флогопит

Агитация 15 мин 3 отмывки Агитация 10 мин, 3 отмывки Т/Ж=1/1

Обесшламливание

Ыа251р5, Н2504, собиратель

Шламы -0,1 мм

Основная флотация

Ыа^^, собиратель

Перечистная флотация

/

Контрольная флотация

Концентрат

Пром продукт перечист- Пром продукт конной флотации трольной флотации

измельчение

слюда

-0,5 +0,1 мм

Апггация-5 3 отмывки Т/Ж= 1/1

Обесшламливание

Собиратель, Н250<

Шламы - 0,1 мм

Т-66

Основная флотация

Концентрат

Контрольная флотация

п/п контрольной флотации

Хвосты

Слюда молотая

Слюдобумага

Изоляционные ленты

Слюдопласты

Микалекс

Электроизоляционные изделия

Слюдокерамнческие электронагревательные элементы

Рис 3 Технологическая схема извлечения и переработки мусковитовых сланцев Бирюсинского месторождения, руды Алданского месторождения, хвостов флотации редкометальной руды Орловского ГОКа

Производство слюдопластовой ленты включает в себя стадию пропитки Слюдопла-стовая лента подается в пропиточную машину и по мере продвижения в ней пропитывается лаком Рулон разматывается, а на стержне остается тот самый брак, который образовался в момент сцепления ленты с рулоном Из этих отходов были изготовлены пластины модифицированного микалекса с маркировкой Мф-2

Отходы пульпы представляют собой жидкую кашицу из измельченной и тонкорас-щепленной слюды Отходы пульпы образуются в результате сброса из системы расщепления и находятся в отстойниках в водной среде. Для микалексовой массы пульпа предварительно высушивалась во вращающейся печи при температуре 240°С и протиралась через сетку 3x3 мм. Из этих отходов были изготовлены пластины модифицированного микалекса с маркировкой Мф-3

' Ы»л^

\_у

Отходы от оброп СЛКП1 меюровярспгсле!

Ошп сир!

ч.__/

Отзод я от Вия фсяхл ысхтрсигреажаиых меиеятов

Рис 4 Виды отходов флогопитового сырья рнс 5 Виды слюдокерамических отходов

Нижнеудинская слюдинитовая фабрика занимается производством электронагревательных элементов (СКЭНов) на основе слюдопласта пропитанного водным раствором апюмхромфосфата. Слюдопластовые листы проходят обрезку на гильотине с целью доводки их до определенных размеров Обрезки слюдопластовых листов - это те же спрессованные чешуйки, что и Мф-2 и Мф-3. При изготовлении микалексовой массы отходы были протерты через сетку с размером отверстий 3x3 мм Из этих отходов были изготовлены пластины модифицированного микалекса с маркировкой Мф-4

Слюдопласт пропитанный лаком, используется для изготовления различных видов продукции В процессе производства образуется большое количество технологических отходов в виде обрезков, технологического брака и т д Отходы представлены теми же чешуйками, что Мф-2, Мф-3 и Мф-4, но в отличие от Мф-4 они требуют дополнительной термообработки в связи с пропиткой лаком Обрезки слюдопластовой бумаги прогревались в печи кузнечного цеха при температуре 680-700°С Из этих отходов были изготовлены пластины модифицированного микалекса с маркировкой Мф-5

Технология изготовления модифицированного микалекса из вышеперечисленных отходов осталась та же, что и при изготовлении микалекса из слюды - мусковит, за исключением уже описанных нюансов В качестве связующего использовалось стекло №203. Так как холодный брикет микалекса, сделанный из флогопита, имеет малую механическую прочность, то для упрочнения добавлялся мусковит Мамско-Чуйского месторождения, в соотношении 50x50%

Отходы слюдокерамического производства образованы обрезками при доводке СКЭНов до нужного размера. При изготовлении микалексовой массы отходы подвергались дроблению в щековой дробилке, а затем измельчались на струйной мельнице Из этих отходов были изготовлены пластины модифицированного микалекса с маркировкой

Мм-1 Также были использованы отходы микалекса, образующиеся в результате шлифовки СКЭНов Поскольку шлифовка осуществляется в водной среде, то в отходы уходит пульпа, содержащая тонкоизмельченный микалекс Из этих отходов были изготовлены пластины модифицированного микалекса с маркировкой Мм-2.

Процесс приготовления модифицированного микалекса из слюды, стекла и отходов осуществлялся по стандартной схеме (рис. 6)

В исследовании были опробованы три группы композиций на основе отходов фабрики (двух-, трехкомпонентные и комбинированные)

Двухкомпонентные композиции содержали 60% слюды-флогопита и 40% стекла, трехкомпонентные помимо флогопита и стекла, содержали пудру стекла №203, а комбинированные - слюду-мусковит различных месторождений

Двух- и трехкомпонентные композиции не выдержали испытаний по ряду показателей, комбинированные композиции позволяют получать микалекс заданными технологическими параметрами

Рис 6 Общая схема цепи аппаратов для производства миклеса 1-молотое стекло, 2-слюдяная мука, 3-смеситель, 4-элеватор с магнитной плитой М, 5-вибросито, б-тележка для микапексо-вой массы, 7-дозировка массы для пресс-формы, 8-пресс холодного прессования П-412, 9-толкатель брикетов, 10-электропечь с двумя каналами, 11-пресс горячего прессования, 12-стеллажи для брикетов, 13-обдирочный станок, 14-станок для торцовки, 15-шлифовальный станок, 16-контроль ОТК, 17-склад готовой продукции

В силу того, что слюдяное сырье составляет большую часть композиции (=60%) для производства микалекса, то именно состав отходов слюдяного сырья будет определять режим спекания композита и влиять на формирование физико-технических показателей

Анализ гранулометрического состава отходов слюдяного производства показал, что порядка 10% от общей массы отходов можно направлять в производство модифицированного микалекса без дополнительного измельчения

Перед нами стояла задача усовершенствования традиционной технологии производства микалекса, а именно максимизации использования минерального сырья Наши исследования показали возможность применения отходов слюдопластового производства, а также использования отходов после механической обрезки и шлифовки микалексовых пластин. Для этого в технологический процесс были добавлены соответствующие стадии (рис 7 а, б)

В диссертационной работе исследуется процесс измельчения отходов слюдяного производства в контексте получения новых композиционных составов для производства, модифицированного микалекса

л

Обр<аа СКЭЯач

Шлфат

Готспшгро ц^о

ОвпдоШ 2

1КМ1 1 I-*■

1

Суша ¿^обпшга

Кяьсосфгаавдк

Сигам ювсотфгодбвся

Сккаи жл&с афкхвгк

Мплмкапхм&ссг

г:

п

ЬЬш* ксеяис т<п

а

Инякаик

Рис 7 б Технологическая схема переработки отходов слюдобумаги перед пропиткой

Рис 7 а. Технологическая схема переработки отходов от обрезки и шлифовки слюдокерамических пластин

Третья глава посвящена исследованию процесса измельчения отходов микалекса с целью получения сырья оптимальной структуры и плотности Была проведена проверка уравнения кинетики измельчения отходов в шаровой мельнице и молотковой дробилке, экспериментальным и графическим методом За основу приняты уравнения Товарова (1) и Шинкоренко(2)

Д = V"" или Л = ДоШ-й" (1) где К - содержание крупного класса через время 1 от начала размола, %, Яо - то же в материале до начала размола, %, к - коэффициент, характеризующий относительную скорость измельчения, т - коэффициент, характеризующий изменение относительной скорости измельчения

д = до(Г*['М»иГ (2)

Проверка уравнений (1) и (2) проводилась при постоянных одинаковых для всех опытов условиях Отходы измельчались в лабораторных шаровых мельницах диаметрами 120, 360, 900 мм Через разные промежутки времени определялся гранулометрический состав проб Размер контрольных сит 0,315, 0,2, 0,125 мм Были проанализированы результаты измельчения 18 проб

= -0,1647х + 118.21 Я2 - 0.9886

«-0.1в13х •» 115,61 К2 » 0,9562

»-0.1404Х + 116.75 Г*5 «0.ЭЭ13

Рис.8. Завугсшость содержания крупного класса от продолжительности измельчения по уравнению (1) и (2).

Анализ построенных графиков (рис.3.1, показал, что уравнения (1) и (2) соответств;' кинетике измельчения отходов микалекса. 1 том, и в другом случае наблюдалось откл ние от прямой (излом) в начальный мом' времени. При дальнейшем возрастании X то: графика располагались по прямой. Шраме^ кит определялись графически. Из ураз ния (1) после двойного логарифмирования лучили уравнение прямой в логарифмичес; системе координат с угловым коэффициент; завным т, и свободным членом, равным --т^ + ^к (3) Аналогично из уравнения (3) получили

1п[1п £ ]= 1п к + от[1п г + 1п 1п(г +1)] Выбирая две точки, наиболее удаленные друг от друга, и находя по ним значения : 1, определили затем величины шик.

Анализируя значения параметров шик, следует отметить, что в данном случае п тверждается также утверждение В.А.Перова о том, что при размоле различных клас одного и того же материала производительность изменяется приблизительно прямо п порционально крупности класса, взятой в некоторой степени, т.е. I

к = ас1" (3),

где а - коэффициент пропорциональности, характерный для руды заданной крупности; коэффициент, отличный от ш и учитывающий отклонение от прямо пропорционалы' зависимости производительности от крупности. Логарифмируя данное уравнение и подставляя его в (2), получим

Зависимость (4) позволит при известном значении т и продолжительности измел ния I от начальной до данной крупности <1 рассчитать гранулометрический состав отхо/ микалекса. Экспериментальная проверка уравнения (4) при а= 1,47 10"8; п = -1,7; ш «{ показала, что значения Я, вычисленные по формуле

, достаточно близко совпадают с экспериментальными д

ными. Коэффициент корреляции г = 0,99.

Аналогично проведены исследования по измельчению отходов в молотковой дроб! ке. Оценка полученных результатов доказала хорошее соответствие вычисленных по ф мулам значений остатков величинам, найденным в результате эксперимента. Значение эффициента корреляции г > 0,99 во всех случаях.

При измельчении микалекса в шаровой мельнице и молотковой дробилке до разл< ной крупности определялись числовые значения параметров кит уравнений кинети: По результатам эксперимента подсчитывались средние значения параметров измельчен!

Из анализа числовых значений кит при измельчении микалекса в шаровой мельн!| следует, что при уменьшении крупности помола относительная скорость измельчени: сначала увеличивается, потом падает, а затем снова возрастает. Параметр т изменяв-; более равномерно. I

Вычисления показали, что введение коэффициента формы Г позволяет достаток точно рассчитать значения содержания крупного класса на втором этапе измельчения 1

ходов микалекса Тогда процесс измельчения отходов в молотковой дробилке при работе с решеткой можно описать уравнениями

Д = До10-*" (6) или Я = (7)

где коэффициент, учитывающий форму частиц микалекса при измельчении При измельчении отходов микалекса в молотковой дробилке наблюдается иная закономерность, чем в шаровой мельнице. При изменении крупности помола относительная скорость измельчения к сначала уменьшается, затем увеличивается и снова падает Этот факт можно объяснить непостоянной силой удара образующихся частиц с молотками и между собой в отличие от наиболее постоянных ударных сил со стороны шаров в мельнице. Для выявления связи между относительной скоростью измельчения к и ее изменением ш, в процессе измельчения микалекса была определена зависимость к=Дга), которая при заданной крупности помола характеризуется нелинейным уравнением

к = А-е'1"п(%)

причем при измельчении микалекса в молотковой дробилке коэффициент Ь имеет положительный знак Экспериментальная проверка уравнения (8) при А=4,11, Ь=-0 0219 для формулы (6) и А = 0,4277, Ь = -1,6676 для формулы (7) при шаровом измельчении и при -А =98,38 106, Ь =16,086 для формулы (6), А=82,81*10"3, Ь=14,34 для формулы (7) при молотковом помоле показала, что значения к достаточно близко совпадают с экспериментальными данными

Коэффициент корреляции г изменялся до -0,85 Отрицательный знак коэффициента корреляции указывает на обратно пропорциональную зависимость параметров кит

Анализ значений к в зависимости от крупности остатка при измельчении слюды в молотковой дробилке показал, что при построении графика в системе координат ^к точки графика располагаются вдоль прямой линии Тогда можно записать, что 1§к=п1£<1+^а или к=а(1" В ходе исследования было проведено моделирование процесса измельчения отходов микалекса Если принять за основу моделирования процесса измельчения отходов микалекса уравнения (1) и (2), то с учетом уравнения связи (8) получим

Я=Л0КГ*"1"'" К =

Тогда, считая в качестве основной характеристики крупности отходов суммарный остаток на контрольном сите Л, можно записать исходное уравнение процесса измельчения микалекса в общем виде

"о

где т - параметр, характеризующий изменение относительной скорости измельчения микалекса в процессе измельчения, Г- параметр, учитывающий форму частиц микалекса, получаемых при измельчении, для различных классов крупности, I - интервал времени, необходимый для измельчения пробы отходов в опыте, Т - интервал времени, необходимый для измельчения материала от установленной начальной крупности до крупности исходной пробы в опыте, А, Ь - коэффициенты, характерные для измельчения отходов микалекса

Параметры т, А, Ь, Т уравнения кинетики с учетом начальных условий измельчения определяются решением системы уравнений

Для расчета производительности мельниц используете соотношение

Общая средняя продолжительность измельчения определяется из зависимости между производительностью и средним содержанием крупного класса за период измельчения от начальной до конечной крупности

Т"( е-АГ*№>Гл _ 6°4'К1 г!

где Тп, Т„+1 - время начала и конца измельчения при принятой начальной крупности, определяется по формуле

ехр{ -А/е -ь"[11п(г + 1)]"}

о

где I - степень предварительного сокращения остатка на контрольном сито в материале, поступающем в мельницу (доли единицы)

Приведенные зависимости дают возможность рассчитывать основные показатели процесса измельчения отходов микалекса

В четвертой главе проведено исследование влияния отходов слюдяного производства, использованных при изготовлении модифицированного микалекса на его структуру и физико-технологические свойства. В работе исследовались образцы пластин микалекса, изготовленных из композиционного сырья с добавлением отходов

Обработка экспериментальных данных композиционного состава модифицированного микалекса и результатов испытаний на физико-механические свойства, позволили определить оптимальные концентрации отходов микалекса и влияние этих добавок на свойства слюдокерамических электронагревателей

Исследовались композиционные материалы с различным содержанием слюды, стекла и отходов микалекса Для выявления оптимальных результатов при выборе рецептуры усовершенствованного микалекса, в промышленных условиях, была изготовлена партия из 60 СКЭНов и пластин микалекса с использованием отходов слюдокерамики Показатели наиболее удачных составов приведены в таблицах 2 и 3

Таблица 2

Сравнительная характеристика разных видов микалекса

о Технические характеристики

Исследуемые ( ставы Водопогло-щение, %, не > 0,02 Электрическая прочность, кВ/мм, не < 20 Тангенс угла ; диэлектриче- 1 I ских потерь, не > 0,005 Диэлектрическая проницаемость, | не >8 Электриче-1 ское сопротивление, Ом, не < 10'° 1 1° 0 5 X ? ^ н ¡- Л 1 * и ё х Сопротивле-1 ние изоляции, 1 Ом, не <10

1 0,15 21,4 0,003 6,53 1»1013 3,7* 105 10

2 0,02 22,3 0,004 7,64 з*ю13 2,5*103 35

3 0,018 21,8 0,002 7,95 4*10" 2,6*101 10

4 0,015 3,7 0,003 9,73 2*10|и 2,8* Ю3 50

5 0,012 3,9 0,003 8,51 5,8*10'* 2,7*103 30

6 0,017 20,6 0,005 8,23 2,8* Ю1 2,8* 103 10

& = ехр{- Л/е->" [(Г + 01п(Г + > +1)]" }

д,

к = ехр)

«0 = ехР1

д,

я» = ехр

л = ехр

Важным этапом в технологии изготовления СКЭНов является нагрев пластин после холодного прессования Температура в зоне нагрева значительно влияет на процесс формирования контактного слоя стекло-слюда, и в конечном итоге на качественные параметры микалекса

Задача определения оптимального времени выдержки под горячим прессом для пластин микалекса различных композиционных составов имеет также большое значение Нами была разработана математическая модель, результатом которой должна была стать получение оптимизация основных технологических параметров при производстве микалекса, которыми являются температура нагрева туннельной печи, и время выдержки пластин под горячим прессом

При моделировании было использовано механическая прочность 7 пластин микалекса соответствующих составов В табл 7 указаны два случая выдержки под горячим прессом 5/45// и (у 45", а также 4 случая температуры туннельной печи 680°С, 690°С, 700°С, 710°С

Графически исследуемые величины, представлены на рис 9

Исследование зависимости механической прочности микалекса от температуры туннельной печи и время выдержки под горячим прессом решается с помощью множественного регрессионного анализа

Если У- среднее значение механической прочности микалекса, Х1 - температура тоннельной печи, Х2 - время выдержки под горячим прессом, то уравнение множественной регрессии можно представить в виде

Mixasracxu здо прочнопъ,Н

2500 2000

1 - - 1.

-г -г- -

-*-Ря1 -.-РяЗ РяЭ

•

*

*

т 690 700 710 Tí bEípírypt ТУННЕЛЬНОЙ печи, X

Рис 9 Значения механической прочности при различных температурных режимах

y=f(xbX2)+e,

где у-переменная фактора Y, xi; х2 - переменные соответствующих факторов Хь Х2, е — случайная компонента

Программы обработки регрессионного анализа позволяют перебирать различные функции и выбрать ту из них, для которой остаточная дисперсия и ошибка аппроксимации минимальны, а коэффициент детерминации максимален

Полученные математические модели представлены в таблице 3

Таблица 3

Зависимость факторов Y, Хь Х2 для семи составов

Составы Коэффициент детерминации Множественный коэф корреляции Уравнение мн регрессии

1 состав 0,165609 0,40695 у=4417,75-2,7хг1,25х.

2 состав 0,05245 0,22903 у=3484,25-1,9хг0,25х.

3 состав 0,05999 0,24494 у=3077,5-2х,+ 0,83X2

4 состав 0,11111 0,33333 y=-124I+4,3xi+I,16x3

5 состав 0,47 0,6864 у=462,25+1,7х i+1,41 7х2

6 состав 0,489 0,699 у=-2213,5+5,3xi+1,5x2

7 состав 0,09926 0,315064 у=487,87+1,95х,+0.54х2

Из таблицы 3 видно, что наиболее высокие коэффициенты множественной регрессии у пятого и шестого составов Я = 0 6864 и 11= 0 699

Дальнейшее исследование математических моделей в виде уравнений регрессии показало, что они подобраны с допустимой ошибкой аппроксимации 8% Проверка матема-

тических моделей с помощью ППП Excel подтвердила значимость параметров регрессии Решая вопрос тесноты связи между факторами Хь Х2 и результатом Y, получены коэффи циенты парной корреляции r^, r^ rxi ^, которые отличны от 0 и значения которых ука зывают на не очень высокую связь механической прочности от температуры туннельно печи и времени выдержки под горячим прессом, что говорит об отсутствии коллинеарно сти факторов X], Х2, межфакторная связь отсутствует, т к гх1х2=0 Были рассчитаны коэф фициенты частной корреляции 5 и 6 составов, которые дают более точную характеристик тесноты связи двух признаков Xi и х2

Разработанная математическая модель позволяет определить оптимальную темпер туру туннельной печи и время выдержки под горячим прессом микалекса, изготовленног из различных композиционных масс

Данная методика была внедрена на ООО «Нижнеудинская слюдинитовая фабрика) Благодаря использованию данной методики удается достичь экономического эффекта 6024,814 тыс. руб в год

В заключении приведены основные результаты работы Приложения: Приложение содержит акт внедрения.

Основные результаты

1 Впервые создана классификация отходов слюдяного производства Выявлено, что о ходы, получаемые в процессе производства микалекса и слюдопласта, по своим хара теристикам близки к природным компонентам, поэтому могут быть вторично вовлеч ны в производство,

2 Рассмотрена возможность извлечения слюды из отходов горно-обогатительных ко бинатов с определением оптимальных флотационных режимов для мусковитовь сланцев Бирюсинского месторождения, хвостов редкометальной флотации Орловско ГОКа, руды Алданского месторождения,

3 Определены и опробованы различные группы композиций на основе отходов слюд ного производства ООО «Нижнеудинской слюдинитовой фабрики» Двух- и трехко понентные композиции не выдержали испытаний по ряду показателей, комбинирова ные композиции позволяют получать микалекс заданными технологическими па метрами,

4 Установлена закономерность измельчения отходов микалекса в молотковой дробил и шаровой мельнице,

5 Разработана математическая модель, позволяющая определить оптимальную темпе туру туннельной печи и время выдержки под горячим прессом микалекса, изготовл ного из различных композиционных масс

6 Проведенные испытания показали хорошую сходимость расчетных данных с экс риментальными, что подтверждает адекватность разработок,

7 Результаты выполненных исследований внедрены на ООО «Нижнеудинская слюди товая фабрика» С помощью выполненных разработок был оптимизирован проц подготовки сырья для производства модифицированного микалекса с вовлечение производственный процесс слюдяных отходов Ожидаемый экономический эффект изменения компонентного состава смеси для производства микалекса, с учетом доб ления отходов слюдяного производства, составит 6024,814 тыс руб

список публикаций по теме диссертации

В рецензируемых журналах из списка ВАК РФ

1 Перфильева Ю В Комплексное использование минерального сырья и продуктов утилизации отходов слюдяного производства // Вестник Иркутского государственного технического университета 2007 №1 -С 68-73

2 Перфильева Ю В. Основные направления использования слюды и перспективы развития экспорта слюды в Российской Федерации // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2006, №4 - С 70-73

В других изданиях

3 Байбородин Б А , Перфильева Ю В Чиликанова Л В , Федорова С В Влияние способа измельчения на гранулометрический состав микалекса //Материалы докладов конференции «Комплексное освоение минеральных ресурсов Сибири и Дальнего Востока» -Иркутск, 1993 -С7

4 Байбородин Б А, Чиликанова Л В , Перфильева Ю В , Федорова С В Использование отходов микалекса в слюдокерамической промышленности //Материалы докладов научно-практической конференции «Развитие химико-металлургических технологий» -Иркутск, 1993 - С 32

5 Байбородин Б А , Чиликанова Л В , Федорова С В , Перфильева Ю В Исследование процессов смачивания на границе слюда-стекло //Материалы докладов конференции «Комплексное освоение минеральных ресурсов Сибири и Дальнего Востока» - Иркутск, 1993 -С 7

6 Чиликанова Л В , Байбородин Б А, Федорова С В , Перфильева Ю В Смачивание слюд легкоплавкими стеклами //Материалы докладов научно-практической конференции «Развитие химико-металлургических технологий» -Иркутск, 1993-С 33

7 Байбородин Б А, Перфильева Ю В , Киселева И И. Безотходное использование минерального сырья //Технологические и экологические аспекты комплексной переработка минерального сырья - Иркутск изд-воИрГТУ, 1998 - С 45-47

8 Чиликанова Л В , Байбородин Б А , Федорова С В , Перфильева Ю В Получение структуры дальнего порядка на основе аморфно-кристаллических соединений //Материалы докладов научно-технической конференции «Проблемы повышения боевой готовности, боевого применения, технической эксплуатации и обеспечения безопасности полетов летательных аппаратов с учетом климатогеографических условий Сибири, Забайкалья и Дальнего Востока» - Иркутск, 2001 - С 164-165

9 Байбородин Б А, Перфильева Ю В , Федорова С В Выбор и расчет оборудования для комплексного использование минерального сырья //Материалы докладов III конгресса обогатителей стран СНГ -Москва, 2001.- С.49

10 Собенников Н В , Федорова С В , Чиликанова Л В , Байбородин Б А , Перфильева Ю В Композиционный материал на основе обогащенных слюд и промышленных отходов стекла Монография - Иркутск изд-во ИрГТУ, 2001 -78 с

11. Байбородин Б А , Перфильева Ю В , Федорова С В Выбор и расчет оборудования для комплексного использование минерального сырья //Материалы докладов III конгресса обогатителей стран СНГ - Москва, 2001 - С 49

12 Байбородин Б А, Федорова С В , Перфильева Ю В Исследование и разработка ресурсосберегающих технологических процессов //Материалы докладов III конгресса обогатителей стран СНГ -Москва, 2001 - С 59-60

13 Перфильева ЮВ , Байбородин Б А Исследования в области влияния сырьевых материалов на структуру и свойства микалекса //Материалы докладов конференции «Безо-

пасность 02 Управление рисками на уровне региона и проблемы безопасности современного общества» - Иркутск изд-во ИрГТУ, 2002 - С 57-58

14 Перфильева Ю В , Надршин В.В Безотходные технологии на защите окружающей среды // Материалы докладов VIII Всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов с международным участием Безопасность-03 Современные угрозы человечеству и обеспечение безопасности жизнедеятельности Т1 - Иркутск, 2003 -С 75-76

15 Байбородин Б А, Перфильева Ю В , Федорова С В Особенности процесса измельчения слюдокерамических материалов //Обогащение руд Сборник научных трудов -Иркутск изд-во ИрГТУ, 2003 -С 76-78

16 Перфильева Ю В , Байбородин Б А Разработка технологии получения слюдяных материалов из отходов слюдоперерабатывающего производства. //Материалы докладов конференции «Современные методы переработки минерального сырья». - Иркутск изд-во ИрГТУ, 2004 - С. 47-49

17.Перфильева Ю В , Байбородин Б А Отходы промышленных предприятий и методы их утилизации и переработки //Обогащение руд Сборник научных трудов. - Иркутск изд-во ИрГТУ, 2004 - С 160-166

18 Перфильева Ю В , Байбородин Б А Классификации слюд и геологический анализ минерально-сырьевой базы //Материалы докладов конференции «Современные методы переработки минерального сырья» -Иркутск изд-во ИрГТУ, 2004. -С.49-52.

19 Перфильева Ю В , Байбородин Б А Проблемы развития рационального потребления ресурсов //Материалы докладов научно-практической конференции «Технико-экономические проблемы развития регионов» - Иркутск изд-во ИрГТУ, 2005. - С 136140

20 Перфильева Ю.В , Байбородин Б А Влияние добавок на структуру и свойства микалекса //Материалы докладов научно-практической конференции «Технико-экономические проблемы развития регионов» - Иркутск изд-во ИрГТУ, 2005 -С 131-135

21 Байбородин Б А Перфильева Ю В Система оптимального использования отходов для производства слюдокерамики //Вестник Иркутского регионального отделения академии наук высшей школы России 2006,№2(9)-С 36-38

22 Байбородин Б А, Перфильева Ю В Оптимизация режимов пенной сепарации и флотации сланцев //Материалы докладов научно-практической конференции «Технико-экономические проблемы развития регионов» - Иркутск изд-во ИрГТУ, 2007 - С 110113

23 Перфильева Ю В Возможность применения информационной системы для утилизации промышленных отходов //Обогащение руд Сборник научных трудов - Иркутск изд-во ИрГТУ, 2007 - С 42-44

24 Перфильева Ю В Создание автоматизированной системы комплексного использования слюдяного сырья //Материалы докладов научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора И К Скобеева «Перспективы развития технологии, экологии и автоматизации химических, пищевых и металлургических производств» - Иркутск изд-во ИрГТУ, 2007 - С 17-19

25 Байбородин Б А, Перфильева Ю В Особенности флотации при обогащении мускови-товых сланцев и ее оптимизация //Вестник Иркутского регионального отделения академии наук высшей школы России 2008, №3(10) С 40-43

^ сР

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл.печ.л. 1,0. Уч.-изд.л. 1,0. Тираж 100 экз. Зак. 329. Поз. 47н.

ИД №06506 от 26.12.2001 Иркутский государственный технический университет 664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Перфильева, Юлия Владимировна

Введение.

Глава 1. Современные тенденции ресурсосбережения и утилизации отходов в слюдяной отрасли.

1.1. Комплексное использование сырья в промышленности: современные проблемы.

1.2. Современное слюдяное производство: виды продукции, отходы производства.

1.3. Микалекс: общая характеристика, свойства, способы изготовления, область применения.

1.4. Задачи и методы исследования.

Выводы.

Глава 2. Разработка эффективных схем извлечения слюды из отходов горнообогатительных и слюдоперерабатывающих предприятий.

2.1. Разработка технологических режимов пр>и флотации слюдосодержащего сырья.

2.2. Классификация отходов слюдяного производства.

2.3. Определение сырьевых композиционных составов микалекса.

2.4. Совершенствование технологического процесса подготовки сырья для производства микалекса.

Выводы.

Глава 3. Исследование в области измельчения отходов микалекса.

3.1. Экспериментальная проверка уравнений кинетики измельчения отходов микалекса в шаровой мельнице.

3.2. Процесс измельчения отходов слюдокерамки в молотковой дробилке

3.3. Моделирование процесса измельчения отходов микалекса.

Выводы.

Глава 4. Влияние отходов слюдяного производства на технологические параметры микалекса

4.1. Изучение влияния содержания отходов слюдокерамики в композите на электрические и механические свойства микалекса.

4.2. Оптимизация основных параметров технологического процесса изготовления микалекса.

4.3. Математическое моделирование основных технологических параметров процесса изготовления микалекса.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка технологии извлечения слюды из отходов горно-обогатительных и слюдоперерабатывающих предприятий"

Актуальность темы исследования обусловлена необходимостью постоянного улучшения качества использования минерально-сырьевых ресурсов на всех стадиях от добычи полезных ископаемых и переработки сырья до выпуска и использования конечной продукции. Из огромных объемов добываемого в мире минерального сырья, исчисляемого десятками миллиардов тонн, используется лишь 5-10%. Остальное количество представляет собой отходы горнодобывающего и горно-перерабатывающего производств, или так называемые техногенные образования. Ежегодно на территории России накапливается 3,5 млрд.т. техногенных отходов. Уровень их использования продолжает оставаться крайне низким, несмотря не то, что утилизация отходов позволила бы на 15-20% расширить сырьевую базу горнометаллургической, угольной и горно-химической промышленности.

Сегодня проблеме утилизации отходов горнодобывающего производства уделяется особое внимание, так как использование техногенных минеральных ресурсов является не только одним из резервов обеспечения горнодобывающей промышленности минеральным сырьем, но и важной составной частью государственной политики ресурсосбережения и охраны окружающей среды.

В силу вышесказанного, появляется объективная необходимость в разработке максимально возможной безотходной технологии, позволяющей наиболее полно использовать отходы производства.

К сожалению, на сегодняшний день нельзя говорить о достаточной степени изученности проблемы по использованию отходов слюдяного производства. Производство любого вида продукции из слюды сопровождается наличием определенного количества технологических отходов. Среди прочих видов отходов следует выделить подрешетный продукт, обрезки, отходы от расщепленной пульпы, от шлифовки и т.д. Существенный объем отходов образуется при производстве микалекса. Вовлечение этих отходов в переработку позволит решить проблему их утилизации и снизить себестоимость готовой продукции.

Перечисленные факторы определили тему настоящего исследования, его актуальность и основные направления работ.

Цели задачи исследования. Целью настоящего исследования является разработка максимально возможной безотходной технологии, позволяющей наиболее полно использовать отходы слюдяного производства.

В процессе работы в соответствии с намеченной целью автором были поставлены следующие взаимосвязанные задачи:

- извлечение слюды мелких классов, и разработка технологии их обогащения;

- качественный и количественный анализ состава отходов слюдяного производства;

- разработка нового композиционного состава для производства микалекса с учетом вовлечения в его состав отходов слюдяного производства;

- комплексное исследование физико-технических параметров микалекса разработанного состава;

- исследование механизма измельчения микалекса и его влияние на физические, механические и электроизоляционные свойства готового продукта;

- оптимизация основных параметров технологического процесса изготовления микалекса и создание на этой основе слюдокерамического электронагревательного прибора;

- испытание нового материала в производственных условиях и внедрение в практику производства.

Объект исследования: композиционный состав для производства модифицированного микалекса на основе отходов слюдяного производства и слюдосодержащих сланцев и хвостов флотаций горно-обогатительных комбинатов.

Научная новизна работы заключается в разработке технологии извлечения слюды из отходов слюдопереработки.

- впервые создана классификация отходов слюдяного производства;

- обосновано применение технологии флотации для получения дополнительного источника сырья при производстве модифицированного микалекса. Определены оптимальные флотационные реагенты для мускови-товых сланцев Бирюсинского месторождения, хвостов редкометальной флотации Орловского ГОКа, руды Алданского месторождения;

- впервые исследована кинетика измельчения отходов производства микалекса в молотковой дробилке и шаровой мельнице;

- установлена зависимость между сырьевыми составами для производства модифицированного микалекса и такими технологическими параметрами производства, как температура туннельной печи и время выдержки под горячим прессом;

- создана технология изготовления модифицированного микалекса. Результаты, выносимые на защиту:

1. Классификация слюдосодержащих отходов с учетом особенностей их формирования и разработана технология их переработки.

2. Оптимизированный реагентный режим флотации для слюдосодержащих отходов с целью получения дополнительного источника сырья при производстве микалекса

3. Анализ закономерностей измельчения отходов слюдокерамики и обобщенные результаты экспериментов

4. Математическая модель и результаты моделирования процесса изготовления модифицированного микалекса

Методы исследований. В работе применяются математические методы моделирования, методы определения удельного объёмного и поверхностного электросопротивления, электрической прочности, тангенса угла диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости, водопоглощения и плотности, предела прочности при статическом изгибе.

В ходе работы проведен комплекс аналитических исследований с экспериментальной проверкой основных результатов.

Практическая значимость работы. В результате практического использования выполненных разработок, определены оптимальные режимы и параметры вибро- и пенной сепарации и схемы флотации мусковитовых сланцев Бирюсинского месторождения, руды Алданского месторождения, хвостов флотации редкометальной руды Орловского ГОКа с получением высококачественного слюдяного концентрата.

Разработан новый композиционный материал на основе отходов слюдяного производства, позволяющий снизить себестоимость конечного продукта с возможностью утилизации текущих отходов ООО «Нижнеудинской слюдя-нитовой фабрики». Совершенствование технологии производства, позволяет получить экономический эффект 6020,814 тысяч рублей в год.

Апробация работы. Работа выполнена на кафедре «Экономики» Ир-ГТУ. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международном совещании «Экологические проблемы и новые технологии комплексной переработки минерального сырья» (Чита, 2002г.); II международной конференции, (Польша, Люблин, 2003 г.), научно-практической конференции «Современные методы переработки минерального сырья» (Иркутск, 2004г.); научно-практической конференции «Технико-экономические проблемы развития регионов» (Иркутск, 2005г.); научно-практической конференции «Развитие химико-металлургических технологий» (Иркутск, 1998г.); Конференции «Комплексное освоение минеральных ресурсов Сибири и Дальнего Востока» (Иркутск, 1998г.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 1 монография, 8 научных статей и 15 докладов конференций.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, основных выводов, списка литературы из 97 наименований и приложений. Основной текст диссертации составляет 147 страниц, включая 53 таблицы, 30 рисунков.

Заключение Диссертация по теме "Обогащение полезных ископаемых", Перфильева, Юлия Владимировна

Общие выводы

1. Определена максимально полная классификация отходов слюдяного производства. Выявлено, что отходы, получаемые в процессе производства микалекса и слюдопласта, по своим характеристикам близки к природным компонентам, поэтому могут быть вторично вовлечены в производство;

2. Рассмотрена возможность извлечения слюды из отходов горнообогатительных комбинатов с определением оптимальных флотационных режимов для мусковитовых сланцев Бирюсинского месторождения, хвостов редкометальной флотации Орловского ГОКа, руды Алданского месторождения;

3. Определены и опробованы различные группы композиций на основе отходов слюдяного производства ООО «Нижнеудинской слюдинитовой фабрики». Двух- и трехкомпонентные композиции не выдержали испытаний по ряду показателей, комбинированные композиции позволяют получать микалекс заданными технологическими параметрами;

4. Выявлена закономерность измельчения отходов микалекса в молотковой дробилке и шаровой мельнице;

5. Разработана математическая модель, позволяющая определить оптимальную температуру туннельной печи и время выдержки под горячим прессом микалекса, изготовленного из различных композиционных масс

6. Проведенные испытания показали хорошую сходимость расчетных данных с экспериментальными, что подтверждает адекватность разработок;

7. Результаты выполненных исследований внедрены на ООО «Нижнеудин-ская слюдинитовая фабрика». С помощью выполненных разработок был оптимизирован процесс подготовки сырья для производства модифицированного микалекса с вовлечением в производственный процесс слюдяных отходов. Ожидаемый экономический эффект от изменения компонентного состава смеси для производства микалекса, с учетом добавления отходов слюдяного производства, составит 1020,814 тыс.руб.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Перфильева, Юлия Владимировна, Иркутск

1. Андреев С.Е., Товаров В.В., Перов В.А. Закономерности измельчения и исчисления характеристик гранулометрического состава. М.: Металург-издат, 1959 г. 437 с.

2. Айвазян С. А. Статистическое исследование зависимостей. М.: Металлургия, 1968 г. 227 с.

3. Барабашкин В.П. Молотковые и роторные дробилки. -М: Недра, 1973г. 271с.

4. Барский Л.А., Козин В.З. Системный анализ в обогащении полезных ископаемых.- М.:Недра. 1978.-486 с.

5. Байбородин Б.А. Теория обогащения и переработки мелкоразмерного слюдяного сырья. Диссертация д-ра тех. наук.- Иркутск, 1984 г. 314 с.

6. Байбородин Б. А. Рациональное использование мелкоразмерного сырья в . слюдяной промышленности. Обогащение неметаллических полезных ископаемых. Свердловск 1974. -Вып.1.- С. 10-14.

7. Байбородин Б.А., Борискина З.М., Малинович Г.И. Обогащение слюдяных руд. Иркутск, изд-во ИГУ 1982,245 с.

8. Байбородин Б.А., Плахова Е.Н. и др. Слюдокерамический электронагреватель. Иркутск: Изд-во ИГУ 1991г. - С. 26-29.

9. Байбородин Б.А., Щербакова JI.M. Исследование процесса обогащения мелкоразмерных слюд.- В кн.: Вещественный состав и обогатимость минерального сырья. М. Наука 1978, С. 246-247.

10. Богданов О.С., Михайлова Н.С. Исследование взаимодействия катион-ного собирателя с кварцем и железными минералами.- В кн.: Исследование действия флотационных реагентов. Л., 1985, вып.135, с.139-156.

11. Вердиян М.А. Анализ технологических схем измельчения / М.А. Верди-ян, В.В. Кафаров, B.JI. Петров и др.//Цемент.-1975.-№4

12. Влияние поверхностно-активных веществ на эмульгирование пенообразователей/ В.И.Торникова, А.Е. Колчеманова, В.М. Богомолов и др. — в кн.: Переработка минерального сырья, М.,1995, с.117-122.

13. Водопьянов К. А. Диэлектрические свойства слюд //Электричество. -1950.-№11.- 78С.

14. Водопьянов К.А. Диэлектрические потери в слюде, мусковите и флогопите на высокой частоте // Тр.Сиб.ФТИ. 1947. - Т.7. - Вып.2.-С. 10-16.

15. Водопьянов К.А., Ворожцов И.Г. Диэлектрические потери в слюде мусковита с минералогическими включениями лимонита и биотита на высокой частоте// Изв. АН СССР: Физика.-1958.- Т.22.-ЖЗ.- 75 с.

16. Волков К.И., Загибалов П.Н., Медик М.С. Свойства, добыча и переработка слюды. Иркутск: Восточно- Сибирское Изд-во, -1971.-350 с.

17. Ворожцова И.Г. К вопросу о природе диэлектрических потерь в слюде //Изв.вузов: Физика, -1956.-№ 1.-25 с.

18. Голубь JI.M. Декорирование электрических полей на поверхности кристаллов слюды //Доклад АН СССР.- 1972.-Т.204.-Ш.-С.77-79.

19. Голубь JI.M. Кислотно-основные свойства центров активности на кристаллах слюды/ Тезисы докладов 5-го Всесоюзного симпозиума по ме-ханоэмиссии и механохимии твердых тел. Таллин: Изд-во Таллин. Унта, 1975.-46 с.

20. ГОСТ 10918-64. Слюда конденсаторная. Методы испытаний.

21. ГОСТ 10918-82. Пластины и детали слюдяные (методы испытаний). М.: Госстандарт. - 1982. - 17 с.

22. ГОСТ 6433. 3-71. Методы определения электропроводности. М.: Гос-тстандартиздат. - 20 с.

23. ГОСТ 7134-64. Слюда конденсаторная. Технические требования.

24. Григорьева Т.Н. Влияние сверхтонкого измельчения на структуру флогопита // Рентгенография и спектроскопия минералов. Новосибирск: Наука. 1978. - С.41-48.

25. Дубенский A.M., Байбородин Б.А., Дубенская Н.В. К проблеме единый принципиальной схемы обработки слюды на слюдяных фабриках. В кн.: Труды Иркутского политехнического института. Серия обогащения. Иркутск 1971, выл 61, С. 163-166

26. Дубенский A.M., Дубенская Н.В., Байбородин Б.А. Слюдяные отходы -резерв сырьевой базы слюдяной промышленности. Труды ИГПИ, Серия «Обогащение». Иркутск 1971. С. 159-161.

27. Желудев И.С. Физика кристаллических диэлектриков. М.: Изд-во Наука. - 1968. - 468 с.

28. Звягин Б.В. Электронография и структурная кристаллография глинистых минералов. -М.: Изд-во Наука, -1964.-282 с.

29. Иванов В.В., Маек В.В., Литвиненко Л.П., Овчаренко Ф.Д. Взаимодействие воды с поверхностью слоистых силикатов в электростатическом приближении // Кол. журнал -1976.- Т.38. -;№4.-С. 979-981.

30. Ильин Б.В. Природа абсорбционных сил. -М.: Гостехиздат, 1952.-560 е.

31. Иоффе А.Ф. Электрические свойства твердых тел. Л: Лен -издат. -1947.-29 с.

32. Казарновский Д.М., Гареев Б.М. Испытание электроизоляционных материалов. Госэнергоиздат 1963. С. 210.

33. Карелина И.Н., Скрипко С.Н., Хролина В.А. Основные минеральные включения в мусковите и их влияние на электрические свойства.-'Петрозаводск: Изд-во Карелия,-1976.- 88с.

34. Карпихин В.В. Технология производства слюдяных и стеклоэмалевых конденсаторов. М.-Л.: Энергия. -1964. -120 с.

35. Китель Н. Введение в физику твердого тела. -М.: Изд-во Наука, 1978.-791с.

36. Койков С.Н. Физика диэлектриков. Л., 1974, часть 1. Поляризация и диэлектрические потери. - С. 7-23.

37. Лашев Е.К. Слюда. Часть 1. -М.: Промстройиздат, - 1947, -296с.

38. Лейзерзон М.С., Гуров С.А. К вопросу о характеристиках слюд с природными дефектами в виде пятен и их промышленном использовании. -Тр. ВНИИ асбестцемента. -1958.-Вып. 9.-73 с.

39. Лиопо В.А., Мецик М.С. Определение степени гидратации флогопитов рентгеновским методом // Материалы VIII физической научной конференции. Хабаровск: 1971. -С. 154-158.

40. Ляст И.У. Механизм релаксационных диэлектрических потерь в кристаллах с полярными молекулами // ЖТФ. 1956. -Т.26. - 2293 с.

41. Мальцев А.В. Влияние сильных электрических полей на электропроводность чистого мусковита и мусковита с минеральными включениями в плоскости спайности; Физика диэлектриков. Изд-во АН СССР: М.: 1958. - С. 63-69.

42. Мальцев А.В. О влиянии некоторых видов минеральных включений и краевых расслоений на свойства конденсаторной слюды. Вологодский Педагогический Институт Вологда: Сер. физическая химия -1958. -Т.23. -25 с.

43. Мальцев А.В., Берлинский В.Ф. Температурная зависимость диэлектрической проницаемости слюд // Учен.зап. ЛГПИ,-1961.-С. 207-219.

44. Мецик М.С. Механические свойства кристаллов слюды. -Иркутск: Изд-во ИГУ,-1988.-316 с.

45. Мецик М.С. Физика расщепление слюд. Иркутск: Восточно-Сибирское издательство, -1967. - 278 с.

46. Мецик М.С., Голубь Л.М., Константинова Е.В. Механоактивация при деформации кристаллов слюды мусковита. Тезисы докладов БУШ Всесоюзного симпозиума по механоэмиссии и механохимии твердых тел.-Таллин:-1981.172с.

47. Микалекс Д.И.Шишелова, Л.В.Чиликанова, Б.А.Байбородин, В.Г.Борзов.-Иркутск:Изд-во Иркутского ин-та, 1986.-112 с.

48. Михайлов М., Афонькин И. Измерение удельного сопротивления слоистых изоляционных материалов. Вестник электропромышленности. -1935. -№11, -36-37 с.

49. Михайлов М.М. Электрические материалы. -Л.: 273 с.

50. Мори И. Исследования в области струйного самоизмельчения.- «Тр. Европейского совещания по измельчению». Пер. Изд-во литературы по строительству. М., 1966, с 483-497.

51. Овчаренко Ф.Д. Гидрофильность глин и глинистых минералов.- Киев: Изд-во АН УССР. 1961.-292 с.

52. Олевский В.А. Характеристики крупности продуктов измельчения. Труды всесоюзного научно-исследовательского горно-металлургического института цветных металлов. М.: 1962, № 8.- С. 42-2-48.

53. Пелецкий В. Высокотемпературные исследования тепло и электропроводимости твердых тел. -М.; Энергия. - 1971.-181 с.

54. Перфильева Ю.В. Возможность применения информационной системы для утилизации промышленных отходов. //Обогащение руд. Сборник научных трудов. — Иркутск: изд-во ИрГТУ, 2007.- С.42-44.

55. Перфильева Ю.В. Комплексное использование минерального сырья и продуктов утилизации отходов слюдяного производства. //Вестник Иркутского государственного технического университета. 2007. №1. С. 68-73.

56. Перфильева Ю.В. Основные направления использования слюды и перспективы развития экспорта слюды в Российской Федерации. //Вестник Иркутского государственного технического университета. 2006, №4. — С.70-73.

57. Перфильева Ю.В., Байбородин Б.А Влияние добавок на структуру и свойства микалекса. //Материалы докладов научно-практической конференции «Технико-экономические проблемы развития регионов».— Иркутск: изд-во ИрГТУ, 2005. С.131-135.

58. Перфильева Ю.В., Байбородин Б.А. Классификации слюд и геологический анализ минерально-сырьевой базы. //Материалы докладов конференции «Современные методы переработки минерального сырья». — Иркутск: изд-во ИрГТУ, 2004. С.49-52.

59. Перфильева Ю.В., Байбородин Б.А. Оптимизация режимов пенной сепарации и флотации сланцев. //Материалы докладов научно-практической конференции «Технико-экономические проблемы развития регионов».— Иркутск: изд-во ИрГТУ, 2007 С.110-113.

60. Перфильева Ю.В., Байбородин Б.А. Особенности флотации при обогащении мусковитовых сланцев и ее оптимизация. //Вестник Иркутского регионального отделения академии наук высшей школы России. 2008, №3(10). С.40-43.

61. Перфильева Ю.В., Байбородин Б.А. Отходы промышленных предприятий и методы их утилизации и переработки. //Обогащение руд. Сборник научных трудов. Иркутск: изд-во ИрГТУ, 2004.- С.160-166.

62. Перфильева Ю.В., Байбородин Б.А. Проблемы развития рационального потребления ресурсов. //Материалы докладов научно-практической конференции «Технико-экономические проблемы развития регионов».- Иркутск: изд-во ИрГТУ, 2005. С.136-140.

63. Перфильева Ю.В., Байбородин Б.А. Система оптимального использования отходов для производства слюдокерамики. //Вестник Иркутского регионального отделения академии наук высшей школы России. 2006, №2(9).- С. 36-38.

64. Перфильева Ю.В., Байбородин Б.А., Киселева И.И. Безотходное использование минерального сырья. //Технологические и экологические аспекты комплексной переработка минерального сырья. Иркутск: изд-во ИрГТУ, 1998. - С.45-47.

65. Перфильева Ю.В., Байбородин Б.А., Федорова С.В. Выбор и расчет оборудования для комплексного использование минерального сырья. //Материалы докладов III конгресса обогатителей стран СНГ. Москва, 2001.-С.49.

66. Перфильева Ю.В., Байбородин Б.А., Федорова С.В. Выбор и расчет оборудования для комплексного использование минерального сырья. //Материалы докладов III конгресса обогатителей стран СНГ. Москва, 2001.- С.49.

67. Перфильева Ю.В., Байбородин Б.А., Федорова С.В. Особенности процесса измельчения слюдокерамических материалов. //Обогащение руд. Сборник научных трудов. Иркутск: изд-во ИрГТУ, 2003.-С.76-78.

68. Перфильева Ю.В., Байбородин Б.А., Федорова С.В., Исследование и разработка ресурсосберегающих технологических процессов. //Материалыдокладов III конгресса обогатителей стран СНГ. Москва, 2001. - С.59-60.

69. Перфильева Ю.В., Байбородин Б.А., Чиликанова JI.B., Федорова С.В. Исследование процессов смачивания на границе слюда-стекло. //Материалы докладов конференции «Комплексное освоение минеральных ресурсов Сибири и Дальнего Востока».- Иркутск, 1993. — С.7.

70. Плахова Е.Н. Исследование формы слюдяного сырья, полученного при измельчении на различных дробильных аппаратах. 5 конференция молодых ученых ВУЗов Иркутской области, тезисы докладов. Иркутск 1987 г. С. 113-114.

71. Плахова Е.Н., Байбородин Б.А. Кинетика измельчения слюдяных руд в шаровой мельнице. Обогащение руд. Иркутск 1988г. С. 117-124.

72. Сканави Г.И. Физика диэлектриков (область сильных полей). -М.: Изд-во Физ. мат. лит., -1958. - 907 с.

73. Собенников Н.В., Федорова С.В., Чиликанова JI.B., Байбородин Б.А., Перфильева Ю.В. Композиционный материал на основе обогащенных слюд и промышленных отходов стекла. Монография. Иркутск: изд-во ИрГТУ, 2001.-78 с.

74. Тарасевич Ю.И., Овчаренко Ф.Д. Адсорбция на глинистых минералах. -Киев: Изд-во Наукова думка, 1975. -252 с.

75. Тареев Б.М. Физика диэлектрических материалов. Энергоиздат.- М., 1982. -320 с.

76. Титов Ю.М., Перевертаев В.Д. Частотная зависимость диэлектрической проницаемости слюд с водными включениями // Деп.рег.№ 1781-81. Известия высших учебных заведений. -Томск: Изд-во Томского ун-та. 1981.-№5.-127 с.

77. Федосеев Г.П. Дисперсность слюды и диэлектрические потери в микалексе // Тр./Гипрониинеметаллоруд. Л., 1965. -Вып.1.-С.42-49.

78. Фрелих Г.Ф. Теория диэлектриков. М. - Л.: 1960. -320 с.

79. Фридман С.Э. и др. Способ определения измельчаемости различных материалов. А.с. СССР №470352.

80. Харитонов Е.В. Диэлектрические материалы с неоднородной структурой. -М.: Радио и связь. 1983. -19-25 с.

81. Хиппель А. Диэлектрики и их применение. М. -Л.: Госэнергоиздат, -1959.-С. 56-58 .

82. Чиликанова Л.В., Байбородин Б.А., Федорова С.В., Перфильева Ю.В. Смачивание слюд легкоплавкими стеклами. //Материалы докладов научно-практической конференции «Развитие химико-металлургических технологий». Иркутск, 1993.- С.ЗЗ.

83. Шинкоренко С.Ф. Методы исследования процесса измельчения руд. Научно-техническая сессия института Механобр. Ленинград 1972.-вып.2.- С.72-80.

84. Шинкоренко С.Ф. Моделирование процесса самоизмельчения руд. Обогащение руд черных металлов. М.: Недра, 1973

85. Шинкоренко С.Ф. О разработке единой методики определения измель-чаемости руд.// Горн. журн. 1978, №4

86. Шмакова Г.В. Влияние степени дисперсности на характер кривой нагрева мусковита. Всесоюзн.минерал, о-во, 1942. -Т.13. -Вып. 1,2. -С. 92-95.

87. Anionik-Cationic Treatment of Mica. Mining Mag. May 2003, vol.l 12, n.5, p.327

88. Browning I.S. Anionic Cationic flotation of Mica Ores From Alabama and North Carolina. Bu Mines Rept, of Inst.6589, 2002, 9 pp

89. Browning I.S., Adair R.B. Selektive Flotetion of Mica From Georgia Pegmatites. Bu Mines Rept of Inst. 6830, 2001, p.9.

90. Eddy W.H., Browning I.S. Selektive flotation of minerals from North Carolina Mica Failing. Washington, 2005, p.p. 1-10.