Совершенствование процесса фильтрования железорудного концентрата на основе выбора рациональной структуры и параметров дисковых трубчатых вакуум-фильтров

Садыков, Василий Халимович

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование процесса фильтрования железорудного концентрата на основе выбора рациональной структуры и параметров дисковых трубчатых вакуум-фильтров"

КОНТРОЛЬНЫЙ ЭКЗЕМПЛЯР

На правах рукописи

САДЫКОВ ВАСИЛИЙ ХАЛИМОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФИЛЬТРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО КОНЦЕНТРАТА НА ОСНОВЕ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ И ПАРАМЕТРОВ ДИСКОВЫХ ТРУБЧАТЫХ ВАКУУМ-ФИЛЬТРОВ

Специальность 25.00.13 - Обогащение полезных ископаемых

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

□□345152Э

Магнитогорск - 2008

003451529

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им.Г.И.Носова».

Научный руководитель - доктор технических наук, доцент

Кутлубаев Ильдар Мухаиетович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Лавриненко Анатолий Афанасьевич ИПКОН РАН РФ

кандидат технических наук, профессор Чуянов Григорий Григорьевич ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Ведущая организация - ОАО «Евразруда» (г.Новокузнецк).

Защита диссертации состоится « 20 » ноября 2008 г. в 11 00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.111.02 при ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им.Г.И.Носова» по адресу: 455000, Челябинская область, г.Магнитогорск, пр.Ленина, д.38, малый актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им.Г.И.Носова».

Автореферат разослан « 18 » октября 2008 г.

Ученый секретарь у

диссертационного совета, /

доктор технических наук, профессор С.Н.Корнилов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Получаемый в настоящее время концентрат, на существующем оборудовании по обезвоживанию суспензии, не удовлетворяет требованиям металлургического передела. Это обусловлено, в частности, ростом требований к качеству концентрата по содержанию массовой доли полезного компонента, что ведет к повышению тонины помола. В процесс обогащения вовлекаются измельченные продукты с более развитой удельной поверхностью (более 220 м2/кг). Эффективность обезвоживания ограничена техническими возможностями существующего основного оборудования - вакуумных фильтров, что определяет переход на новые типы аппаратов фильтрования. Однако связанные с этим значительные капитальные затраты и необходимость эффективно использовать развитую систему дисковых вакуум-фильтров определило необходимость их дальнейшего совершенствования. Кроме того, дисковые вакуум-фильтры являются продукцией российских машиностроительных заводов, поэтому выпуск современных конструкций обеспечит независимость обогатительных предприятий от импортных поставок. Возможности дискового вакуум-фильтра полностью не реализованы, в частности из-за того, что определение параметров конструкции ведется по условиям обеспечения технического задания. Качественное улучшение его эксплуатационных показателей достигается за счет перехода на научно обоснованные методики расчета параметров узлов и элементов вакуум-фильтров в оптимизационной постановке.

Целью работы является разработка методик проектирования узлов и элементов дискового трубчатого вакуум-фильтра (ДТВО), обеспечивающих совершенствование процесса фильтрования, повышение его производительности, уменьшение удельных энергозатрат процесса набора, сушки и снижение влажности осадка.

Идея работы состоит в использовании методов оптимизационного синтеза для расчета параметров узлов дискового трубчатого вакуум-фильтра отдувкой с минимальными гидравлическими сопротивлениями.

Объект исследования - дисковый трубчатый вакуум-фильтр с отдувкой (ДТВО).

Основные задачи исследования:

1. Формирование методики анализа дисковых вакуум-фильтров на базе построения их структурных схем.

2. Разработка технических решений, направленных на совершенствование структурной схемы дисковых вакуум-фильтров.

3. Разработка методик расчета конструктивных параметров ДТВО на основе поиска экстремума предложенных критериев оптимальности.

4. Экспериментальное исследование возможности снижения влажности осадка за счет изменения физико-химических свойств суспензии.

5. Исследование работы дискового вакуум-фильтра, реализующего новые технические решения и конструктивные параметры его частей, рассчитанные в соответствии с разработанными методиками.

Методы исследования. Работа представляет комплексное исследование, основанное на построении и анализе структурных схем, использовании теории оптимального проектирования. Исследования базируются на теории гидродинамики, методах нелинейного программирования и физического моделирования. Экспериментальные исследования проводились с использованием установки «РШгаГезЬ) (Германия) и созданного ДТВО «Мастер».

Защищаемые положения:

1. Совершенствование процесса фильтрования железорудных концентратов на дисковых вакуум-фильтрах состоит в увеличении эффективной площади фильтрования и снижении потерь напора за счет выбора рациональной структуры ДТВО, связей функционирования и основных частей.

2. Увеличение производительности дискового вакуум-фильтра обеспечивается расчетом оптимальных параметров профиля рабочей поверхности его сектора при соблюдении равных условий съема осадка по высоте фильтроткани.

3. Повышение эффективности работы дискового вакуум-фильтра достигается сокращением времени технологических пауз за счет выбора оптимального положения сектора на коллекторной трубе, созданием равного разрежения по всем рядам секторов за счет конической формы коллекторной трубы и переменными по рядам параметрами соединительных патрубков.

Научная новизна работы:

1. Экспериментально установлена и аналитически выражена зависимость влажности осадка на этапе его сушки от параметров технологического процесса: толщины осадка, времени сушки и разности давлений на фильтроткани, что позволяет оценить значимость и степень влияния каждого из них.

2. Разработаны методики расчета конструктивных параметров:

- коллекторной трубы и узлов ее соединения с секторами, на основе обеспечения равных условий набора осадка по рядам секторов, полученного с использованием уравнений гидродинамики;

- профиля сектора, увеличивающего эффективную площадь пористой фильтровальной перегородки на 14,2 % и обеспечивающих реализацию дополнительной функции перемешивания суспензии элементами крепления секторов.

3. Разработан и обоснован критерий, определяющий положение сектора относительно коллекторной трубы, использование которого для расчета присоединительных размеров увеличивает время сушки осадка на 39,2 %, без изменения скорости вращения приводного вала.

Достоверность результатов. Достоверность выводов и рекомендаций подтверждается сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, а также положительными результатами эксплуатации дисковых трубчатых вакуумных фильтров с отдувкой, спроектированных с использованием разработанных методик.

Теоретическое значение работы состоит в развитии теории проектирования дисковых вакуум-фильтров и заключается в разработке алгоритма и методик расчета конструктивных параметров, обеспечивающих создание дисковых трубчатых вакуум-фильтров с более высокими эксплуатационными характеристиками.

Практическая значимость работы - на основании теоретических и экспериментальных исследований определены параметры и создана конструкция дискового трубчатого вакуум-фильтра с отдувкой, обеспечивающая увеличение эффективной площади на 14,2 %, времени сушки на 39,2 %.

Реализация работы. Разработанные методики использованы при проектировании дисковых вакуум-фильтров с отдувкой «Мастер» в ОАО «Уралхиммаш», последующая эксплуатация которых в ОАО «Карельский окатыш» обеспечила годовой экономический эффект 16,593 млн руб. при производстве 9,123 млн т концентрата.

Личный вклад автора состоит в разработке методик расчета параметров дисковых трубчатых вакуум-фильтров, организации и проведении экспериментальных работ, внедрении новых фильтров в промышленных условиях.

Апробация работы. Основные положения и результаты докладывались и обсуждались: на научном симпозиуме «Неделя горняка» (МГГУ, г.Москва, 2004 г.); на Сеульской международной выставке «8ИР-200б» (г.Сеул, 2006); на Международной научно-технической конференции «Комбинированная геотехнология: развитие физикохимических способов

добычи» (г.Сибай, 2007); на 3- м Международном салоне новых технологий (г.Севастополь, 2007); на 18 Международной выставке инвестиций, инноваций и технологий 1ТЕХ 2007 (Малазия, 2007); на ежегодной научно-технической конференции МГТУ им.Г.И.Носова (г.Магнитогорск, 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, из них 4 в изданиях ВАК рекомендованных к публикациям результатов диссертационных работ, 2 патента РФ на изобретения и 2 патента на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, приложений. Основное содержание работы изложено на 127 страницах машинописного текста, включающих 37 рисунков и 26 таблиц, з приложения. Список литературы содержит 97 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Процесс фильтрования железорудного концентрата и аппараты,

его реализующие

Исследованиям в области фильтрования концентратов посвящены работы многих отечественных и зарубежных авторов: О.С.Кирсанова, А.К.Захарова, П.Н.Сухобрусова, Т.А.Малиновской, В.А.Жужикова, Ю.С.Гольдберга, А.Е.Пухнатого, А.В.Фёдорова, П.Н.Дутченко, Т.Фалька, Р.И. Ибятова, О.Л.Брука, Р.Кармана, В.Бателя, М.Болека, Л.Броунелла, Д.Дальстрома, В.Доби и др.

В настоящее время исследованы физические процессы, протекающие при наборе осадка из суспензии за счет создания вакуума. Определены граничные условия процесса фильтрования, виды влаги в суспензиях. Предложены зависимости, характеризующие процесс фильтрования, и формулы для расчета параметров фильтрования. Определены формы присутствия влаги в суспензии: свободная, осмотически связанная, в макрокапиллярах, в микрокапиллярах, канатного и стыкового состояния.

Менее изучены процессы сушки, движения фильтрата, протекающие в аппаратах для фильтрования суспензий, вопросы влияния параметров (конструктивных и технологических) фильтровального оборудования на характеристики обезвоживания суспензий.

В последнее время обострилась проблема повышения качественных показателей обезвоживания концентратов. Влажность отфильтрованного материала не удовлетворяет требованиям последующего передела. Для совершенствования существующих и разработки новых систем обезвоживания концентратов необходим анализ возможностей оптимизации параметров существующих дисковых вакуум-фильтров, разработка рекомендаций по улучшению их эксплуатационных характеристик. С этой целью были

проведены аналитические и экспериментальные исследования влияния режимов работы ДТВО и изменения физико-химических свойств суспензии на влажность осадка железорудного концентрата (ЖРК).

Были определены направления совершенствования процесса фильтрования и способы их достижения (см. таблицу). Их реализация позволит создать ДТВО, отвечающий современным требованиям по производительности, удельным энергозатратам и влажности готового продукта.

Направления совершенствования процесса фильтрования железорудного

концентрата

№ Направление Реализуемый эффект

1 Увеличение производительности 1.1. Обеспечение равномерного набора эсадка по дискам

1.2. Уменьшение зон технологических пауз

1.3. Дополнительное перемешивание суспензии

1.4. Увеличение эффективной площади сектора

2 Снижение влажности осадка 2.1. Увеличение времени сушки

2.2. Вывод из осадка влаги стыкового состояния введением флюсующей добавки

2.3. Использование низкомолекулярных эеагентов

2.4. Импульсная отдувка

3 Снижение удельных энергозатрат 3.1. Снижение потерь давления при наборе и сушке осадка

3.2. Выбор рациональной скорости вращения ячейкового вала

Анализ и совершенствование конструкции дискового вакуум-фильтра на основе изменения его структурной схемы

Для оценки конструкции и взаимодействия элементов дискового вакуум-фильтра (ДВФ) и их влияния на процесс фильтрования используем структурные схемы.

В соответствии с разработанными правилами построения структурных схем, весь агрегат представляется в виде совокупности основных частей (изображаются прямоугольниками), соединенных между собой связями функционирования (прямые линии, соединяющие основные части и идентифицированные римскими цифрами).

Связи функционирования разделяются на основные и дополнительные. Под основными связями функционирования понимаются связи,

обеспечивающие взаимодействие основных частей дискового вакуум-фильтра. К дополнительным связям функционирования относятся устройства, улучшающие качество работы дискового вакуум-фильтра. Например: устройства силовой разгрузки частей дискового вакуум-фильтра или основных связей функционирования; повышения жесткости системы. Параметры дополнительных связей функционирования определяются не эксплуатационными характеристиками агрегата, а дополнительными требованиями. При снятии этих связей агрегат сохраняет свое строение и функции, но с более низкими показателями (с большими удельным весом, установочной мощностью приводов и т.д.). Число, вид и параметры связей функционирования определяются, как правило, конструктивно. Параметры основных частей определяются по прямым зависимостям, исходя из технического задания на проектирование дискового вакуум-фильтра. Принятая форма представления дискового вакуум-фильтра позволяет формализовать процесс его совершенствования.

На основании анализа работы дискового вакуум-фильтра по его структурной схеме, были определены требования к построению таких агрегатов. На рис.1 представлена рациональная структурная схема, реализованная в ДТВО «Мастер». Коллектор выполняется в виде двух не соединенных между собой связями строения труб с индивидуальными распределительными головками, при этом коллекторные трубы повернуты на угол 15°, что обеспечивает сдвиг циклов их работы. Данное решение позволяет более эффективно использовать ресиверы и повысить эффективность отдувки за счет уменьшения потерь по длине и на местных сопротивлениях.

Рис. 1. Структурная схема ДТВО «Мастер»

Анализ влияния режима работы дискового вакуумного фильтра на процесс фильтрования железорудного концентрата

Для оценки влияния на влажность осадка режима сушки дискового вакуумного фильтра (ДВФ) было выполнено натурное моделирование на установке «РП^еэЬ) (рис.2).

Рис. 2. Экспериментальная установка "РП(га1ез(:" (гтр-во Германии)

Варьировались параметры: АР - перепад давлений; дис- толщина осадка на фильтровальной перегородке; хос- время различных этапов технологического цикла. Исследовалась суспензия рядового ЖРК ОАО «Карельский окатыш» с удельной поверхностью 1587-1600 см2/г. Содержание класса крупностью +0,074 мм составляло 1,2%, класса -0,074 +0,05 мм -2,8%, класса -0,05 +0,02 мм - 68,7%, класса более - 0,02 мм - 27,3%. Плотность твердой фазы - 4,8 т/м3. Содержание твердого в суспензии -55%. Фильтрование осуществлялось на фильтровальной ткани ЗАО "Вос-кресенск - Техноткань", арт.0597/106. Результаты проведенных экспериментальных исследований обрабатывались с помощью программы «РП-№а1ез1» и представлены в виде графических зависимостей на рис.3, 4.

Результаты экспериментальных исследований по фильтрованию железорудного концентрата без добавок реагентов, соответствующих рабочему диапазону влажности осадка от 9,5 до 12,5 %, были обработаны с использованием программы аппроксимации и получена зависимость влажности №ос:

к- д0,т1/(АРс- тс0'1027) , (!)

15Т

3 14

э .

о 13г

к

III-

со

ю-

] 1 ! ! 1 ! ..;

! „и

1 I ! 1

■ Тс 5, с

I

, 4 тс 70, с \-о Тс 90, с _ 4 тс 120, с'

__ „I - -е- -

где к - весовой коэффициент, отражающий особенности железной руды различных месторождений; тс - время сушки, с.

16

15

14

13

12

11

10

9

| | ! 1 ! |

!\ 1 1 ! | -*-!515,

\ ! ;...... ¡'|| -с—8 10,

: ! ! ;мм ! ! ! 1 А !57,

I \ ■ ( ;мм

1.....1

5 7 9 11 13 Толщина осадка, мм

15

С 20 40 60 80 100 120 140 Время сушки осадка, с

Рис. 3. Зависимости влажности осадка от его толщины 5 (а) и от времени сушки (б) при Др = 0,08 МПа

я ..

й 14 '

1 13 Л

В л

о 12

§ 11 со

Ют

А ! К! ! Г -. -1- 1 Г"". |

! 1 " ^ ч 1 ! !

г-1 -1. 4

! \ | 1

| | 1 1 ; 1 4 -Я • 1 £

0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 Перепад давлений, МПа • тс 5, с; тс 50, с; .¿.тс90,с

а

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Число оборотов вала фильтра, мин 815, мм; 5 10, мм; -л-5 7,мм

б

Рис. 4. Зависимости влажности осадка от времени сушки и перепада давлений (при толщине осадка 5=10 мм) (а) от числа оборотов вала (б)

В результате анализа полученных данных установлено:

- превалирующим фактором, влияющим на влажность осадка, является перепад давлений ДР на пористой фильтровальной перегородке, связанный с ней обратно пропорциональной зависимостью;

- рациональная толщина осадка для эффективной сушки составляет 9 ...11 мм;

- с увеличением времени набора осадка, его высота увеличивается, одновременно возрастает начальная (на момент сушки) влажность.

Основным инструментом снижения влажности осадка при сушке следует считать увеличение перепада давлений, что при неизменной вакуумной системе возможно за счет снижения потерь напора в пределах ДТВО.

Оптимизация процесса фильтрования железорудного концентрата на дисковых вакуум-фильтрах за счет выбора конструктивных параметров ДТВО

Отмеченные потери напора имеют место между ресивером сушки и фильтровальной перегородкой на местных сопротивлениях и сопротивлениях по длине.

На этапе набора осадка фильтрат движется в турбулентном режиме. Это обусловлено значительными местными сопротивлениями в основных частях и связях функционирования. Коллекторный вал дискового вакуум-фильтра представляет собой трубопровод с внезапными расширениями и сужениями. Скорость потока изменяется по величине и направлению. Величины гидравлических сопротивлений в таких системах зависят от размеров и форм составляющих трубопровод частей. В связи с этим геометрические параметры основных частей и связей функционирования ДТВО следует определять из условия оптимизации эксплуатационных показателей.

Выбор оптимальных параметров канала коллекторной трубы ДТВО и его связей. Максимальный радиус коллекторной трубы следует определять из условия ламинарного режима движения фильтрата

(1 = йос., (М0/( вт +Воа>-1) V, /(206 104 пк тнаб ж V ршо), (2)

где <2„с- заданная величина массовой производительности фильтра по осадку, т/ч; Ст - массовая доля твердого в суспензии, %; Вос - массовая доля влаги в осадке, %; рШо - плотность фильтрата; пк - число каналов ячейкового вала; т„а5 - время набора осадка на каждом коллекторной трубе, с; т¥Ж - общее время работы одной коллекторной трубы за один оборот; V - коэффициент кинематической вязкости фильтрата, м"/с.

Эффективная работа каждого из секторов коллекторной трубы обеспечивается идентичными условиями набора на них осадка. С этой целью предлагается коллекторную трубу выполнять с переменным диаметром по длине, а связь IV, соединение патрубка сектора с коллекторной трубой, выполнять в соответствии со схемой, представленной на рис.5. Индивидуальное исполнение связи IV для каждого ряда секторов определяется параметрами: Я,, , р,, е,.

Определение параметров, характеризующих предложенную схему, ведется в оптимизационной постановке. В качестве критерия оптимальности принята минимальная разность давлений в каждом из сечений по зоне присоединения текущей связи IV относительно средней величины, представляемая в виде функции /г;

п п

X АР,)/1-АР}, (3)

ы ¡=1

Рис. 5. Схема выполнения связи IV

На функцию (3) наложены прямые ограничения: а < к, < в; с < с1п, < н ; х< ¿¡¡« <у, (4)

где а, в, с, н, х, у - численные значения, ограничивающие пределы изменения параметров, отражающие условия физической реализуемости. Кроме того, должны соблюдаться функциональные ограничение вида:

АРп<0, (5)

где И - предельное значение разряжения, обеспечиваемое ресивером набора; АР„ - величина вакуума перед распределительной головкой.

На основании уравнения неразрывности потока и уравнения Бер-нулли получено выражение АР„, с учетом потерь напора на местных сопротивлениях и сопротивлениях по длине. При этом в качестве допущений были приняты: весь объем фильтрата проходит через сечение сектора, нормального к его продольной оси в центре поверхности сектора - Ст ; активный набор осадка происходит только до достижения вертикального положения продольной оси сектора; сопротивление движению фильтрата внутри сектора пренебрежительно мало; коэффициент местного сопротивления движения фильтрата через ПФП линейно зависит от времени нахождения сектора в суспензии; поток фильтрата несжимаемый.

Из условия минимизации функции ^ определяются параметры коллекторной трубы и связи IV.

Вторым по значимости определяющим фактором снижения влажности осадка является время сушки тс. Окончание этапа набора осадка определяется моментом выхода любой части сектора из суспензии. При традиционной компоновке этому соответствует выход из суспензии части сектора, примыкающего к связи IV. Последующий интервал времени, необходимый для выхода из суспензии крайней точки сектора, является неэффективно используемым.

Возможность увеличения времени сушки осадка - тс при неизменной скорости вращения ячейкового вала связана с компоновкой сектора относительно коллекторной трубы. Поворот средней оси сектора Х| - х, (рис.6) на угол у относительно оси х0 - Хо, проходящей через ось ячейкового вала, обеспечит одновременный выход из суспензии всего торца сектора, а следовательно, время сушки увеличится на величину

Ахс = ((.2 жЯ'/п'-с1п)/2)/ (Я1 со«), (6)

где Я1 - максимальный радиус приводного вала в сборе с сектором, м; с1п -диаметр патрубка сектора, м; п1 - число секторов в ряду; сов - угловая скорость ячейкового вала, рад/с.

Величина угла у, обеспечивающая увеличение времени сушки, определяется через постоянные параметры агрегата из решения системы уравнений

[(R¡+ R2) cos а= Н-0,5 dsin (а - у); (7)

\r¡-a = y,

где Н- расстояние от оси ячейкового вала до уровня суспензии; Г) - постоянный геометрический параметр сектора (см.рис.6).

Интенсификация набора осадка на пористой фильтровальной перегородке в процессе фильтрации. Повышение производительности ДТВО может быть достигнуто увеличением эффективной поверхности пористой фильтровальной перегородки за счет профильного выполнения поверхности сектора.

Наиболее предпочтительным для секторов со сплошной перфорированной поверхностью является выполнение поверхности по варианту а на рис.7. Величина радиуса гк является постоянной величиной в пределах

Длина рабочей поверхности в пределах каждого сечения в этом случае равна

4 агсоз((гк-Ьг)/г>:), (8)

где У - число периодов профиля.

Относительное увеличение длины рабочей поверхности по сравнению с плоской поверхностью составит

каждого поперечного сечения сектора.

поверхности сектора

A LK =100((rK /(2r к bK-bk2f5) arcos ((rK -bj/rj - 1). (9)

По мере приближения к горловинной части сектора численные значения гк и Ък уменьшаются до нуля. Принимая их линейную зависимость от параметра RK - длина сектора в радиальном направлении, можно утверждать, что относительное увеличение площади рабочей поверхности

совпадает с величиной Д LK .

Профиль поверхности в соответствии с вариантом б на рис.7 целесообразно выполнять в случае, если опорная поверхность формируется радиальными ребрами жесткости.

Относительное увеличение длины рабочей поверхности составит

A Lc = 100 (2 N1 (Ъс2 + 0,25 tc2) 0J - N11J/(N1 tj. (10)

Изменение поверхности пористой фильтровальной перегородки (ПФП) определяет необходимость модернизации сектора. Это обусловлено тем, что при профильном выполнении рабочей поверхности и парал-

14

с -с

дельном расположении средних плоскостей, прогиб в горловинной части будет меньше, чем в дистальной. При этом нарушается условие единообразия взаимодействия частей ПФП с ванной при съеме осадка. Для исключения данного обстоятельства следует выполнять рабочие поверхности ПФП наклоненными друг к другу под углом X (рис.8).

Число искомых параметров, определяющих конструкцию сектора (X; гклшх; Ькма; у), превышает число уравнений связи. Поэтому их значение определяется на основе минимизации критерия оптимальности, в качестве которого принимаем минимальную разность между наибольшей и наименьшей высотой подъема ПФП от средней плоскости сектора.

Для варианта выполнения поверхности ПФП в соответствии с рис.7,а функция имеет вид: Рис.8. Вид модернизированного сектора

р1=2(гк1^агсо$((гк-Ь^/г^)-Ы1 (.2гкЬк-Ьк2)°'3)-(с1п1~0,5(с1„1+ЯШ- (П)

Аналогично для варианта выполнения опорной поверхности в соответствии с рис.7,б определяются параметры Я , Ьс, ¡с из условия минимизации функции:

^ =(2 /V' (Ь2 + 0,25I2) - с!„¡-0,5 (с1п,+ К?))). (12)

На целевую функцию Г/ наложены прямые ограничения, отражающие физическую реализуемость проектируемых параметров.

Параметры, определяющие профиль опорной поверхности сектора и взаимное расположение рабочих поверхностей, находятся из условия достижения минимума функцией Г/.

Расчеты параметров, выполненные для ДТВО «Мастер», для варианта а (рис. 7) определили увеличение Д Ьк на 14,2 %.

Исследование влияния на процесс фильтрования изменения физико-химических свойств железорудных концентратов

Для установления возможности вывода из осадка влаги в тех формах, удаление которых ограничено вакуумной фильтрацией, проведена

15

серия экспериментов по определению наиболее эффективного низкомолекулярного реагента.

С целью подбора реагента, определенного для каждого вида ЖРК, и оптимальной его концентрации, введение которого позволит снизить влажность осадков при вакуумной фильтрации, проведены лабораторные экспериментальные исследования. Фильтровались суспензии флотационного ЖРК Михайловского ГОКа с введением в исходную суспензию 0,1% растворов низкомолекулярных поверхностно-активных веществ: алкамона, смачивателя ДБ, сульфанола, ОП-Ю. Исследования осуществлялись под вакуумом на наливной воронке с полипропиленовой фильтровальной перегородкой.

Установлено, что смачиватель ДБ наиболее эффективен при его удельном расходе 50,1 г/т твёрдого. При этом абсолютная влажность отфильтрованного осадка снижается на 1%. Дальнейшее увеличение расхода смачивателя практически не оказывает влияние на влажность осадка.

Так же установлено, что оптимальный расход реагента ОП-Ю составляет 3 7,8 г/т твёрдого. Абсолютная влажности отфильтрованного осадка снижается с 10,4 до 9,78 % при толщине осадка 11 мм.

Для снижения влажности осадка за счет изменения физико-химических свойств суспензии наиболее целесообразно использовать реагент ОП-Ю в количестве до 37,8 г/т.

Анализ работы систем фильтрации и режимов эксплуатации

ДТВО

Для оценки результатов, полученных на установке «РИ^езЬ, были выполнены исследования на промышленном дисковом вакуум-фильтре ДТВО-100-2.58 «Мастер» с двигателем с частотным регулированием скорости вращения вала(«=0,5... 1,5 об/мин).

Результаты экспериментов и расчеты по зависимости (1) представлены на рис. 9. Значение влажности, установленной экспериментально, превышает расчетную при п, =1 об/мин на 9,3 %.

Для оценки правомочности методики определения параметров коллекторной трубы, на основе минимизации функции (3), были выполнены исследования с коллекторными трубами переменного диаметра. С этой целью в типовую, цилиндрическую трубу на всю длину закладывалась коническая вставка.

Исследования проводились на ДТВО «Мастер» (ЦПО ОАО «Карельский окатыш»). Одна часть независимого коллектора выполнялась без изменений (рис.10).

S =

3 m

о С?

2. 8

5 ?

0,5 1 1,5

Число оборотов вала, об/мин

—♦— б ос, мм -»•■- W3KC, % Woac.4, %

Рис. 9. Зависимости влажности (^„-расчетной, ^.-экспериментальной) и толщины осадка 3 от числа оборотов вала

Сторона «С»

Сторона «В»

Рис. 10. Схема положения дисков на ДТВО

Пробы осадка отбирались при различных режимах работы вакуум-фильтра (л;=0,5 и «2=1,0 об/мин; разрежение при сушке осадка от 0,08 ...0,085 МПа; вакуум при набора осадка 0,02 ... 0,09 МПа; расход вакуумного воздуха 2,0 ...2,5 м7(м2мин); давление отдувки 0,05 ...0,065 МПа). Удельная поверхность обезвоживаемого ЖРК 1497 ... 1771 см2/г.

Результаты исследований конической формы коллекторной трубы показали, что при ее использовании удельная производительность с увеличением скорости вращения вала возрастает на 6,4%, что обусловлено

большей равномерностью набора осадка по всем дискам. Кроме того, влажность осадка после отдувки снижается с 9,68 до 9,14 % при 0,5 об/мин, и с 10,12 до 9,46 % при 1 об/мин.

Мероприятия по совершенствованию структуры, расчету параметров профиля сектора по разработанным методикам реализованы в ДТВО «Мастер». Их установка в ЦПО ОАО «Карельский окатыш», взамен дискового вакуумного фильтра производства завода «Прогресс» (Украина), обеспечила подтвержденный экономический эффект в 2005 г. - 16,593 млн рублей за счет снижения удельного расхода электроэнергии и затрат на фильтроткани.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе изложено научно обоснованное решение актуальной задачи совершенствования фильтрования железорудного концентрата на дисковых вакуумных фильтрах на основе оптимизации процессов, протекающих при наборе и сушке осадка на ДТВО, решены вопросы выбора рациональных геометрических и технологических параметров узлов и конструктивных элементов, что имеет значение для повышения эффективности производства концентрата.

Результаты проведенных исследований позволили сделать следующие выводы:

1. Разработана методика составления структурных схем дисковых вакуумных фильтров для существующих конструкций и возможных вариантов их развития, что обеспечивает формализацию процесса анализа взаимодействия составных частей дисковых вакуумных фильтров и позволяет определить последовательность расчета параметров ДТВО.

2. Установлена зависимость влажности осадка при сушке на пористой фильтровальной поверхности ДТВО от толщины осадка (степенная), разности давлений (линейная обратно пропорциональная), времени сушки (степенная). Доказано, что наибольшее влияние на влажность осадка оказывает разность давлений, значение которой увеличивается за счет снижения гидравлических потерь в коллекторной трубе и узлах соединения с патрубками секторов. Увеличение толщины осадка более 11 мм приводит к неизменной величине его влажности независимо от времени сушки.

3. Определены критерии и получены в аналитической форме зависимости для определения в оптимизационной постановке параметров коллектора и его связей с секторами. Оптимальным значениям соответствует коническая форма коллектора с максимальным диаметром со стороны распределительной головки. Показано, что в этом случае обеспечивается равномерная загрузка всех рядов секторов, как следствие обеспечи-

вается увеличение производительности и снижаются затраты на замену фильтротканей, за счет их равномерного износа.

4. Получены зависимости, определяющие оптимальную форму, размеры и расположение рабочих поверхностей сектора. Найденные решения обеспечивают увеличение эффективной площади фильтровальной поверхности на 14,2%. Установлено, что в этом случае увеличение производительности достигается без изменения расхода электроэнергии, т.к. не сопровождается изменением габаритов вращающихся частей дискового вакуум-фильтра.

5. Обоснованы и выведены зависимости, определяющие положение сектора относительно коллекторной трубы, обеспечивающие увеличение времени сушки осадка на 39,2% при неизменной скорости вала.

6. Определены типы и рациональные дозы промышленно выпускаемых низкомолекулярных поверхностно-активных веществ, введение которых снижает влажность осадка железорудного концентрата. Добавление реагента ОП-Ю в количестве 32,2...37,8 г/т в виде 0,1% раствора к железорудным концентратам позволяет снизить влажность отфильтрованных осадков с 10,5 до 9,78%.

7. На основании опыта создания ДТВО разработаны практические рекомендации по рациональному построению основных частей и связей функционирования, обеспечивающие эффективное использование систем создания вакуума, снижение эксплуатационных затрат. Использование предложенных методик при создании ДТВО «Мастер» и их последующая эксплуатация в условиях ЦП О ОАО «Карельский окатыш» позволило в 2005г. снизить удельных расход фильтроткани с 5,0 10"3 до 4,5 10"3 м2/т концентрата, электроэнергии с 7,28 до 5,33 кВт час/т концентрата по сравнению с эксплуатировавшимися до того дисковыми вакуум фильтрами производства завода «Прогресс» (Украина).

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ В изданиях, рекомендованных ВАК

1. Садыков, В.Х. Повышение эффективности обезвоживания тонкодисперсных пульп на дисковых вакуум-фильтрах / Садыков В.Х., Никулин A.B. // Горный журнал. - 2006. - №9. - С.59-60.

2. Садыков, В.Х. Совершенствование дисковых вакуум-фильтров для обезвоживания железорудных концентратов / Садыков В.Х. // Вестник МГТУ им.Г.И.Носова. - Магнитогорск, 2007. - №3. - С. 19-21.

3. Садыков, В.Х. Анализ влияния режима отдувки на влажность осадка при обезвоживаниии железорудного концентрата / Кутлубаев

И.М., Садыков В.Х., Третьяк Б.А., Усов И.Г. // Вестник МГТУ им.Г.И.Носова. - Магнитогорск, 2008. - №2. - С. 12-14.

4. Садыков, В.Х. Исследование влияния реагентов на влажность железорудных концентратов при вакуумном фильтровании / Кутлубаев И.М., Садыков В.Х., Третьяк Б.А., Козырь А.В. // Вестник МГТУ . им.Г.И.Носова. - Магнитогорск, 2008. - №3. - С. 15-19.

В других изданиях

1. Садыков, В.Х. Проблемы обезвоживания хвостов при подаче в состав закладочной смеси и пути их решения на ДТВО /Кутлубаев И.М., Садыков В.Х., Усов И.Г // Комбинированная геотехнология: развитие фи-зикохимических способов добычи: материалы международной научно-технической конференции: Сб.тезисов. - Магнитогорск: ГОУ ВПО МГТУ им.Г.И.Носова, 2007. - С.46.

2. Садыков, В.Х., Опыт разработки и эксплуатации трубчатых дисковых вакуум-фильтров / Козырь А.В., Кутлубаев И.М., Садыков В.Х. // Международная научная конференция «Топорковские чтения». - Рудный: Рудн. индустр. ин-т., 2008. - Вып. VIII. -Том I. - С. 178-181.

3. ПМ 21747 РФ, МКИ7 В 01 В 33/31. Дисковый вакуум-фильтр /Б.А.Третьяк, А.В. Никулин, В.Х.Садыков и др. (РФ); заявитель ООО «САВИ» - №200121624/20; заявл. 18.08.2000; опубл.20.02.2002, Бюл. № 5. - 2 е.: ил.

4. ПМ 33517 РФ, МКИ7 В 01 В 33/21. Дисковый вакуум-фильтр/ Мати Калерво (П), Б.А.Третьяк, В.Х.Садыков и др. (РФ); - заявитель ООО «ТЕХНОСЕРВИС» - №2003111637/20; заявл. 25.04.2003; опубл.

27.10.2003, Бюл. № 30. -3 е.: ил.

5. ПИ 2238784 РФ, МКИ7 В 01 В 33/21. Дисковый вакуум-фильтр /Мати Калерво (И), Б.А. Третьяк, В.Х.Садыков и др. (РФ);- заявитель ООО «ТЕХНОСЕРВИС» -№2003112051/15; заявл. 25.04.2003; опубл.

10.27.2004, Бюл. № 30. - 5 е.: ил.

6. ПИ 2220757 РФ, МПК7 В0Ш 33/21. Дисковый вакуум-фильтр /Б.А. Третьяк, А.В.Никулин, Д.Н. Воробьев, Ю.В.Теткин, А.М.Кондраков, Н.И.Козелков, В.Х.Садыков (РФ); заявитель -№2000121625; заявл. 18.08.2000; опубл. 10.01.2004, Бюл.№1. -4 е.: шт.

Подписано в печать 7.10.2008. Формат 60x84 1/16. Бумага тип.№ 1.

Плоская печать. Усл.печ.л. 1,00. Тираж 100 экз. Заказ 722.

455000, Магнитогорск, пр. Ленина, 38 Полиграфический участок ГОУ ВПО «МГТУ»

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Садыков, Василий Халимович

Введение.

1. Технология и аппараты фильтрования железорудных концентратов

1.1. Теоретические основы вакуумной фильтрации.

1.2. Фильтрование железорудного концентрата, основные требования и характеристики процесса.

1.3. Тенденции в развитии оборудования для фильтрования железорудного концентрата.

1.4. Анализ направлений в совершенствовании дисковых вакуум фильтров.

1.5. Структурная схема дискового вакуум-фильтра.

1.6. Методы расчёта параметров дискового вакуумного фильтра

1.7. Анализ влияния режима работы на фильтрование железорудного концентрата на дисковых вакуумных фильтрах.

1.8. Концепция совершенствования процесса фильтрования железорудного концентрата на дисковых вакуум фильтрах.

1.9. Цели и задачи работы.

2. Совершенствование процесса фильтрования железорудного концентрата на дисковых трубчатых вакуум-фильтрах.

2.1. Анализ структуры дисковых вакуумных фильтров.

2.2. Оптимизация параметров системы отвода фильтрата.

2.2.1. Выбор оптимальных параметров канала ячейкового вала ДТВО и его связей с секторами.

2.2.2. Особенности выбора параметров установки сектора.

2.3. Интенсификация процесса набора осадка на ПФП в процессе фильтрации

3. Исследования влияния на процесс фильтрования изменения физико-химического состава железорудных концентратов.

3.1. Исследование фильтрования железорудного концентрата с введением флюсующей добавки.

3.2 Использование низкомолекулярных реагентов для снижения влажности осадков при фильтровании железорудных концентратов

4. Анализ работы систем фильтрации и режимов эксплуатации дисковых вакуум-фильтров

4.1. Исследование влияния режима работы на процесс фильтрования ЖРК на дисковых вакуумных фильтрах ДТВО -100-2.58 «Мастер».

4.2. Анализ эффективности использования коллекторных труб с коническими рабочими поверхностями.

4.3. Оценка влияния импульсной отдувки на показатели фильтрования ЖРК

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Совершенствование процесса фильтрования железорудного концентрата на основе выбора рациональной структуры и параметров дисковых трубчатых вакуум-фильтров"

На большинстве обогатительных фабрик России для удаления влаги (обезвоживания) из тонких обводненных концентратов железных, марганцевых руд и коксующихся углей используются дисковые вакуумные фильтры как отечественного, так и зарубежного производства. Высокий удельный вес этого способа обезвоживания концентратов полезных ископаемых и в цветной металлургии.

В последние годы на многих горно-обогатительных комбинатах обострилась проблема повышения качественных показателей обезвоживания концентратов [80]. Влажность отфильтрованного материала не удовлетворяет требованиям последующего передела. Это обусловлено, в частности, ростом требований металлургического передела к качеству концентрата по содержанию полезного компонента, что влечет увеличение тонины помола руды. В процесс обогащения вовлекаются концентраты с более развитой удельной поверхностью (более 220 м /кг). Эффективность обезвоживания ограничена техническими возможностями существующего основного оборудования - вакуумных фильтров.

Одно из решений этой проблемы - внедрение новых технологий и машин, их реализующих. Например, использование фильтр-прессов [22 - 24], капиллярной фильтрации [6, 8, 36, 47] или ленточных фильтров [83]. Этот подход является эффективным, но более затратным по капитальным и эксплуатационным расходам. Вместе с тем, возможности наиболее распространенной вакуумной фильтрации на дисковых фильтрах далеко не исчерпаны [55, 66, 82] и могут быть использованы в новых технологиях [41, 84]. Увеличение производительности данных систем вакуумной фильтрации при качественном соответствии получаемого продукта требованиям последующего передела возможно путем совершенствования процесса обезвоживания концентратов на основе выбора рациональной структуры и параметров дисковых вакуумных фильтров [37].

Это позволит на базе существующего оборудования (систем вакуума, ресиверов и др.) получить концентрат с требуемыми показателями влажности и меньшими затратами.

Необходимо отметить, что операция обезвоживания обводненных концентратов полезных ископаемых связана со значительными энергетическими затратами, в цикле обогащения занимает второе место по энергоемкости после измельчения. Удорожание энергетических ресурсов требует снижения энергозатрат на всех этапах обогащения, в частности фильтрации и последующих переделах.

Повышение эффективности работы фильтровального оборудования, снижение совокупных затрат на процесс обезвоживания и обеспечении требований к получаемому концентрату имеют важное значение для повышения конкурентоспособности и стабильности работы ГОКов в условиях рыночной экономики. Изучение процесса обезвоживания обводненных концентратов полезных ископаемых на дисковых вакуум-фильтрах, совершенствование соответствующего оборудования является актуальной научной задачей.

Целью работы является разработка методик проектирования узлов и элементов дискового трубчатого вакуум-фильтра (ДТВО), обеспечивающих совершенствование процесса фильтрования, повышение его производительности, уменьшение удельных энергозатрат процесса набора, сушки и снижение влажности осадка.

Идея работы состоит в использовании методов оптимизационного синтеза для расчета параметров узлов дискового трубчатого вакуум-фильтра отдувкой с минимальными гидравлическими сопротивлениями.

Объект исследования - дисковый трубчатый вакуум-фильтр отдувкой (ДТВО).

Основные задачи исследований:

1. Формирование методики анализа дисковых вакуум-фильтров на базе построения их структурных схем.

2. Разработка технических решений, направленных на совершенствование структурной схемы дисковых вакуум-фильтров.

3. Разработка методик расчета конструктивных параметров ДТВО на основе поиска экстремума предложенных критериев оптимальности.

4. Экспериментальное исследование возможности снижения влажности осадка за счет изменения физико-химических свойств суспензии.

5. Исследование работы дискового вакуум-фильтра, реализующего новые технические решения и конструктивные параметры его частей, рассчитанные в соответствии с разработанными методиками.

Методы исследования. Работа представляет комплексное исследование, основанное на построении и анализе структурных схем, использовании теории оптимального проектирования. Исследования базируются на теории гидродинамики, методах нелинейного программирования и физического моделирования. Экспериментальные исследования проводились с использованием установки «Filtratest» (Германия) и созданного ДТВО «Мастер».

Защищаемые положения:

1. Совершенствование процесса фильтрования железорудных концентратов на дисковых вакуум-фильтрах состоит в увеличении эффективной площади фильтрования и снижении потерь напора за счет выбора рациональной структуры ДТВО, связей функционирования и основных частей.

2. Увеличение производительности дискового вакуум-фильтра обеспечивается расчетом оптимальных параметров профиля рабочей поверхности его сектора при соблюдении равных условий съема осадка по высоте фильт-роткани.

3. Повышение эффективности работы дискового вакуум-фильтра достигается сокращением времени технологических пауз за счет выбора оптимального положения сектора на коллекторной трубе, созданием равного разрежения по всем рядам секторов за счет конической формы коллекторной трубы и переменными по рядам параметрами соединительных патрубков.

Практическая значимость работы - на основании теоретических и экспериментальных исследований определены параметры и создана конструкция дискового трубчатого вакуум-фильтра с отдувкой, обеспечивающая увеличение эффективной площади на 14,2 %, времени сушки на 39,2 %.

Научная новизна работы:

1. Экспериментально установлена и аналитически выражена зависимость влажности осадка на этапе его сушки от параметров технологического процесса: толщины осадка, времени сушки и разности давлений на фильтрот-кани, что позволяет оценить значимость и степень влияния каждого из них.

2. Разработаны методики расчета конструктивных параметров:

- коллекторной трубы и узлов ее соединения с секторами, на основе обеспечения равных условий набора осадка по рядам секторов, полученного с использованием уравнений гидродинамики;

- профиля сектора, увеличивающего эффективную площадь пористой фильтровальной перегородки на 14,2 % и обеспечивающих реализацию дополнительной функции перемешивания суспензии элементами крепления секторов.

3. Разработан и обоснован критерий, определяющий положение сектора относительно коллекторной трубы, использование которого для расчета присоединительных размеров увеличивает время сушки осадка на 39,2 %, без изменения скорости вращения приводного вала.

Достоверность результатов. Достоверность выводов и рекомендаций подтверждается сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, а также положительными результатами эксплуатации дисковых трубчатых вакуумных фильтров с отдувкой, спроектированных с использованием разработанных методик.

Теоретическое значение работы состоит в развитии теории проектирования дисковых вакуум-фильтров и заключается в разработке алгоритма и методик расчета конструктивных параметров, обеспечивающих создание дисковых трубчатых вакуум-фильтров с более высокими эксплуатационными характеристиками.

Реализация работы. Разработанные методики использованы при проектировании дисковых вакуум-фильтров с отдувкой «Мастер» в ОАО «Урал-химмаш», последующая эксплуатация которых в ОАО «Карельский окатыш» обеспечила годовой экономический эффект 16,593 млн руб. при производстве 9,123 млн т концентрата.

Личный вклад автора состоит в разработке методик расчета параметров дисковых трубчатых вакуум-фильтров, организации и проведении экспериментальных работ, внедрении новых фильтров в промышленных условиях

Апробация работы. Основные положения и результаты докладывались и обсуждались: на научном симпозиуме «Неделя горняка» (МГГУ, г.Москва, 2004 г.); на Сеульской международной выставке «SIIF-2006» (г.Сеул, 2006); на Международной научно-технической конференции «Комбинированная геотехнология: развитие физикохимических способов добычи» (г.Сибай, 2007); на 3- м Международном салоне новых технологий (г.Севастополь, 2007); на 18 Международной выставке инвестиций, инноваций и технологий ITEX 2007 (Малазия, 2007); на ежегодной научно-технической конференции МГТУ им.Г.И.Носова (г.Магнитогорск, 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, из них 4 в изданиях ВАК рекомендованных к публикациям результатов диссертационных работ, 2 патента РФ на изобретения и 2 патента на полезную модель.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 2 патента РФ на изобретения и 2 патента на полезные модели.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, приложений. Основное содержание работы изложено на 127 страницах машинописного текста, включающих 37 рисунков и 26 таблиц, 4 приложения. Список литературы содержит 97 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Обогащение полезных ископаемых", Садыков, Василий Халимович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе изложено научно обоснованное решение актуальной задачи совершенствования фильтрования железорудного концентрата на дисковых вакуумных фильтрах на основе оптимизации процессов, протекающих при наборе и сушке осадка на ДТВО, решены вопросы выбора рациональных геометрических и технологических параметров узлов и конструктивных элементов, что имеет значение для повышения эффективности производства концентрата.

Результаты проведенных исследований позволили сделать следующие выводы:

1. Разработана методика составления структурных схем дисковых вакуумных фильтров для существующих конструкций и возможных вариантов их развития, что обеспечивает формализацию процесса анализа взаимодействия составных частей дисковых вакуумных фильтров и позволяет определить последовательность расчета параметров ДТВО.

2. Установлена зависимость влажности осадка при сушке на пористой фильтровальной поверхности ДТВО от толщины осадка (степенная), разности давлений (линейная обратно пропорциональная), времени сушки (степенная). Доказано, что наибольшее влияние на влажность осадка оказывает разность давлений, значение которой увеличивается за счет снижения гидравлических потерь в коллекторной трубе и узлах соединения с патрубками секторов. Увеличение толщины осадка более 11 мм приводит к неизменной величине его влажности независимо от времени сушки.

3. Определены критерии и получены в аналитической форме зависимости для определения в оптимизационной постановке параметров коллектора и его связей с секторами. Оптимальным значениям соответствует коническая форма коллектора с максимальным диаметром со стороны распределительной головки. Показано, что в этом случае обеспечивается равномерная загрузка всех рядов секторов, как следствие обеспечивается увеличение производительности и снижаются затраты на замену фильтротканей, за счет их равномерного износа.

4. Получены зависимости, определяющие оптимальную форму, размеры и расположение рабочих поверхностей сектора. Найденные решения обеспечивают увеличение эффективной площади фильтровальной поверхности на 14,2%. Установлено, что в этом случае увеличение производительности достигается без изменения расхода электроэнергии, т.к. не сопровождается изменением габаритов вращающихся частей дискового вакуум-фильтра.

5. Обоснованы и выведены зависимости, определяющие положение сектора относительно коллекторной трубы, обеспечивающие увеличение времени сушки осадка на 39,2% при неизменной скорости вала.

6. Определены типы и рациональные дозы промышленно выпускаемых низкомолекулярных поверхностно-актртвных веществ, введение которых снижает влажность осадка железорудного концентрата. Добавление реагента ОП-Ю в количестве 32,2.37,8 г/т в виде 0,1% раствора к железорудным концентратам позволяет снизить влажность отфильтрованных осадков с 10,5 до 9,78%.

7. На основании опыта создания ДТВО разработаны практические рекомендации по рациональному построению основных частей и связей функционирования, обеспечивающие эффективное использование систем создания вакуума, снижение эксплуатационных затрат. Использование предложенных методик при создании ДТВО «Мастер» и их последующая эксплуатация в условиях ЦПО ОАО «Карельский окатыш» позволило в 2005г. снизить удельных расход фильтроткани с 5,0 10° до 4,5 10"3 м2/т концентрата, электроэнергии с 7,28 до 5,33 кВт час/т концентрата по сравнению с эксплуатировавшимися до того дисковыми вакуум фильтрами производства завода «Прогресс» (Украина).

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Садыков, Василий Халимович, Магнитогорск

1. Батищев Д.И. Задачи и методы векторной оптимизации. - Горький, 1979.-92 с.

2. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. — М.: Лаборатория базовых знаний, 2002. 632 с.

3. Белоглазов И.Н. Фильтрование технологических пульп. — М.: ФГУП «Издательский дом «Руда и металлы», 2003. 320 с.

4. Белоконов И.В. Статистический анализ динамических систем: Учеб. пособие. Самара: Самар. гос. аэрокосм, ун-т, 2001. — 68 с.

5. Бондарь В.В., Красный Б.А. Состояние и перспективы применения дисковых вакуумных фильтров с керамическими фильтрующими элементами в технологии обезвоживания горно-обогатительных производств //Обогащение руд.-2007.-№2 -С. 39-43.

6. Брок Т.Д. Мембранная фильтрация: Пер. с англ. М.: Мир, 1987. — 462с.

7. БрукО.Л. Фильтрование угольных суспензий. М.: Недра, 1978. -271 с.

8. Брык М.Т., Цапюк Е.А. Удьтрафильграцпя. Киев: Наук, думка, 1988. -287 с.

9. Васильева Н.Я., Алексеев А.И. Освоение производства алюмокремниевого коагулянта-флокулянта //Горный журнал.-1999.-№9.-С.46-47.

10. Веселова Е.Л. Определение закономерностей обезвоживания в вакууме и разработка структуры автоматизированного оборудования: Дис. . канд.техн.наук:05.13.07. -М., 1998.- 181 с.

11. Гейер В.Г., Дулин B.C., Заря А.Н. Гидравлика и гидропривод: Учебник для вузов. -3-е изд.- М.: Недра, 1991.- 331 с.

12. Герке Л.Н. Оптимизация системы аппаратов механического обезвоживания и сушки: Дис. . канд.техн.наук: 05.17.08. — Казань,1997.- 178 с.

13. Гольдберг Г.Ю. Исследование технологий обезвоживания угольных флотоконцентратов фильтрованием и разработка методов их оптимизации по критерию экономичности: Дис. . канд.техн.наук: 05.15.08.-Люберцы: 1994.-165 с.

14. Гольдберг Ю.С., Гонтаренко А.А. Обезвоживание концентратов черных металлов. М.: Недра, 1986. - С. 184.

15. Гольдберг Ю.С., Гонтаренко А.А., Баришполец В.Т. Процессы и оборудование для обезвоживания руд. — М.: Недра, 1977. 168с.

16. Гутин Ю.В. Энциклопедия машиностроения. Разд. 3. Фильтры. М.: Машиностроение, 2004. - 364 с.

17. Гутин Ю.В., Гусев Ю.И. Расчет дисковых вакуум-фильтров: Метод, разраб. к курсовому и дипломному проектированию.- М.: МГУИЭ, 2006.- 17 с.

18. Долина А.Ф. Влияние поверхностно-активных веществ на процессы обезвоживания антрацита //Бгол. ин-та Черметинформация. -1972.- №8. -С. 21-22.

19. Дутченко П. Н. О причинах и последствиях применения способа удаления фильтрата из вакуум-ресиверов по барометрическим трубам в отечественной и зарубежной практике // Обогащение руд. — 2002. №4. - С. 29-35.

20. Дудченко П.Н., Азаматов Ф.П., Смышляев Г.К. Исследование процесса фильтрования тонкоизмельченного железорудного концентрата II Горный журнал. 1979. -№2. -С.57-59.

21. Дутченко П.Н. О способах удаления фильтрата из вакуум-рисиверов по барометрическим трубам и последствиях их применения // Обогащение руд. 2000. - № 2. - С. 33 - 36.

22. Златковский О.А. Обезвоживание пульп обогащения цветных и черных металлов на фильтр прессах //Материалы VI Конгресса обогатителенстран СНГ, Москва, 19-21 марта 2007г. T.l.-М.: Альтекс, 2007.-С.45-46.

23. Едыннн А.И. Тенденция развития фильтрования и фильтровального оборудования. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1992. - 44 с.

24. Едыпин А.И. Фильтровальное оборудование в США. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1991. - 56 с.

25. Жужиков В. А. Фильтрование. Теория и практика разделения суспензий. -М.: Химия, 1971. 441с.

26. Жужиков В.А. Фильтрование. Теория и практика разделения суспензий. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1980. - 440 с.

27. Ибятов Р.И. Методы расчета гидромеханических процессов при фильтровании и центрифугировании суспензий.- Казань: ГОУВПО "КГТУ", 2005. 142 с.

28. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Под ред. М.О.Штейнберга. М.: Машиностроение, 1992. - 671 с.

29. Ильинский Н. Ф. Элементы теории эксперимента: Учеб. пособие. — М.:. МЭИ, 1983.-92 с.

30. Каминский B.C., Соколова М.С., Сафронова К.И. Влияние добавки различных образцов полиоксиэтилена на эффективность фильтрования // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых.-1972. -№2. С. 90-102.

31. Карпушкин С.В. Технологическое оборудование ГАЛС: Курс лекций. -Тамбов: ТГТУ, 2003. -65 с.

32. Кеменов В.Н., Сапежинский М.Г. Математическое моделирование процессов откачки во входной полости диффузионного вакуумного насоса //Вакуумная наука и технология. 1999. —Т.9, № 1. - С.86 -99.

33. Козырь А.В., Кутлубаев И.М., Садыков В.Х. Опыт разработки и эксплуатации трубчатых дисковых вакуум-фильтров //Топорковские чтения. Международная научная конференция. Рудный: Рудн. индустриальный ин-т. -2008. Выпуск VIII. Том I. - С. 178-181.

34. Краснянский М.Н. HTML и Labview: Курс лекций. Тамбов: ТГТУ, 2004.- 86 с.

35. Красный Б. Л. Новые возможности фильтровальных агрегатов с керамическими фильтрующими элементами// Цветные металлы. 2003. -№8-9. — С.68 - 71.

36. Красный Б.Л., Бондарь В.В., Буртовой А.Г. Опыт промышленного применения дисковых вакуум-фильтров нового поколения// Черная металлургия: Бюл. НТ и ЭИ /Ин-т «Черметинформация».-2004.-№8.-С.22-25.

37. Криворот А. С. Конструкция и основы проектирования машин и аппаратов химической промышленности. М.: Машиностроение, 1976. -376 с.

38. Кутлубаев И.М. Использование структурных схем для анализа многодвигательных машин // Вестник машиностроения.-2004.-№12.-С.8-11.

39. Кутлубаев И.М., Садыков В.Х., Третьяк Б.А., Козырь А.В. Исследование влияния реагентов на влажность железорудных концентратов при вакуумном фильтровании // Вестник МГТУ им.Г.И.Носова. -2008. № 3. - С.15-19.

40. Кутлубаев И.М., Садыков В.Х., Третьяк Б.А., Усов И.Г. Анализ влияния режима отдувки на влажность осадка при обезвоживании железорудных концентратов на дисковых вакуум-фильтрах // Вестник МГТУ им.Г.И.Носова. -2008. №2. - С. 12-14.

41. Левицкая М.А. Моделирование систем вакуум-сублимационногообезвоживания: Дис. канд.техн.наук: 05.13.07. Воронеж, 2002 — 167с.

42. Лунев В. Д., Емельянов Ю.А. Фильтрование в химической промышленности. Л.: Химия, 1982. - 71с.

43. Малиновская Т. А. Разделение суспензий в химической промышленности. -М.: Химия, 1971. 113 с.

44. Мужиков В. А. Фильтрование. -М.: Химия, 1980. 398 с.

45. Мюллер П., Нойман П., Шторм Р. Таблицы по математической статистике. М.: Финансы и статистика, 1982. - 287 с.

46. Начинкин О.И. Полимерные микрофильтры. М.: Химия, 1985. — 496 с.

47. Надеин В.И., Голубепко В.В. Новый дисковый вакуум-фильтр Д0080 -1У-01//Уголь Украины. 1991. -№9. - С.28-30.

48. Овсепян М.Т. Устройство для предотвращения увлажнения осадка во время отдува на барабанных вакуум-фильтрах // Цветная металлургия. 1979. -№11. - С.113-114.

49. Определение статических характеристик дисковых вакуум-фильтров /В.Е.Карпов, В.Е.Кучеренко, О.А.Панфилов, Щеголихин А .Я. //Цветная металлургия. -1972. -№3.- С.83-85.

50. Определение динамических характеристик дисковых вакуум-фильтров /В.Е.Карпов, В.Е.Кучеренко, О.А.Панфилов, Щеголихин А .Я. //Цветная металлургия. -1973. №4-С. 81-83.

51. Определение производительности дисковых вакуумных фильтров по исходной суспензии и твердому осадку / А.А.Щелинский, А.Я.Пацкан А.И.Золотарев, А.В.Дубовский // Кокс и химия. 1981. - №9. - С.48-50.

52. Опыт использования синтетических тканей для фильтрования железорудных концентратов /Бескин Б. Л., Касаткин Г. С., Якушкин В. П., Ильинских А. А. //Горный журнал. 2002. - № 11 - 12. - С. 70 - 71.

53. Отчет по маркетингу рынка фильтровального оборудования. М.: ЗАО ИФК «Солид», 2004. - 25 с.

54. Пажи Д.Г., Галустов B.C. Основы техники распыления жидкостей. -М.: Химия, 1984. -247 с.

55. Пирогов Г.С., Журавль В.А., Беринберг З.Ш. Исследование и освоение высокоэффективных секторов //Уголь Украины — 1971. №4. - С.49-51.

56. Плановский А.Н., Николаев П.П. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. М.: Химия, 1987. - 496 с.

57. Попов Д.Н. Нестационарные гидромеханические процессы. М.: Машиностроение, 1982. - 365 с.

58. Пушканов В.В. Технология обезвоживания и параметры брикетирования шлама железомарганцевых конкреций перед металлургической переработкой: Дис. . канд.техн.наук: 05.15.18. -Люберцы, 1997.- 198 с.

59. Применение современной фильтрующей керамики — эффективный способ энергосбережения /Б.Л.Красный, В.В.Бондарь, А.Г.Буртовой, П.Н.Рубцов // Металлург. 2004. - № 5. - С.26-29.

60. Пухнатый А.Е. Исследование закономерностей и интенсификация процесса обезвоживания пульп марганцевых и железорудных концентратов. М.: ИПКОН РАН, 1993. - 17с.

61. Реклейтис Г., Рейвиндран А., Рэгсдел К. Оптимизация в технике: Пер. сангл. М.: Мир, 1986. - 349 с.

62. РТМ26-01-10-65*. Методика определения параметров фильтрования с образованием осадка. М.: НИИХИММАШ, 1990.- 36 с.

63. Ромашевский А.В., Воробьев А.Н. Новый высоко производственный дисковый вакуум-фильтр // Материалы IV Конгресса обогатителей стран СНГ, Москва, 19-21 марта 2003г. Т.2. М.: Альтекс, 2003. -С. 171-172.

64. РТМ 26-01-26-68. Методика расчета дисковых вакуум-фильтров.-М.: НИИХИММАШ, 1971. 39 с.

65. Садыков В.Х. Совершенствование дисковых вакуум-фильтров для обезвоживания железорудных концентратов // Вестник МГТУ им.Г.И.Носова. -2007. №3. - С.19-21.

66. Садыков В.Х., Никулин А.В. Повышение эффективности обезвоживания тонкодисперсных пульп на дисковых вакуум-фильтрах // Горный журнал. 2006. - №9. - С.59-60.

67. Сокол О.М. Физико-технические основы технологий переработки титан-циркониевых россыпей. — Донецк: НАН Украины, 2002. 32 с.

68. Сухобрусов П.Н. Метод определения оптимального режима просушки осадка на фильтрах // Химическое и нефтяное машиностроение. -1965.-№ 12.-С.27.

69. Самойлович Г.С. Гидродинамика: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Турбостроение». — М.: Машиностроение, 1990. -384 с.

70. Федоткин И.М., Воробьев Е.И., Вьюн В.И. Гидродинамическая теорияфильтрования суспензий. Киев: Вища. шк., 1986. — 166 с.

71. Федоров А.В. Исследование процесса обезвоживания осадков путем продувки их газом на вакуум-фильтрах. М.: НИОПиК, 1982. - 19 с.

72. Федоров А.В., Гутин Ю.В. Выбор режима работы вакуум-фильтров непрерывного действия по результатам планирования эксперимента //Химическое и нефтяное машиностроение. 1980. - №10. - С. 11-13

73. Фильтры для жидкостей: Каталог. Ч. 1. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1989. -184 с.

74. Фильтры для жидкостей. Каталог: 3-е изд., испр. и доп. - М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1989. - 142 с.

75. Химмельблау М. Прикладное нелинейное программирование. М.: Мир, 1975.-534 с.

76. Campbell Q.P. The influence of coal quality on the de watering of fine coat by vacuum filtration //14 International Coal Preparation Congress and Exhibition, Sandton, 11-15 March. 2002, Yohannesburg: S. Afr. Inst. Mining and Met., 2002. -P. 199-202.

77. Kontinuierlich filtern mit Drucksheibenfiltern von Krupp Fordertechnik //Aufbereit.-Teclin.-1997.-38, №8.-P.452.

78. Kontinuierliche Vacuumfiltration mit modernen Scheibenfiltem als Alternative zu Band- and Trommelfiltem in der Kohlefiltration /Bott R., Langeloh Т., Hahn J., Viet C., Langer B. // Aufbereit. Techn. -2002. -43, № 11. -C. 14-29.

79. Mel Laurila. Using belt vacuum filters to dewater fine coal//Coal Age. -1998.-103, №l.-P.40-47.

80. Svedala mit modularem Klareindicker-SystemZ/Aufbereit. Techn.-1998.-39, №12.-S.639.

81. Singh Bimal P. The role of surfactant adsorption in the improved dewatering of fine coal. //Fuel.-1999.- 78, №4.- P.501-506.

82. The role of cake structure in the dewatering of fine coal by filtration /

83. Ranjan S., Hogg R.//Coal Preporation. 1996. - 17, №1-2. - P.71-87.

84. Wang Xiliang //Jinshu kuangshan Metal Mine. 1996. - № 5. - P.12-15.

85. A.c. 483123 СССР, МКИ7 В 01 D33/26. Сектор дискового вакуум-фильтра / Н.Ф. Мясников, А.К.Захаров (СССР). -№ 1871968; Опубл. 09.05.1975. Бюл.№32 //Изобретения. Открытия. 1975. -№32

86. А.с. 542531 СССР, МКИ7 В 01 D 33/26. Вал ячейковый дисковых вакуум-фильтров/А.А.Шабельник, Е.М.Перепелица, Л.А.Воеводин (СССР). -№ 2027084/26. Опубл. 18.02.77, Бюл.№2. //Открытия.Изобретения. 1977. - №2.

87. А.с. 1291180 СССР, МКИ7 В 01 D33/26. Сектор дискового вакуум-фильтра / В.Л.Радушкевич, Ю.В.Гутин, В.Г.Саенко, Т.Т.Тодосов. (СССР). -№ 3926737; Опубл. 23.02.1987. Еюл.№ 5 //Изобретения. Открытия. 1987. - №5.

88. А.с. 1716957 СССР, МКИ7 В 01 D33/21. Фильтрующая секция вращательного фильтра /Бьярне Нильссон (SE). № 4355977; Опубл. 28.02.1992. Бюл.№5 //Изобретения. Открытия. - 1992. -№5.

89. ПМ 21747 РФ, МКИ7 В 01 В 33/31. Дисковый вакуум-фильтр/ Б.А. Третьяк, А.В. Никулин, В.Х.Садыков и др. (РФ); №200121624/20; 0публ.20.02.2002, Бюл. № 5. //Патенты и полезные модели. 2002. -№5.

90. ПМ 33517 РФ, МКИ7 В 01 В 33/21. Дисковый вакуум-фильтр /Мати Калерво (FI), Б.А.Третьяк, В.Х.Садыков и др. (РФ); №2003111637/20; Опубл.27.10.2003. Бюл. № 30. //Патенты и полезные модели. — 2003. -№30.

91. ПИ 2238784 РФ, МКИ7 В 01 В 33/21. Дисковый вакуум-фильтр/ Мати

92. Калерво (FI), Б.А. Третьяк, В.Х.Садыков и др. (РФ); №2003112051/15; Опубл. 10.08.2004. Бюл. № 28.//Патенты и полезные модели.-2004.-№28.

93. ПИ 2092227 РФ, МКИ7 В 01 D33/23. Сектор дискового вакуум-фильтра /А.И.Перепелицын, Н.П.Воробьев, Ф.Л.Азаматов, В.С.Маргулис, А.В.Олейников, Н.М.Ворсин (РФ); №95112410/25; Опубл. 10.10.2002. Бюл.№15. //Патенты и полезные модели. 2002. -№15.

94. ПИ 2220757 РФ, МПК7 B01D 33/21. Дисковый вакуум-фильтр / Б.А. Третьяк, А.В.Никулин, Д.Н. Воробьев, Ю.В.Теткин, А.М.Кондраков, Н.И.Козелков, В.Х.Садыков (РФ); №2000121625; Опубл. 10.01.2004. Бюл.№1 //Патенты и полезные модели. 2004. -№1.