Совершенствование технологии обогащения магнетитовых кварцитов путем повышения эффективности гидроциклонирования

Торопов, Олег Алексеевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Совершенствование технологии обогащения магнетитовых кварцитов путем повышения эффективности гидроциклонирования
ВАК РФ 25.00.13, Обогащение полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование технологии обогащения магнетитовых кварцитов путем повышения эффективности гидроциклонирования"

На правах рукописи

¿¿¿А?

ТОРОПОВ Олег Алексеевич

УДК 622.755-52

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБОГАЩЕНИЯ МАГНЕТИТОВЫХ КВАРЦИТОВ ПУТЕМ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГИДРОЦИКЛОНИРОВАНИЯ

Специальность 25.00.13 - "Обогащение полезных ископаемых"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2009

003470838

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Московский государственный горный университет» (МГГУ) на кафедре «Обогащения полезных ископаемых»

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор

Кармазин Виктор Витальевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Бардовский Анатолий Данилович Гзогян Татьяна Николаевна

кандидат технических наук

Ведущее предприятие - ОАО «Рудпром»

Защита диссертации состоится « 18 » игодя 2009 г. в час. О0

мин. на заседании диссертационного совета Д 212.128.08 в Московском государственном горном университете по адресу: 119991, Москва, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета.

Автореферат разослан «/У » 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук

Шек Валерий Михайлович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Минерально-сырьевая база в России в значительной степени определяет экономическую мощь государства, возможность развития его промышленного и оборонного потенциалов. Повышение технико-экономических показателей комплексной переработки минерального сырья и развитие ресурсосберегающих технологий сегодня важнейшее направление горной промышленности. Экономически целесообразным является не расширение производства, а совершенствование существующих технологий и техники переработки полезных ископаемых. Одним из самых затратных процессов в обогащении минералов является процесс измельчения. Работу контура измельчения в связке мельница-классификатор в значительной степени определяет правильный и эффективный процесс классификации. Среди многообразия различных типов классифицирующего оборудования гидроциклоны наиболее универсальное, простое, компактное и менее затратное в эксплуатации оборудование.

Самой важной технологической задачей обогащения железных руд, решаемой с применением новых конструкций гидроциклонов, является увеличение производительности путем достижения максимальной степени раскрытия минералов при минимальной степени измельчения руды и получение высококачественных концентратов при минимальных материальных и энергетических затратах на 1 т производимого продукта.

Значительный вклад в развитие теории и практики гидроциклойирования внесли такие ученые, как Акопов М.Г., Ангелов А.И., Баранов Д.А., Барский В.Г., Брэдли Д., Дриссен М., Келсалл Д.Ф., Кутепов И.Г., Лященко П.А., Нейсе Т., Непомнящий Е.А., Павловский В.В., Пилов ГШ., Поваров А.И., Тарьян Г., Тернавский А.М., Тихонов О.Н., Шуберт Г. и многие другие. Тем не менее, это направление остается одним из самых актуальных в обогащении полезных ископаемых.

0;Л

Настоящая работа посвящена разработке новой техники и технологии гид-роциклонирования для повышения эффективности классификации и обогащения железистых кварцитов в циклах «мельница-классификатор» и других узлах классификации и обезвоживания. В работе исследуется потенциал применения модульных гидроциклонов с расчетными параметрами элементов конструкций, позволяющих значительно повысить эффективность гидроциклонирования.

Цель работы. Определение зависимости параметров процесса гидроциклонирования от конструктивно-технологических параметров цилиндрокониче-ских гидроциклонов модульных конструкций для повышения эффективности классификации и совершенствования технологии обогащения магнетитовых кварцитов.

Идея работы. Пересмотреть существующий метод выбора и расчета параметров гидроциклона, опирающийся на стандартный размерный ряд серийных гидроциклонов, и предложить методику индивидуального расчета и изготовления специальной модульной конструкции гидроциклона для классификации конкретного материала.

Задачи исследований. Для достижения поставленной в работе цели были решены следующие задачи:

- выполнить теоретический анализ процесса гидроциклонирования для построения математической модели и оценки резервов повышения эффективности классификации гидроциклонов, работающих в технологических схемах обогащения железорудных ГОКов;

- усовершенствовать конструкцию гидроциклона в соответствии с новыми представлениями об оптимизации параметров гидроциклона для повышения его износостойкости и эффективности классификации при выполнении различных технологических задач;

- разработать математическую модель процесса классификации материалов в цилиндроконическом гидроциклоне;

- разработать методику технологического расчета и изготовления гидроциклона для высокоэффективной классификации заданного материала по крупности;

- проверить работоспособность предложенной методики в промышленных условиях и внедрить новые конструкции гидроциклонов на обогатительных фабриках железорудных ГОКов России;

- произвести технико-экономическую оценку результатов работы новых гидроциклонов для расширения их внедрения в масштабах всей отрасли.

Объектами исследования являлись конструктивно-технологические параметры процесса гидроцтслонирования и соответствующие ему новые конструкции гидроциклонов, влияние их внедрения на технико-экономические показатели работы ОФ ГОКов России. Вышеизложенные процессы исследовались на исходной руде таких ГОКов, как: ОАО «Карельский Окатыш», ОАО «Кач-канарский ГОК «Ванадий», ОАО «КМА-руда», ОАО «Ковдорский ГОК», ОАО «Стойленский ГОК»;.

Методы исследований. В ходе работы над диссертацией использовались следующие методы исследований:

- магнитно-радиометрические, химические методы анализа исходных материалов и продуктов разделения;

- моделирование процесса гидроциклонирования в лабораторных, стендовых и промышленных условиях;

- получение и исследование математических моделей процессов гидроциклонирования;

- аналитические и экспериментальные при исследовании основных параметров работы гидроциклонов;

- статистический анализ результатов, полученных в ходе промышленных испытаний и эксплуатации новых конструкций гидроциклонов на обогатительных фабриках Костомукшского и Качканарского ГОКов, с использованием их компьютерной обработки в спец. программах ЖзнпМе!, УЦЬСОсак;

- использование современной аналитической и приборной базы для изучения основных параметров работы гидроциклонов, свойств минерального и вещественного состава продуктов обогащения;

- опытно-промышленная проверка разработанных технологических решений.

В экспериментах использовались специальные и стандартные измерительные устройства и приборы.

Научные положення, выносимые на защиту, и их новизна:

- разработана стохастическая модель турбулентного массопереноса в гидроциклонах с конкретными начальными и граничными условиями, позволяющая на основе новых представлений о процессе гидроциклонирования и о распределении скоростей потоков улучшить конструктивно-технологических параметров гидроциклонов и эффективность классификации;

- разработана конструкция питающей камеры гидроциклонного аппарата, обеспечивающая плавное сопряжение входного и рабочего потоков и стабилизацию гидродинамического режима, способствующего повышению эффективности классификации и износостойкости гидроциклонов путем исключения крупномасштабных турбулентных пульсаций;

- разработана методика расчета основных конструктивно-технологических параметров гидроциклонов, учитывающая влияние турбулентных пульсаций согласно разработанной модели, адекватность которой проверена экспериментально;

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов

Научные положения, выводы и рекомендации подтверждаются удовлетворительной сходимостью результатов аналитических расчетов с данными, полученными опытным путем, соответствием результатов лабораторных и промыш-

ленных испытаний. Оценка адекватности модели выполнена с доверительной вероятностью 0,85.

Моделирование процессов гидроциклонирования осуществлялось на стендовой установке с приборами для измерения основных гидромеханических параметров, с применением минералогического, гранулометрического, и других методов лабораторного анализа продуктов обогащения, математических методов расчета полей скоростей и давлений; данные обрабатывались с использованием современных компьютерных программ.

Научное значение работы заключается в уточнении современных теоретических представлений о процессе гидроциклонирования и разработке его математической модели, корректирующей зависимости показателей обогащения от конструктивно-технологических параметров гидроциклонов, а также в создании на этой основе новых конструкций гидроциклонов, разработке новой методики технологического расчета для выбора и регулирования основных параметров оборудования и новых технологий применения гидроциклонов на ОФ современных ГОКов.

Практическое значение работы заключается в применении методики расчета параметров гидроциклонов новых конструкций и их внедрения на железорудных обогатительных фабриках ГОКов России для повышения технологических показателей обогащения за счет повышения эффективности работы цикла измельчения с применением модульных гидроциклонов с повышенной эффективностью классификации и увеличенным сроком их службы, что подтверждено соответствующими актами внедрения.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Основные результаты работы и практические рекомендации использованы при выдаче технологических регламентов по внедрению и эксплуатации новых конструкций гидроциклонов на действующих и проектируемых ГОКах РФ, при этом усовершенствована технология классификации и обогащения, также выводы и рекомендации используются в учебном процессе в МГГУ по курсам «Гидромеханика» и «Гравитационные методы обогащения".

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях и симпозиумах «ОБОГАЩЕНИЕ 2006» (ЗАО Механобр Инжиниринг, СПб.), «Плаксинские чтения» (Кировск 2008), «Неделя горняка» (Москва, МГГУ - 2006-2009 гг.), "Конгрессе обогатителей стран СНГ" (МИСИС, 2007,2009 гг.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 работ, из них 4 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка использованной литературы из 143 наименований и 4 приложений, содержит 39 рисунков, 14 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во Введепии обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель и идея работы, представлены объект, предмет, задачи и методы исследований, научные положения, раскрыты научная и практическая значимость работы, результаты ее реализации.

Первая глава посвящена современному состоянию теории и практики гидроциклонирования. Классификация материалов по крупности - это основополагающий процесс обогащения, так как представляет собой часть измельчительного контура, который является своего рода элементом управления работой всей обогатительной фабрики в целом. Применение гидроциклонов при обогащении руд существенно осложняется наличием нескольких компонентов твердой фазы, имеющих различные плотности. Возникает проблема равнопадаемости, что ведет к искажению результатов классификации.

В основе процесса классификация лежит использование различий в скоростях падения частиц различного размера и плотности в разделяемой среде. В криволинейных потоках пщроциклонов возникают существенные центробежные силы, при этом скорость разделения частиц в центробежном поле в сотни раз выше, чем в гравитационном поле. В связи с этим производи-

тельность гидроциклонов намного выше относительно других обогатительных аппаратов, в которых разделение происходит под действием силы тяжести.

Питание гидроциклонов под давлением подается через питающий патрубок по касательной к цилиндрической части гидроциклона, при этом поток закручивается. В вершине конуса в режиме классификации возникает разряжение, в результате чего в гидроциклон засасывается воздух, который в виде столба уходит вместе со сливом. Таким образом, частицы и элементы жидкости одновременно движутся в трех направлениях: радиальном - со скоростью 11п тангенциальном (по касательной) - со скоростью <7? и вертикальном (по оси) - со скоростью 11г, в среде с переменной плотностью и вязкостью. При этом наиболее значимой является тангенциальная скорость и9, составляющая 90 - 95% от значения суммарной скорости потока.

В процессе гидроциклонирования плотность пульпы увеличивается в направлении стенок и вниз по спирали, а величина и направление действия сил зависят от координаты точки их приложения. Под действием центробежных сил тяжелые и крупные частицы концентрируются у стенок, а мелкие у центральной части гидроциклона и выносятся в сливной патрубок. Крупные частицы сползают под действием сил тяжести по стенкам гидроциклона и разгружаются через песковую насадку (10 - 50% от подачи).

Необходимость совершенствования процесса гидроциклонирования продиктована наличием устаревших методов расчета и выбора оборудования, не учитывающих современных тенденций по оптимизации технологических процессов, повышению эффективности работы оборудования, снижению себестоимости конечного продукта, снижению потерь полезного концентрата, комплексному освоению минеральных ресурсов.

Вторая глава посвящена анализу теоретических закономерностей процессов гидроциклонирования и их влияния на основные конструктивно-технологические параметры гидроциклонов.

Теоретической основой большинства исследований в этой области являются методы Эйлера и Даламбера, уравнения Навье-Стокса, Бернулли и уравнения классической механики (неразрывности, диффузии, гидродинамических сопротивлений и др.), в ряде работ также используются и стохастические модели с учетом функций распределения частиц разделяемых материалов по физическим признакам. Однако при этом по-прежнему нет надежных методов расчета и проектирования современных гидроциклонов.

Существуют успешные аналитические решения гидродинамической задачи о движении потока жидкости в гидроцшслоне. Наиболее подходящей для этого базой является уравнение для движения реальной жидкости с кинематической вязкостью. Решение системы уравнений Навье-Стокса совместно с уравнением неразрывности потока для установившегося симметричного и закрученного относительно оси течения жидкости, предложенное М. Дриссеном, положено в основу большинства решений и связано оно с предпосылкой о постоянстве значений тангенциальной и радиальной составляющих скорости по высоте аппарата. На основании теоретических и экспериментальных данных Дриссен предположил, что зависимость между тангенциальной скоростью и радиусом вращения для течения жидкости во внутренней зоне гидроциклона характеризуется уравнением: U9-r" = const, (I) где U9 - тангенциальная скорость; г - радиус гидроциклона; п - показатель степени, который может изменяться от -1 до +1.

Тарьян высказал предположение, что показатель степени п определяется турбулентностью потока жидкости в гидроциклоне. При низкой турбулентности он приближается к 1, а при высокой - к 0,5.

Эпюры тангенциальной (а), осевой (б) и радиальной (в) скоростей в цилиндроконическом гидроциклоне

а) б) в)

Рис. 1. Профили тангенциальной - (а), осевой - (б) и радиальной - (в) скоростей в гидроциклоне.

показаны на рис 1.

Изучение вертикальной (осевой) скорости Иг подтвердило наличие двух потоков, имеющих противоположные направления, рис. 1(6). Геометрическое место точек, в которых вертикальная скорость равна нулю, называется поверхностью нулевых скоростей г„, разделяющей потоки, идущие в верхний сливной патрубок и к нижнему разгрузочному отверстию, таким образом, ответственной за разделительный массоперенос является именно радиальная скорость - 1/г. Радиальная скорость в гидроциклоне составляет примерно 1 - 5% от величины тангенциальной скорости, рис.1 (в).

Уравнения динамики разделения минералов в гидроциклонах формулируют на основе принципа Даламбера (метод кинетостатики). Пренебрегая силами тяжести (С?) и Архимеда (А), значения которых в сравнении с центробежной силой для тонкоизмельченных материалов обычно малы (см. рис. 2),

получаем уравнение: = я< т _Ъя< * (2)

6 ■ Л2 6 А

—т—-----------| где с/ - диаметр минеральной

1? частицы, м; (5 - плотность

г минеральной частицы, кг/м3; Д -

плотность среды, кг/м3; г - радиус

вращения минеральной частицы,

м; 1/у = со тангенциальная

Рис. 2. Распределение сил действующих на тв. СКОрость движения, рад/с; ¡1 -частицу, перемещающуюся в потоке внутри

гидроциклона динамиче-ская вязкость, Н-с /м2.

Приведенное уравнение (2) позволяет определить значение предполагаемой радиальной скорости твердой частицы (иг). На практике используется наиболее

простой вариант уравнения (2), предложенный Таггартом и характерный для

м г, •а-г-(5-А) ,,ч

разделения частицы до 50 мкм.: и = - -—--' . (3)

18-ц

При условии отсутствия относительного движения частиц в тангенциальном направлении силу сопротивления лучше определять по закону Стокса ввиду того, что параметр Рейнольдса для движения частицы в радиальном направлении составляет величину порядка единицы, несмотря на турбулентный

характер течения жидкости в гидроциклоне. При известном значении скорости определяется разница между разделением в центробежном и в гравитационном полях в тяжелых средах

относительно скорости разделения. Рис 3 Эски^оны ввода питани? в гад.

Подставив значение Ur. В формулу роциклон: а) - современная конструкций с

эвольвентным входом; б) - предлагаемая новая

(3), получим зависимость для определе- конструкция.

ния диаметра граничного зерна (d,p - размер частицы, которая может быть выделена в равных долях в песках и сливе в гидроциклоне рассматриваемой конструкции при определенных режимных параметрах):

^-^/.у'.лр ■ (4)

Параметр d!p является основополагающим при использовании предложенной далее расчетной методики.

Вследствие стохастического характера процесса разделения гетерогенных систем в гидроциклонах значение диаметра граничного зерна, полученное по формуле (4), будет занижено по сравнению с реальной величиной зерна разделения на 5-10 %.

Турбулентные вихри, захватывая с собой часть пульпы, осуществляют её вертикальный массоперенос, поперечный основному поступательному потоку. При постепенном увеличении скорости основного потока (при Re> 2300) образуются большие вихри первого порядка, получающие энергию от основного потока. Они нестабильны и с дальнейшим ростом Re распадаются на малые элементы ¿-го порядка.

С дальнейшим уменьшением размеров этих элементов растет влияние трения, т.е. уменьшается Re, наконец, влияние трения становится настолько высоким, что кинетическая энергия полностью поглощается и распад прекращается. Характер движения потока при этом определяется главным образом величиной элементарных вихрей, средний размер которых приблизительно равен длине пути I, который они проходят до тех пор, пока не распадутся или не поменяют

направления. В теории турбулентности Прандтля он называется путем смешивания. Эти явления наиболее четко просматриваются в зоне входа материала из питающего патрубка в цилиндрическую часть гидроциклона. На рис. 3 показаны зоны питания современных конструкций (а) с эвольвентным закруглением линий входа потока, уменьшающих, но не исключающих турбулентных пульсаций, которые нарушают сепарационные процессы на первых витках движения пульпы в цилиндрической части гидроциклонов и (б) у предлагаемых новых конструкций, зоны питаний которых исключают влияние крупномасштабных турбулентных пульсаций, таким образом повышая эффективность гидро-циклонирования.

Потери на местные сопротивления главным образом зависят от скоростного напора, геометрической формы и размеров препятствий на пути потока. В нашем случае имеет место плавное сужение трубы с последующим расширением (рис.3б), поэтому скорость вначале возрастает до автомодельности по критерию Яе, а затем падает, исключая развитие крупномасштабных пульсаций, при этом радиус большого вихря соответствует радиусу спирали вращения потока в гидроциклонах. Таким образом, входной массопоток плавно переходит в рабочий без радиального перемешивания материала.

Подходы, основанные на классических формулах, приемлемы для описания основных процессов, протекающих в гидроциклонах, а также позволяют получить общее представление о некоторых основополагающих закономерностях, используемых при расчетах. Все неучтенные факторы заменяют эмпирически определенными коэффициентами. Тем не менее результаты, полученные по этим принципам расчета, дают завышенные показатели и отличаются от экспериментальных, что вызвано отсутствием учета влияния особенностей турбулентного массопереноса в гидроциклонах.

Установлено, что напорные цилиндроконические гидроциклоны работают в развитом турбулентном режиме, характеризующемся интенсивными турбулентными пульсациями. В гидроциклоне действует мощное пульсирующее

центробежное поле, при этом коэффициент вариации значений тангенциальной скорости достигает 30%.

Принимая во внимание наличие неучтенных в классических исследованиях процессов турбулентной пульсации (111), хаотичности движения или макрдиф-фузии вихрей с частицами в потоке пульпы, а также наличие градиентных сил, сил Сэфмена и эффекта Магнуса в пристеночном ламинарном слое, нужно искать новые подходы для их корректировки.

Вопросу отрицательного влияния турбулизации потоков пульпы в гидроциклонах до недавнего времени уделялось недостаточно внимания. X. Шуберт отмечает, что при турбулизации потока имеют место следующие турбулентные микропроцессы: турбулентное транспортирование частиц; турбулентное диспергирование жидких фаз или агрегатов твердых частиц; турбулентное соударение отдельных частиц.

Все процессы обогащения мелких классов, как правило, имеют стохастическую природу. В её основе лежат как детерминированные, так и вероятностные физические явления. Случайные воздействия на частицу минерала, взвешенную в турбулизованной вязкой среде, обусловлены разрушением ТП в окрестности частицы. ТП являются основньм элементом турбулентной диффузии, в которой броуновское движение совершают не молекулы (частицы), а вихри или «вихревые пакеты», участвующие в процессе массопереноса, что безусловно ухудшает результаты сепарации. В силу вязкостных свойств среды время разрушения ТП намного меньше времени релаксации возмущения, возникающего при этом в системе «среда + частица». Таким образом, временные корреляции координат случайных силовых воздействий очень малы во временных интервалах, характерных для гидромеханических процессов, а сами случайные воздействия можно рассматривать в качестве стационарного случайного процесса типа "белого шума". Траектория такой частицы динамической системы с "белым шумом" удовлетворяет системе стохастических дифференциальных уравнений движения - уравнений Ланжевена, которые применительно к гидроциклонам имеют вид: dfd=/i(r)+B(r)-%t) , (5)

где г - радиальная координата частицы; А (г,) - средняя составляющая скорости частицы; В(г) - случайная составляющая скорости частицы; ^-случайная дельта-коррелированная функция времени (по 8-функции Дирака).

Решение этого уравнения при соответствующих начальных условиях описывает марковский случайный процесс, который однозначным образом задается условной двумерной плотностью вероятности. Если предположить, что случайное воздействие ф), вызванное стесненностью движения частиц, есть 6-коррелированная функция времени с нулевым средним значением, то описываемое случайное радиальное блуждание частицы может быть охарактеризовано одномерной плотностью вероятности W(t, г) и истолковано как вероятность нахождения частиц в момент t в сечении г. Если начальное состояние детерминировано, то марковский случайный процесс однозначно характеризуется одномерной плотностью вероятности конечного состояния, которая в свою очередь удовлетворяет, как функция параметров конечного состояния в координатах (t, г), 2-му уравнению Колмогорова (уравнение Колмогорова-Фоккера-

где а = ¿2(рт/рж - 1)А21№).

Твердые частицы при достижении стенки аппарата (г = Яц) и границы противотока (г = Гд) полностью связываются на этих поверхностях и в радиальном движении не участвуют, уходя через песковые и сливные отверстия гидроциклона (рис.4). В этом случае г) при г = г„ и г = Rц-ztg в.

Второе граничное условие, выражающее полное связывание частиц на конической поверхности гидроциклона является нестационарным, так как г = Югср, где икр - среднее значение вертикальной скорости суспензии, которое зависит от времени, т.е. Щ/, г)=0 при г = Яц-21]1Ср tg в.

Планка):

SW _ О dt ~дг

(6)

Коэффициенты этого уравнения равны: а = oJr3-у/г и Ъ = bj(9i^p2xv2S2),

(7)

Осп | Эд

После введения безразмерных переменных Г=Г-Л,; / = а-г/Л,4; г =/"/Я,;

и безразмерных параметров: гч~гл! Д,!

В этом случае дифференциальное уравнение Колмогорова-Фоккера-Планка, которое совместно с начальными и граничными условиями н является математической моделью процесса гидроциклоннрования, принимает следующий вид:

Ш _ с/

ей ей

(8)

Рис.4. Схема условных обозначений параметров гидроциклонов

г) 2-а с1г При заданных граничных условиях: Ж = 0 при г~г и г =1-1-6; и

Го(г) = Ж(0,г) при / = 0.

Вьшос частиц через сливной патрубок определится в этом случае посредством безразмерной величины потока вероятности (потока частиц) С?(/,г) выражением, позволяющим отразить унос твердой фазы через сливной патрубок в долях единиц по отношению к поступающему количеству твердой фазы с исходной суспензией: Б €0) = (%-)■ ¡Щ^) \bsd~t, (9)

где 5в(У - унос твердой фазы через сливной патрубок в долях единицы по отношению к поступающему количеству твердой фазы с исходной суспензией.

Таким образом, уравнение Колмогорова-Фоккера-Планка в совокупности с начальными и граничными условиями дает возможность рассчитывать величину уноса твердых частиц из гидроциклона. Аналитическое решение данной задачи осуществляется численными методами на ЭВМ.

В процессах сепарационного массопереноса вероятность нахождения частицы в конкретной точке в данный момент времени соответствует концентрации частиц этого типа в то же время и в том же месте, т.е. функция вероятности Ж соответствует функции концентрации извлекаемых частиц — С.

дЖ _дС _ д 5/ ~ 5/ ~ дх

ш ЬШ

-а!У +--

2 дх

дх

■ АС + В— дх

(10)

В этом смысле уравнение Колмогорова-Фоккера-Планка, является математическим аналогом уравнения диффузии в силовом поле, известного как урав-

ОС

нение Эйнштейна-Фоккера-Планка. — = ВЧ2С - АЧС- (11)

дг

Последнее является наиболее корректным уравнением сепарационного массопереноса, а его решения имеют практическую ценность. Здесь В имеет смысл коэффициента турбулентной диффузии - Д, а А - это коэффициент сепарационного массопереноса под действием механических сил. Если А=0, то уравнение (11) превращается во второй закон Фика, т. е. процесс имеет чисто диффузионный характер, а если В-0, то уравнение (11) превращается в закон действующих масс, решением которого, как известно, являются экспоненциальные зависимости.

Такой подход удобен для процессов обогащения при наличии двух фаз: жидкой и твердой, однако при классификации и сепарации по плотности мы имеем дело со сложным фракционным составом и одной плотности вероятности или концентрации твердой фазы здесь недостаточно.

Решение этой задачи путем введения гамма-функции у(с!,д'•) (функции распределения выходов по крупности и плотности частиц) предложил О.Н. Тихонов. При подстановке в уравнение (11) вместо концентрации С гамма-функции - у(с!,б) при условии постоянства массы и плотности в одномерном варианте оно

будет иметь вид: е1у/(й = 0-с12у/еЬ?-Кяв-йу1дх% (12)

где В=Д, А = Яма - равнодействующая механических сил, действующих на частицу.

Решение этого уравнения при достаточно большом времени сепарации / —> <ю, которое характеризует фракционный состав по глубине постели к

моменту окончания сепарации, имеет вид:

АЬ

у(а,5,х,Т) = ~-ук^,5)^ / ехр(Ахта I О)- ехр(у4хюрх / £>) г (13)

где й=хдво-хвср> - толщина постели, м; О = к^ф / ампр (/) - коэффициент диффузии, м2/с; А = -и„ +аа(8-8п)1атт1Г((1ч) - коэффициент "сноса", зависящий от с?, и 8 частиц и равной скорости частиц при отсутствии градиентной силы (к^ = 0), м/с. Скорость среды направлена против оси х, поэтому и„ - величина отрицательная.

Учитывая основные силы, действующие на частицу, имеем: крупные частицы, для которых > А +РС, попадают на дно постели и затем в пески, а мелкие, для которых Рц< А , всплывают в верхнюю часть постели и затем в слив.

Анализируя составление уравнения сепарации в гидроциклоне по направлению, перпендикулярному стенке, считаем, что на входе в зону сепарации материал идеально перемешан и минеральные частицы различных фракций равномерно распределены в направлении расслоения.

Одномерная сепарационная характеристика в середине постели принимает вид, при котором, в случае постоянства плотности частиц гидроциклон работает как классификатор по крупности с характеристикой извлечения:

также является его математической моделью, хотя и более точной, чем предыдущая. По сути дела - это закон, близкий к гиперболическому тангенсу для крупности частиц.

Изложенные выше теоретические подходы стали основой новейших разработок по созданию расчетных программ, позволяющих определять параметры оборудования для конкретных материалов, что позволяет значительно расширить область внедрения гидроциклонов модульных конструкций.

Эта формула в сочетании с краевыми условиями конкретного гидроциклона

Формулы для расчета конструктивно-технологических параметров гидроциклона исследуемой конструкции могут быть получены путем экспериментальных исследований, которым посвящена третья глава.

Согласно представленным выше теоретическим представлениям ставилась задача по созданию улучшенной конструкции, позволяющей снижать крупномасштабные ТП на входе в гидроциклон, и прогнозировать работу гидроциклона за счет применения моделирования процесса гидро-циклонирования с заданными реальными граничными условиями работы и использования методики расчета параметров гидроцшслонирования.

Келсаллом, Тарьяном и Бредли были высказаны предположения, что уменьшение длины сливного патрубка способствует сужению предела крупности показателя 1раничного разделения <1^. Были подобраны пределы возможных изменений длины сливной насадки в зависимости от диаметра гидроциклона и требуемой его производительности.

Исследование зависимостей влияния параметров цилиндрического гидроциклона новой модификации на основные показатели разделения осуществлялось на экспериментальной промышленной установке, работающей по замкнутой схеме. В ходе работы изучалось влияние геометрических параметров цилиндроконического гидроциклона новой модификации, а также режимных факторов, влияющих на его основные гидродинамические характеристики и на эффективность гидроцшслонирования.

Экспериментами была выявлена зависимость влияния давления в питающем патрубке на качество разделения при неизменных параметрах гидроциклона. Результаты этих экспериментов показаны на рис. 5.

На основе рассмотренных выше экспериментальных исследований были установлены коэффициенты, характеризующие сложные гидромеханические процессы и характеристики режима массопереноса частиц при их классификации по крупности. Экспериментально установленные коэффициенты заложены в основу разработанной методики расчета основных

конструктивно-технологических параметров гидроциклона. Этому посвящена четвертая глава диссертации.

Диаграмма влияния изменения давления на параметры работы гидроциклонов

-60/38

9° Э-

* йч

5 -

2 -100/54

75 100 125 150

Входное давление питания гидроциклона, кПа Рис. 5. Экспериментальная диаграмма зависимости изменения производительности гидроциклона по пескам и эффективности классификации от изменения давления

Учет влияния турбулентной диффузии основан на использовании зависимостей, полученных при решении стохастического уравнения радиального движения частиц с различными физико-механическими свойствами определенной крупности в центробежном поле гидроциклона, т.е. уравнения (5), где функции А(г) и В (г) зависят от свойств разделяемой смеси, законов распределения радиальной и тангенциальной составляющих скорости жидкости в гидроциклонах, характера сил сопротивления движению частиц дисперсной фазы, геометрических и расходных характеристик аппаратов. Коэффициент интенсивности случайных воздействий может быть найден только на основе обработки обширного экспериментального материала для гидроциклонов конкретных конструкций, что и сделано в настоящей работе.

Предложенный вариант методики расчета параметров гидроциклона является следствием сделанного выше теоретического анализа и предназначен для применения в конкретных циклах измельчения железорудных фабрик.

При расчете задаются исходные данные, которые в ходе расчета должны быть неизменными: плотность твердого в питании гидроциклона pmä; производительность по твердому Q; крупность готового класса dc.\ гранулометрический состав питания гидроциклонов.

В третьей главе на основе экспериментальных исследований определен ряд зависимостей с высокоим коэффициентом корреляции В2 = 0,95-0,98 для определения коэффициентов, используемых в разработанной нами расчетной методике, которые подробно описаны в диссертации, а именно: зависимость корректировочного коэффициента кгр разделения от содержания расчетного класса крупности в сливе; зависимость расчетных поправочных коэффициентов ктв, ку^кдот параметров питания пульпы в питании гидроциклона; зависимость диаметра песковой насадки с1п от производительности гидроциклона по пескам; зависимость диаметра входного патрубка dвx от диаметра гидроциклона; зависимость диаметра сливной насадки йс диаметра гидроциклона.

Первый этап расчета по предложенной методике можно охарактеризовать как определение базовых параметров гидроциклона, и он представляет собой циклическую операцию повторных расчетов, осуществляемых с применением ЭВМ до получения равенства между заданными и расчетными параметрами:

Расчет граничной крупности разделения частиц (1^, на основе требуемого выхода расчетного класса в слив ус: с1ф = кгр ■ с1с (14)

Расчет диаметра гидроциклона d^, мм: '

\4.3S

1,85 -d.

к m,'ку." кд

(15)

Для расчета распределения в пески необходимо учитывать условие, при котором ¿„>10, мкм, либо d^ < 10,мкм,

где, dcp = -Jn-(n + l), п - номер сита по порядку, начиная с меньшего

значения. (expí«-.

*..=*»•(-j-7-+Л/)

При4р<10мкм, ехр(а- ^Л)+ехра-2 (16)

где е„ - извлечете п-ого класса крупности в пески, у.е.; а -коэффициент,

учитывающий эффективность разделения по кривым Тромпа-Терра (а = 0.1+5);

Rf коэффицинт, характеризующий границу разделения твердой и жидкой фазой

при массопереносе (Rf- 0.1-Ю.З), у.е.

При dcp > 10 мкм, £„ = Еиа.

Сопоставляем предполагаемый (заданный) выход готового класса в слив ус с расчетным у'с. Если значения выхода готового класса в слив совпадают, то

диаметр (тип) гидроциклона задан правильно, если не совпадают — необходимо провести перерасчет параметров, изменяя давление на входе в гидроциклон и объемное содержание твердого в питании.

Далее определяем параметры настройки гидроциклона (ов). Число гидроциклонов в работе, N. шт.: 5000 ()

^ = 3 6-р ■С > О7)

Ища ^ те игц

где Ств - содержание твердого в питании по объему, %.

Параметры насадок гидроциклона. Исходя из принятых выше данных, определяем производительность гидроциклона по пескам, (?„, л/с:

где Са - объемное содержание воды в питании, %; £„ - выход в пески, %. Диаметр входной насадки: = 5-Ю"3-(70+Ю"2-^2-0,08-^). (19)

где V - объем пульпы на входе в гидроциклон, л/с; Р - давление на входе в гидроцгаслон, кПа.

В расчете представлены лишь пределы диаметров насадок, более точные диаметры необходимо выбирать из имеющихся в комплекте к используемому типу гидроциклона, приближенные к расчетным.

Данный метод позволяет подбирать параметры гидроциклона(ов) диаметром от 250 мм и более для каждого конкретного продукта технологической схемы при условии, что обогащение происходит в водной среде при средней температуре (15°С) и содержании твердого в пульпе по весу до 50%.

При внедрении на предприятиях России современных гидроциклонов нового типа, позволяющих изменять конструктивные особенности а1регата на основе программного моделирования процессов классификации в контурах измельчения по предложенной методике, были рассчитаны и реализованы оптимальные параметры агрегата для применяемых конкретных условий работы, что позволило повысить технологические показатели работы цикла измельчения.

. 360 • ТУ • ртв ■ Сш ]

(18)

Диаметр сливной насадки:

(20)

Пятая глава посвящена описанию промышленных испытаний при внедрении предложенных рекомендаций и технико-экономической оценке их результатов.

В табл. 1 приведены данные по работе гидроциклонных установок в сравнении с ранее установленными типами гидроциклонов.

Таблица 1

Технико-экономические показатели внедрения новых гидроциклонов_

Показатели Горно-обогатительные комбинаты

Карельский Окатыш КМА-Руда Качканар ский Стойлепс кий

Уменьшение диаметра гидроциклона, мм 60 100 60 60

Сокращение числа установленных гидроциклонов, ед. 1 0 1 2

Увеличен, производит, контура измельчения при неизменном качестве концентрата, % 0 3 8 8

Снижение рабочего давления в питании гидроциклона, кПа 90 70 0 100

Снижение циркулирующей нагрузки, % 80 70 21 -

Увеличение эффективности классификации по расчетному классу крупности, % 0.3 11 15 1

Увеличение общей эффективности классификации, % 11 11 18 5

Показатели работы рекомендуемых по результатам исследовния гидро-

циклонов могут иметь различную величину и характер в зависимости от условий эксплуатации оборудования и предъявляемых к нему требований, но при этом они всегда выше работающих на комбинатах «классических» аналогов. Ниже приведены краткие результаты промышленных испытаний гидроциклонов на ряде ГОКов России:

- на ОАО «Карельский Окатыш» в настоящее время уже установленно около 24 гидроциклонных установок современной конструкции на всех 12 технологических секциях. Рассчитанный экономический эффект от внедрения одной установки гидроциклонов на второй стадии измельчения составил 6,5 млн. руб. в год;

- на ОАО «Качканарский ГОК» в настоящее время пока установлена только одна гидроциклонная установка современной конструкции в контуре второй стадии измельчения одной из секций. Срок эксплуатации этого оборудования

уже достигает 2 лет и показываются превосходные результаты по износостойкости и качеству работы. Рассчитанный экономический эффект от внедрения гидроциклона на второй стадии измельчения составил порядка 4 млн. руб. в год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение актуальной научной и практической задачи повышения эффективности классификации в циклах измельчения за счет новых цилиндроконических гидроциклонов модульных конструкций с рациональными конструктивно-технологическими параметрами.

Выполненные в работе исследования позволили сделать следующие выводы и рекомендации:

1. Выполненные исследования параметров работы различного типа классификаторов на промышленных обогатительных фабриках показали, что наиболее эффективными классифицирующими аппаратами на обогатительных фабриках являются гидроциклоны при условии соответствия их конструктивно-технологических параметров поставленным задачам.

2. Получена математическая модель процесса гидроциклонирования с учетом стохастической модели турбулентного массопереноса и заданными граничными условиями в соответствии с современными представлениями о распределении скоростей потоков в гидроциклонах.

3. Предложена новая методика расчета основных конструктивно-технологических параметров модульных конструкций цилиндроконических гидроциклонов для конкретной технологической операции и заданных свойств материала, адекватность которой проверена при проведении промышленных экспериментов.

4. Установлена методика снижения турбулизации входного массопотока и нарушения его радиальной сегрегации за счет изменения конструкции питающей камеры и исследован диапазон возможного изменения входного давления для стабилизации гидродинамического режима, что привело к повышению износостойкости оборудования и эффективности классификации.

5. Разработана конструкция гидроциклонов, опробованная и внедренная в промышленности на обогатительных фабриках Качканарского, Ковдорского, Костомукшского, Оленегорского и других железорудных ГОКов;

6. На основе статистического анализа с использованием современных программ компьютерной обработки результатов, полученных в ходе промышленных испытаний и эксплуатации новых конструкций гидроциклонов на ОФ Костомукшского ГОКа, установлено, что внедрение гидроциклонов с расчетными параметрами по предложенной методике, позволяет повысить производительность измельчительно-классифицирующих циклов в среднем на 5%;

7. Реальный экономический эффект от внедрения разработок диссертанта в промышленность в рамках одного предприятия составляет от 30 до 230 млн. рублей в год.

Основные положения диссертации, опубликованы в следующих

работах:

1. Торстов O.A. Новое поколение гидроциклонов: высокая эффективность при малых затратах //Горный журнал. - 2005. - №2. - С.65-66.

2. Торопов O.A. Современные гидроциклоны как эффективное классифицирующее оборудование //Горный Журнал. - 2005. - №6. - С.65-66.

3. Торопов O.A. Расчет параметров гидроциклонов нового поколения //Горный журнал. - 2008, №6, С. 105-108.

4. Торопов O.A. Расчет конструктивных параметров гидроциклонов нового поколения, исходя из заданных показателей разделения продуктов операции гидроциклонирования // Горный информационно-аналитический бюллетень. -2009г,-№1.-С. 5-6.

5. Торопов O.A. Теоретический анализ технологических возможностей гидроциклонов нового поколения, МИСиС, Сборник материалов VI Конгресса обогатителей стран СНГ. - М.: МИСиС, 2009 г. - С.9-10.

Подписано в печать /*/ ЛО03г Формат 60x90/16

Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ №

Отдел печати МТУ, Москва, Ленинский пр-т, 6

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Торопов, Олег Алексеевич

Введение.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ГИДРОЦИКЛОНИРОВАНИЯ И ОЦЕНКА ИХ ВЛИЯНИЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОБОГАЩЕНИЯ.

Общие сведения.

Типы гидроциклонов по назначению и конструкциям.

Гидроциклоны-классификаторы.

Расходные характеристики гидроциклонных аппаратов.

Движение жидкости в гидроциклоне.

Изменение основных свойств суспензии в гидроциклоне.

Применение гидроциклонов на обогатительных фабриках.

Выводы к Главе 1.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА ГИДРОЦИКЛОНИРОВАНИЯ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА РАЗВИТИЕ КОНСТРУКЦИИ ГИДРОЦИКЛОНОВ И ТЕХНОЛОГИЮ КЛАССИФИКАЦИИ В КОНТУРАХ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ.

Тангенциальная скорость.

Вертикальная скорость.

Радиальная скорость.

Влияние геометрии питающей камеры на процесс гидроциклонирования.

Гидромеханика сепарационных процессов гидроциклонирования с учетом их стохастиской природы.

Выводы к главе 2.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГИДРОЦИКЛОНИРОВАНИЯ.

3.1 Постановка задач для экспериментальных исследований.

3.2 Разработка модели формы питательной камеры с использованием построения виртуальной модели движения потоков внутри гидроциклона.

3.3 Анализ влияния параметров сливной насадки на эффективность классификации.

3.4 Взаимная оптимизация исследуемых параметров анализа свойств продуктов питания и конструктивно-технологических параметров гидроциклона с целью повышения эффективности классификации.

Объект экспериментального исследования.

Экспериментальная установка. Методика проведения эксперимента для определения конструктивно-технологических параметров процесса гидроциклонирования.

Проверка теоретических взаимосвязей между основными параметрами гидроциклонирования на экспериментальном стенде.

Выводы к главе 3.

- ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА И ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ ГИДРОЦИКЛОНОВ.

4.1 Расчет граничной крупности разделения частиц.

4.2 Расчет диаметра гидроциклона.

4.3 Расчет параметров распределения твердого по классам крупности

4.4 Расчет количества гидроциклонов.

Выводы к главе 4.

ГЛАВА 5. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ПРИ ВНЕДРЕНИИ ПРЕДЛОЖЕННЫХ РЕКОМЕНДАЦИЙ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИХ РЕЗУЛЬТАТОВ.

Промышленные испытания на ОАО «Качканаарский ГОК».

Технико-экономические результаты внедрения гидроциклонов.

Результаты внедрения установок на ОАО «Карельский Окатыш».

Результаты внедрения установки на ОАО «Качканарский ГОК».

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Совершенствование технологии обогащения магнетитовых кварцитов путем повышения эффективности гидроциклонирования"

Актуальность проблемы. Развитие минерально-сырьевой базы в России, техника и технология ее промышленного использования в значительной степени определяли и определяют экономическую мощь государства, возможности развития его промышленного и оборонного потенциалов. Повышение технико-экономических показателей комплексной переработки минерального сырья и развитие ресурсосберегающих технологий сегодня являются важнейшими направлениями горной промышленности во всем мире. Расширение объемов освоения сырьевой базы экономически целесообразно только на основе самых современных успехов в области совершенствования процессов переработки полезных ископаемых.

Рассматривая современные тенденции в развитии и проектировании технических средств, можно с уверенностью говорить о многоуровневом подходе к проектированию и реализации технических нововведений. Важнейшими из основных требований к этому являются как высокая производительность проектируемых аппаратов, так и высокое качество получаемых концентратов, сравнительно низкая стоимость производства, энергоемкость, надежность. Это означает, что инвестиции следует вкладывать не в расширение производства, а в технологии переработки, потребления и снижения самих потребностей общества в минеральном сырье. Такое направление, помимо прямой прибыли (эффективное использование сырья при его рациональной переработке, комплексное использование месторождений, использование замкнутого цикла), дает экологический эффект, позволяя более разумно распорядиться ограниченными природными ресурсами. Кроме того, цены на товарные руды и концентраты стали на порядки выше цен сырой руды (особенно при высоких затратах на транспорт), а цены на готовую продукцию стали для многих видов сырья, например — для алмазного, на порядки выше стоимости концентратов или «сырых» минералов. Основой для цен на руды и концентраты стала их металлургическая ценность, зависящая от содержания полезного компонента и примесей. Все это ведет к необходимости концентрации и упорядочиванию накопленных знаний и их использованию при проектировании новых процессов и аппаратов. Конечно, это непосредственно касается и гидроциклонов - основного классифицирующего элемента измельчительных контуров современных ГОКов.

Первое упоминание о гидроциклоне зарегистрировано в патенте Бритни Е. от 1891г., при этом впервые применили в промышленнности гидроциклоны лишь в 1939г. на углеобогатительной фабрике в Голландии [36, 105]. Серийное производство гидроциклонов начато в СССР в 1956г. В практике обогащения полезных ископаемых гидроциклоны в ряде случаев заменили классификаторы материалов по крупности и аппараты для обезвоживания и обогащения по плотности частиц. Являясь по своей сути гидродинамическими аппаратами, они в то же время эффективны и как гидростатические сепараторы. Наряду с весьма обширными возможностями применения гидроциклонов в технологических процессах наиболее характерным является их применение в качестве классифицирующего оборудования в циклах измельчения. Как показывает практика, этот агрегат достаточно чувствителен к изменениям режима работы мельницы, позволяет регулировать процессы её загрузки и влиять на измельчение ценного рудного компонента [66, 68, 80].

В горнорудной и угольной промышленностях гидроциклоны уже давно заняли достойное место в технологических схемах обогащения полезных ископаемых. Они успешно работают практически на всех горнообогатительных комбинатах и фабриках в нашей стране и за рубежом, обеспечивая высокоэффективную классификацию по крупности, обогащение в тяжелых средах, сгущение продуктов и осветление сточных вод. Среди многообразия различных типов классифицирующего оборудования, гидроциклоны являются наиболее простым и универсальным оборудованием. Однако, несмотря на простоту его устройства, этот агрегат имеет широкий спектр возможностей и обладает рядом технологических преимуществ:

- простота в эксплуатации и монтаже;

- относительно долгий срок службы проточной части, легкая её замена;

- небольшие габаритные размеры и вес;

- относительно низкие капитальные и эксплуатационные расходы.

Самой важной технологической задачей обогащения железных руд, решаемой применением новых конструкций гидроциклонов, является достижение максимальной степени раскрытия минералов при минимальном измельчении руды и наибольшей производительности для получения высококачественных концентратов при максимально возможном извлечении и минимальных материальных и энергетических затратах на тонну производимого продукта. Промышленному использованию гидроциклонов способствует также значительный экспериментальный материал и результаты теоретических исследований, посвященные созданию математической модели сепарации дисперсных неоднородных систем типа «жидкость - твердое тело».

Значительный вклад в развитие теории и практики гидроци-клонирования внесли такие ученые как Акопов М.Г., Ангелов А.И., Баранов Д.А., Барский В.Г., Брэдли Д., Вилъямс P.A., Дриссен М., Келсалла Д.Ф., Кутепов И.Г., Лященко П.А., Нейсе Т., Непомнящий Е.А., Павловский В.В., Пилов П.И., Поваров А.И., Тарьян Г., Тернавский A.M., Тихонов О.Н., Шуберт Г., и многие другие. Тем не менее, это направление остается одним из самых актуальных в обогащении полезных ископаемых, а решение задачи по повышению эффективности процесса гидроциклонирования остается наиболее востребованным для обогатительных предприятий.[2, 7, 12, 15, 53, 72,74, 97,114, 131, 140]

Настоящая работа посвящена разработке новой техники и технологии гидроциклонирования для повышения эффективности классификации и обогащения железистых кварцитов в циклах «мельница-классификатор» и других узлах классификации и обезвоживания. Внедрение новых конструкций гидроциклонов и технологий гидроциклонирования призвано обеспечить повышение технико-экономических показателей работы обогатительных фабрик железорудных ГОКов, совершенствование технологии, уменьшение капитальных и эксплуатационных затрат.

Цель работы. Определение зависимости параметров процесса гидроциклонирования от конструктивно-технологических параметров цилиндроконических гидроциклонов модульных конструкций для повышения эффективности классификации и совершенствования технологии обогащения магнетитовых кварцитов.

Задачи исследований. Для достижения поставленной в работе цели были решены следующие задачи:

- разработать математическую модель процесса классификации материалов в цилиндроконическом гидроциклоне;

Объекты исследования. Объектами исследования являлись конструктивно-технологические параметры процесса гидроциклонирования и соответствующие им новые конструкции гидроциклонов, влияние их внедрения на технико-экономические показатели работы ОФ ГОКов России. Вышеизложенные процессы исследовались на исходной руде таких ГОКов, как: ОАО «Карельский Окатыш», ОАО «Качканарский ГОК «Ванадий», ОАО «КМА-руда», ОАО «Ковдорский ГОК», ОАО «Стойленский ГОК»;.

Методы исследований. В ходе работы над диссертацией использовались следующие методы исследований:

- магнитно-радиометрические, химические методы анализа исходных материалов и продуктов разделения;

- моделирование процесса гидроциклонирования в лабораторных, стендовых и промышленных условиях;

- получение и исследование математических моделей процессов гидроциклонирования;

- аналитические и экспериментальные при исследовании основных параметров работы гидроциклонов;

- статистический анализ результатов, полученных в ходе промышленных испытаний и эксплуатации новых конструкций гидроциклонов на обогатительных фабриках Костомукшского и Качканарского ГОКов, с использованием их компьютерной обработки в специальных программах ЖзипМе!, УЦЬСОса1с;

- современной аналитической и приборной базы для изучения основных параметров работы гидроциклонов, свойств минерального и вещественного состава продуктов обогащения;

- опытно-промышленная проверка разработанных технологических решений.

В экспериментах использовались специальные и стандартные измерительные устройства и приборы.

Научные положения, выносимые на защиту, и их новизна:

- предложен новый способ расчета и внедрения гидроциклонов в технологических процессах для решения конкретной технологической задачи классификации определенного продукта обогащения в соответствии с его гранулометрическим составом и свойствами. Обоснованность и достоверность научных положений и выводов Научные положения, выводы и рекомендации подтверждаются удовлетворительной сходимостью результатов аналитических расчетов с данными, полученными опытным путем, соответствием результатов лабораторных и промышленных испытаний. Оценка адекватности модели выполнена с доверительной вероятностью 0,85.

Моделирование процессов гидроциклонирования осуществлялось на стендовой установке с приборами для измерения основных гидромеханических параметров, с применением минералогического, гранулометрического и других методов лабораторного анализа продуктов обогащения, математических методов расчета полей скоростей и давлений; данные обрабатывались с использованием современных компьютерных программ.

Научное значение работы заключается в уточнении современных теоретических представлений о процессе гидроциклонирования и разработке его математической модели, корректирующей зависимости показателей обогащения от конструктивно-технологических , параметров гидроциклонов, а также в создании на этой основе новых конструкций гидроциклонов, разработке новой методики технологического расчета для выбора и регулирования основных параметров оборудования и новых технологий применения гидроциклонов на ОФ современных ГОКов.

Практическое значение работы заключается в применении методики расчета параметров гидроциклонов новых конструкций и их внедрении на железорудных обогатительных фабриках ГОКов России для повышения технологических показателей обогащения за счет повышения эффективности работы цикла измельчения с применением модульных гидроциклонов с повышенной эффективностью классификации и увеличенным сроком их службы, что подтверждено соответствующими актами внедрения.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 работ, из них 4 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Заключение Диссертация по теме "Обогащение полезных ископаемых", Торопов, Олег Алексеевич

Результаты работы установки оправдали все ожидания о чем свидетельствуют полученые превосходные показатели работы гидроциклона 650СУХ по сравнению с гидроциклонами ГЦ-710:

- эффективность классификации по классу -71мкм повышена в среднем на 15%;

- общая эффективность классификации повысилась в среднем на 18%; циркуляционная нагрузка снижена в среднем на 21%;

- извлечение железа в концентрате ММСШ осталось неизменным;

- содержание готового класса в сливе гидроциклонов увеличено. сми<<* мгго с»паш< к ло гэ Ска™"1'1 К'."т ' з»2СС£

•Срецюи "эт^л Х1> На-р/з'а > л 'о Фсвршс ЭЗС7 го: м зумуд нпвпи с гцдюи-ч тнани ^Д-1 .

Рисунок 5.3 Статистический график отражающий различие нагрузок на секции.

Кроме того, нагрузка по руде (рис.5.3.) на 20 технологическую секцию возросла на 5 % по сравнению с 2006 годом и на 11% по сравнению с 2005 годом.

Несмотря на установившийся в процессе испытаний факт о регулярном недостатке технологической воды в питании 20-ой секции (рис. 5.4.) (вследствие чего работа 20-ой технологической секции считается неудовлетворительной, и результаты по среднегодовой

Рисунок 5.4 График распределения воды на нагрузке на данной секции были секции второй половины 0Ф Качканарского ниже среднегодовых нагрузок по ГОКа второй половине ОФ), с использованием новой установки гидроциклона, рудная нагрузка на секции превысила средние показатели на 2.2%.

Исходя из анализов результатов по работе 20-ой технологической секции с применением новой гидроциклонной установки, а также полученных расчетов и результатов моделирования работы секции, были даны рекомендации по изменению параметров работы технологической секции с целью получения стабилных результатов её работы. Результаты испытаний показали, что работа отстающей секции может быть стабильной с улучшенными качественными показателями работы в существующих условиях при высоких нагрузках по руде превышающих средние показатели по второй половине ОФ.

Расчет параметров гидроциклонной установки был произведен в соответствии с рекомендациями по поддержанию высоких нагруок на секцию 260 т/ч по руде и более (рис. 5.5а). д: 2

35 0.628

1.5 2 2.5 3

Давение воды в системе подачи воды на фабрике, атм ч

К.Ч к—. I Ч» ]

I л : о-тл I тмез

Г-Н >9-2*21 с»-н» Ёяй . »1.

ЫГ

ГлЖшвов ■ лшй

ГТ^гГ с б) результаты опробований при работе испытуемого участка с использованием штатных гидроциклонов ГЦ-710

Рисунок 5.5 Технологическая схема участка испытаний с указанием мест отбора проб и представлением усредненных результатов опробований по 2-ому этапу испытаний.

41' >■:•' а) результаты опробований при работе испытуемого участка с участием предложенной модульной конструкции гидроциклона 650СУХ 1

ЫВ) г«' М-Т1 ч) | м> I с—шг

О - 1M.II 1

I* « < *

Технико-экономические результаты внедрения гидроциклонов.

Гидроциклоны подобранные, на основании рекомендованного в данной работе метода расчета и выбора их параметров обладают преимуществами по всем технико-экономическим параметрам работы в отношениюи к традиционному оборудованию, как с точки зрения эксплуатационных затрат цикла измельчения, так и с точки зрения главного технологического показателя - эффективности классификации.

Опыт применения модульных гидроциклонов показывает, что практически никаких расходов по их содержанию и ремонту в первый год эксплуатации нет. В последующие годы они также остаются минимальными и исчисляются в пределах суммы 10000 рублей за единицу, и при этом замена обычно производится единичного компонента проточной части - сам гидроциклон не изнашивается. Существенная замена проточной части может случится, по опыту автора, лишь через 5 лет после начала эксплуатации и стоимость замены будет в пределах до 60 000 рублей в зависимости от модели гидроциклона. Итого, оперируя данными актов внедрения, получаем, что в год на содержание гидроциклона будет расходоваться не более 20 000 рублей. Так, например, по опыту их работы на предприятиях ОАО «Карельский Окатыш» и ОАО «Стойленский ГОК» за 3-ех летний период использования гидроциклонов их содержание предприятиям обошлось в 0 рублей, при этом на сегодняшний момент работают 87 единиц.

Улучшение показателей работы гидроциклонов подобраных согласно рекомендациям могут иметь различную величину и характер в зависимости от условий эксплуатации оборудования и выдвигаемых к нему требований, но при этом они всегда выше работающих на комбинатах классических аналогов.

Результаты внедрения установок на ОАО «Карельский Окатыш»

В настоящее время уже установленно около 24 гидроциклонных установок современной конструкции на всех 12 технологических секциях.

Рассчитанный экономический эффект от внедрения одной установки гидроциклонов на второй стадии измельчения составил порядка 6,5 млн. руб. в год.

Расчет экономического эффекта производился, с учетом следующих показателей:

1. Увеличение срока службы питающих насосов и снижение их энергопотребления за счет двукратного снижения давления на входе в гидроциклон и снижения плотности питающей пульпы, благодаря снижению циркулирующей нагрузки. Экономия составляет около 1.4 млн. руб в год;

2. Снижение потерь по качеству за счет простоев цикла, связанных с необходимостью переключения рабочих и резервных веток. Экономия составляет порядка 1 млн. руб в год;

3. Снижение потерь полезной энергии, а также снижение износа мельницы, её энергопотребления, шаровой закрузки за счет значительного снижения циркулирующей нагрузки. Экономия составляет около 2,35 млн. руб в год;

4. Снижение потерь железорудного концентрата за счет уменьшения его переизмельчения. Экономия составляет около 2,05 млн. руб в год;

При этом в расчете не учитывались такие параметры, как снижение расхода воды на цикл, а также износ трубопроводов и задвижек, повышение культуры производства.

Результаты внедрения установки на ОАО «Качканарский ГОК» В настоящее время пока установлена одна гидроциклонная установка современной конструкции в контуре второй стадии измельчения одной из секций. Наработка оборудования составляет порядка 2 лет, и показываются удовлетворительные результаты по износостойкости и качеству работы. Рассчитанный экономический эффект от внедрения гидроциклона на второй стадии измельчения составил порядка 4 млн. руб. в год.

Заключение

Данная работа выполнена по специальности обогащение полезных ископаемых. В рамках данной работы были исследованы вещественный состав сырья с его технологическими свойствами, выявлены закономерности разделения минералов на основе различия их физических свойств и создана технология и аппарат, в совокупности, обеспечивающие наиболее эффективное превращение минеральных ресурсов в продукты с высокими потребительскими качествами для последующего использования в различных отраслях промышленности.

Область исследования в данной работе ограничивается: изучением физических процессов разделения и извлечения минералов в циклах измельчения; влияния раскрытия минерала на качество получаемого сырья; моделирование процесса гидроциклонирования; контроль и автоматизация технологических процессов классификации, их оптимизация; разработка технологии обогащения посредствам внедрения аппаратов физико-механической переработки и обогащения полезных ископаемых (гидроциклонов улучшенной конструкции); методы оптимизации проектных решений обогатительных фабрик.

Основные научные и практические выводы и рекомендации, полученные и данные лично автором:

1. Выполненные исследования параметров работы различного типа классификаторов на промышленных обогатительных фабриках показали, что наиболее эффективными классифицирующими аппаратами на обогатительных фабриках являются гидроциклоны, при условии соответствия их конструктивно-технологических параметров поставленным задачам.

6. На основе статистического анализа с использованием современных программ компьютерной обработки результатов, полученных в ходе промышленных испытаний и эксплуатаций новых конструкций гидроциклонов на ОФ Костомукшского ГОКа, установлено, что внедрение гидроциклонов с расчетными параметрами по предложенной методике, позволяет повысить производительность измельчительно-классифицирующих циклов в среднем на 5%;

7. Реальный экономический эффект от внедрения разработок в промышленность в рамках одного предприятия составляет от 30 до 230 млн. рублей в год.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Торопов, Олег Алексеевич, Москва

1. Адамский П.С., Курочкин М.Г., Нагирняк Ф.И. Влияние основных технологических и конструктивных параметров на обогащение руд в тяжелой суспензии в гидроциклоне // Тр. Уралмеханобр. 1969. Вып. 15. С. 165-170.

2. Акопов М.Г. Основы обогащения углей в гидроциклонах. М: Недра, 1967. 178 с.

3. Акопов М.Г., Благов И.С. Бунин Г.М. Гравитационные методы обогащения мелких классов углей. М.: Недра, 1975. 96 с.

4. Акопов М.Г., Классен В.И. Применение гидроциклонов при обогащении углей. М: Госгортехиздат, 1960. 128 с.

5. Акопов М.Г., Нехороший PIX., Сапега КМ. О некоторых вопросах гидродинамики гидроциклона //Тр. ИГИ. 1969. Т. 24, вып. 4. С. 15-19.

6. Алейников НА., Усачев П.А., Зеленая П.И. Структурирование ферромагнитных суспензий. JL: Наука, 1974. 120 с.

7. Ангелов А. И. Исследование процесса разделения минералов в гидроциклоне в тяжелой суспензии: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1959.

8. Ангелов А.И. Экспериментальное исследование движения суспензии в гидроциклонах// Тр. ГИГХС. 1960. Вып. 6. С. 237-250.

9. Аспис И.И. Исследование классификации угольных шламов в гидроциклонах в поле слабых центробежных сил: Автореф. дис. канд. техн. наук. Днепропетровск. 1972.

10. Байдин Р.Т. Исследование, интенсификация процесса сгущения магнетитовой суспензии в гидроциклонах: Автореф. дис. канд. техн. наук. М. 1978.

11. Баранов Д.А. Принципы расчета и конструирования гидроциклонов для разделения эмульсий : автореф. Дис. док. Тех. наук. М., 1996.

12. Баранов Д.А., Кутепов A.M., Лагуткин М.Г., Терновский И.Г. К расчету сложных схем соединения гидроциклонов // ЖПХ. 1989. Т. 62, № 11. С. 2483-2486.

13. Баранов Д.А. Кутепов A.M., Терновский И.Г. Расходные характеристики и гидродинамика противоточного цилиндрического гидроциклона // ЖПХ. 1984. Т. 57, №5. С. 1181-1184.

14. Барский В.Г. О методе расчета производительности гидроциклона // Изв. вузов. Цв. металлургия. 1963. № 6. С. 51-63.

15. Барский В.Г. Теоретические и экспериментальные исследования гидроциклонов и выявление возможностей их использования в технике очистки воды: Автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1964.

16. Барский JI.A., Плаксин И.И. Критерии оптимизации разделительных процессов. М.: Наука, 1967. 173 с.

17. Барский М.Д., Ревнивцев В.И., Соколкин Ю.В. Гравитационная классификация. М.: Недра, 1974. 232 с.

18. Батуров В.И., Лейбовский М.Г. Гидроциклоны: Конструкции и применение. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1973. 59 с.

19. Блатов И.А., Бондаренко В.П., Зеленская JI.B., Андреев Е.Е., Тихонов О.Н., Полещук А.Э. Исследование влияния различных параметров на показатели работы гидроциклонов на математических моделях. Обогащение руд. 1998. №2, с. 40-44

20. Болмосов В.И. Бочков АД. О показателях эффективности работы гидроциклонов // Изв. вузов СССР. Химия и хим. технология. 1967. Т. 10.

21. Бурдуков А.П., Кашинский О.И., Малков В.А., Однорал В.П. Диагностика основных турбулентных характеристик двухфазных потоков // Прикл. механика и теорет. физика. 1979. № 4. С. 65-73.

22. Байдуков В.А., Прилуцкий Я.Х., Лейбонский М.Г. Новые конструкции отечественных напорных гидроциклонов. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1982. 40 с.

23. Гардинер КВ. Стохастические методы в естественных науках. М.: Мир, 1986. 528 с.

24. Гельперин И.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: В 2 кн. М.: Химия, 1981.812 с.

25. Гихман И.И., Скороход A.B. Введение в теорию случайных процессов. М.: Наука, 1977.214 с.

26. Гольдин Е.М. Поваров А.И. О гидродинамической картине и вычислении крупности разделения в гидроциклоне //Тр. Механобр. Л., 1971. Вып. 136. С. 56-72.

27. Дейч В,Г. О вычислении сепарационной характеристики в стохастической теории разделительных процессов // Теорет. основы хим. технологии. 1987. Т. 21, № 3. С. 411-415.

28. Дейч В.Г., Стальский В.В, Анализ процесса непрерывного, сгущения суспензий на основе уравнения Фоккера-Планка-Колмогорова // Там же. 1984. Т. 18, № 1. С. 66-68.

29. Дроздов Е.В. Щербака В.И., Трубников И.А. Анализ полей скоростей и давлений в напорном гидроциклоне // Исследование и промышленное применение гидроциклонов. Горький, 1981. С. 202-205.

30. Жангарин А.И. О гидравлическом расчете гидроциклона // Вестн. АН КазССР. 1962. № 10. С. 55-64.

31. Жангарин А.И. Режим работы гидроциклона низкого давления: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Алма-Ата, 1962.

32. Жевноватый AJI. Романкон П.Г. Гидроциклоны и их применение // Тр. Ленингр. технол. ин-та. 1957. Вып. 39. С. 174-181

33. Зайцев В.И. О критериях подобия процессов в гидроциклонах // Изн. вузов. Нефть и газ. 1962. № 10. С. 77-82.

34. Иванов А.К., Кудрявцев H.A. Расчет поля скоростей в гидроциклонах//Теорет. Основы хим. технологии. 1987. Т. 21, № 2. С. 237-243.

35. Кармазин В.В., Пилов П.И. Принципы сепарационного массопереноса в турбулентных потоках пульп, содержащих полидисперсные и гетерогенную твердую фазу. М. МГГУ ГИАБ №4, 2001 г

36. Кармазин В.И. Технология обогащения руд черных металлов. М.: Недра. 1982. 108 с.

37. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973.750 с.

38. Кашинский О.Н. Поверхностное трение в турбулентном пограничном слое с положительным градиентом давления: Дис. канд. техн. наук. Новосибирск, 1975.

39. Климов А.П., Терновский И.Г., Кутепов A.M. Влияние изменения конструктивных и технологических параметров на процесс дегазации в гидроциклонах // Конструирование и расчет аппаратурного оформления химических производств. М.: МИХМ, 1988. С. 40-44.

40. Клячин В.В. К расчету классифицирующих гидроциклонов, Горный журнал, 2008, №12. С. 64-67.

41. Клячин В.В. О работе геометрически подобных гидроциклонов // Исследование и промышленное применение гидроциклонов. Горький, 1981. С. 53-56.

42. Клячин В.В. О разделении минеральных зерен в классифицирующем гидроциклоне // Цв. металлы. 1963. № |. с. 14-17.

43. Коган С.З. Гидроциклоны, их устройство и расчет // Хим. пром-сть. 1956. № 6. С.347-357.

44. Колмогоров А. Н, Об аналитических методах в теории вероятностей // Успехи мат. наук. 1938. Т. 5. С. 5-81.

45. Колмогоров А.Н. О дроблении капель в турбулентном потоке // ДАН СССР. 1949. Т. 66, № 5. С. 825-828.

46. Косой Г.М. Влияние конструктивных параметров гидроциклона на поле скоростей жидкости // Обогащение руд. 1968. № 2. С. 48-53.

47. Косой Г.М. Интегральное уравнение сил закрученного потока суспензии в гидроциклоне //Теорет. основы хим. технологии. 1979. Т. 13, № 3. С. 459-463.

48. Кутепов A.M., Лагуткин М.Г., Непомнящий Е.А. Тернопский И.Г. Турбулентная вязкость закрученного потока в цилиндрическом прямоточном гидроциклоне // ЖПХ. 1983. Т. 56, №4. С. 926-929.

49. Кутепов А.М., Непомнящий Е.А. Кинетика разделительного процесса в гидроциклоне на основе гидродинамики турбулентного течения. 1980. Т. 14. № 6. С. 890-893.

50. Кутепов A.M., Непомнящий Е.А. Результаты расчета и закономерности уноса твердой / фазы из гидроциклона //Теорет. основы хим. технологии. 1976. Т. 10. № 3. С. 433-437.

51. Кутепов A.M., Непомнящий Е.А., Терновскии И.Г. и др. Исследование и расчет разделяющей способности гидроциклонов //ЖПХ. 1978. Т. 51, № 1. С. 614-619.

52. Кутепов A.M., Тернопский И.Г., Кузнецов A.A. Гидродинамика гидроциклонов //ЖПХ. 1980. Т. 53, № 12. С. 2676-2681.

53. Лагуткин М.Г. Исследование влияния конструктивных и режимных факторов на процесс классификации суспензий в гидроциклонах: Дис. канд. техн. наук. М.1981.

54. Лященко П. А. Гравитационные методы обогащения. М.-Л., ГОНТИ. 1935.

55. Мартьянов Ю.А., Мирошников П.В. Применение в цикле измельчения гидроциклона с магнитной катушкой // Горн. журн. 1962. № 9. С. 65-66.

56. Михаилов П.М., Роменский A.A. К расчету гидродинамики потока в гидроциклонах //Изв. вузов. Энергетика. 1973. Т. 16, № 8. С. 85-91.

57. Мустафаев A.M., Гутман Б.М. Теория и расчет гидроциклона. Баку: Маариф, 1969. 172 с.

58. Мясников В.Н. Стохастическая модель механического поведения дисперсных систем // Механика многокомпонентных сред в технологических средах в технологических процессах. М.: Наука, 1978. С. 70-101.

59. Найденко В.В. Применение математических методов и ЭВМ для оптимизации и управления процессами разделения суспензий в гидроциклонах. Горький: Волго-Вят. книжн. изд-во, 1976.287 с.

60. Непомнящий Е.А., Гуревич С Г. К расчету процесса гидроклассификации в центробежном поле. 1974. №4. С. 164-169.

61. Непомнящий Е.А., Кутепов A.M. Расчет уноса частиц твердой фазы из конического гидроциклона//Теорет. основы хим. технологии. 1982. Т. 16, № 1. С. 78-81.

62. Непомнящий Е.А., Кутепов А.М., Павловский ВВ. Коновалов Г.М, Закономерности разделительного процесса в гидроциклоне. 1979. Т. 13. №1. С. 86-90.

63. Непомнящий Е.А. Кутепов A.M., Терновский И.Г., Лагуткин М.Е. К расчету показателей разделения в цилиндрическом прямоточном гидроциклоне // ЖПХ. 1983. Т. 56. №2. С. 438-441.

64. Непомнящий Е.А., Павловский В.В. Расчет поля скоростей в гидроциклоие на основе ламинарного аналога осредненного турбулентного течения // Теорет. основы хим. технологии. 1979. Т. 13, № 5. С. 787-790.

65. Непомнящий Е.А. Павловский В.В. Гидродинамический расчет напорного гидроциклона. 1986. Т. 20. № 2. С. 218-223.

66. Новиков JI.C., Троицкий В.В. Обогащение в гидроциклонах. М.: Недра, 1970. 80 с.

67. Пашков В.П. Исследование основных показателей разделения мелко-дисперсных суспензий в гидроциклонах: Автореф. дис. канд. техн. наук. М. 1977.

68. Пилов П.И. О повышении эффективности классификации в гидроциклонах // Металлург, и горноруд. пром-сть. 1976. № 5. С. 51-52.

69. Пилов П.И. Турбулентная модель гидроциклона // Обогащение полез, ископаемых. 1980. №26. С. 9-15.

70. Пилов П.И. Кривощекин И.И. Пути повышения эффективности классификации в гидроциклонах. С. 15-17.

71. Питерских Г.П., Ангелов А.И. Закономерности разделения минералов в тяжелых суспензиях в гидроциклонах // Хим. пром-сть. 1958. № 6. С. 40-46.

72. Плаксин И.Н. Классен В.И„ Акопов М.Г. Исследования движения жидкости в гидроциклоне // Вопросы теории гравитационных методов обогащения полезных ископаемых. М.: Госгортехиздат, 1960. С. 107-117.

73. Поваров А.И. Гидроциклоны на обогатительных фабриках. М: Недра, 1978. 232 с.

74. Поваров А.И. Технологический расчет гидроциклонов // Обогащение руд. 1960. .№ 1.С. 29-33.

75. Поваров А.И., Щербаков A.A. Расчет производительности гидроциклонов. 1956. №2. С. 3-10.

76. Поваров АИ. Гидроциклоны. М.: Госгортехиздат. 1961. 266 с.

77. Поваров АИ. Иванова JI.E. Сравнение гидроциклонов различных конструкций. 1958. №5. С. 22-31.

78. Савицкий Е.М., Кармазин В.В., Барон В.В. и др. Сепарация полезных ископаемых с применением сверхпроводящих магнитных систем // Обогащение и брикетирование углей. 1973. №2. С. 20-30.

79. Соколов В.А. Изучение взаимосвязи и влияния гидравлических и конструктивных параметров на эффективность очистки воды в гидроциклонах: Автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1976.

80. Терновский И.Г. Графоаналитический метод расчета рабочих параметров гидроциклонов //Теорет. основы хим. технологии. 1991. Т. 25, № 3. С. 383-390.

81. Терновский И.Г. Классификация гидроциклонных аппаратов и методы их расчета // Хим. пром-сть. 1989. № 8. С. 57-63.

82. Терновский И.Г., Кутепов A.M. Гидроциклонирование. М.: Наука, 1994. - 350 с.

83. Терновский И.Г., Кутепов A.M. Современные конструкции гидроциклонов, методы расчета и перспективы их применения // Хим. и нефт. машиностроение. 1980. № 12. С. 9-11.

84. Терновский И.Г., Кутепов A.M., Кузнецов A.A., Житянньтй В.К). Влияние воздушного столба на гидродинамику и эффективность разделения в гидроциклонах //ЖПХ. 1980. Т. 53. № 11. С. 2568-2570.

85. Терновский И.Г., Кутепов A.M., Кузнецов A.A., Лагуткин М.Г. О распределении тангенциальных скоростей в гидроциклонах // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 1979. Т. 22, №5. С. 630-634.

86. Терновский И.Г. Кутепов A.M., Лагуткин М.Г.Баранов Д.А. Исследование осевой зоны разрежения в гидроциклонах // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 1978. Т. 21, №4. С. 604-608.

87. Терновский ИГ., Кутепов A.M., Лагуткин М.Г. Исследование распределения тангенциальной скорости жидкости в цилиндрическом прямоточном гидроциклоне // ЖПХ. 1981. Т. 54, № 9. С. 2066-2070.

88. Терновский ИГ., Лагуткин М.Г., Цыганов Л.Г. Определение коэффициента турбулентной вязкости в гидроциклонах различных конструкций // ЖПХ. 1986. Т. 59, №7. С. 1623-1624.

89. Тихонов А.И., Самарский A.A. Уравнения математической физики. М.: концентратом магнитного потока // Физико-химические основы обогащения полезных ископаемых. Л.: Наука, 1972, С. 96-101.

90. Тихонов В.И., Миронов М.А. Марковские процессы. М.: Сов. радио, 1977. 488 с.

91. Тихонов О.И, Закономерности эффективного разделения минералов в процессах обогащения полезных ископаемых. М.: Недра, 1984. 207 с.

92. Тихонов О.Н. Богданов А.В., Гладков JI.A. Сепарация минералов во вращающемся магнитном поле // Новые способы сепарации руд в магнитных полях. Апатиты: Кол. фил. АН СССР, 1981. С. 45-17.

93. Торопов О.А, Новое поколение гидроциклонов: высокая эффективность при малых затратах. Горный журнал, 2005, №2. С.65-66.

94. Торопов О.А. Расчет конструктивных параметров гидроциклонов нового поколения, исходя из заданных показателей разделения продуктов операции гидроциклонирования, издательство МГГУ, Горный информационно-аналитический бюллетень, №1, 2009г., 25-34 стр.

95. Торопов О.А. Расчет параметров гидроциклонов нового поколения, Горный Журнал, 2008, №6. с. 105-108;

96. Торопов О.А. Современные гидроциклоны как эффективное классифицирующее оборудование, Горный Журнал, 2005, №6 с.65-66;

97. Торопов О.А. Теоретический анализ технологических возможностей гидроциклонов нового поколения, МИСиС, Сборник материалов VI Конгресса обогатителей стран СНГ, 2009 г., 31-39 стр.

98. Устименко Б.П. Процессы турбулентного переноса во вращающихся течениях. Алма-Ата: Наука, 1977. 228 с.

99. Фальстром П. Изучение гидроциклона как классифицирующего аппарата. М., 1963. 32 с. (Экспресс-информ. Горноруд. пром-сть; № 42, реф. 231).

100. Фомин И.К. Разработка хемотронных средств контроля скорости пульпы в гидроциклонах: Автореф. дис. канд. техн. наук. Днепропетровск, 1972.

101. Фоминых A.M. Теоретическое определение диаметра граничного зерна гидроциклонов // Изв. вузов. Стр-во и архитектура. 1973. №2. С. 110-113.

102. Халатов А.А., Жизняков ВВ. Найденко В.В. Гидродинамика закрученного потока в выходном канале гидроциклона // Исследование и промышленное применение гидроциклонов. Горький, 1981. С. 206-208.

103. Шестой Р.П. Гидроциклоны: Л.: Машиностроение. 1964. 80 с.

104. Шохин В.Н., Лопатин А.Г. Гравитационные методы обогащения. М.: Недра, 1980. 400 с.

105. Эриксон Е. История развития циклонов // Тр. Механобр. Л., 1961. Вып. 130. С. 1724.

106. Bloor M.I.G., Ingham D.B. Boundary layer flows on the side walls of conical cyclones // Trans. InM. Chem. Eng. 1976. Vol. 54. N 4. P. 276-280.

107. Bloor M.I.G., Ingham D.B. Theoretical investigation of the flow in a conical hydrocyclone // Ibid. 1976. Vol. 51, N I. P. 36-41.

108. Bradley D. The Hydrocyclone. London: Pergamon Press Ltd, 1965. - 331 p.

109. Cluiston R. A simple formula for calculating the aproxímate capacity of a hydrocyclone // Bull. Inst. Miner, and Metall. 1958. N 615. P. 203-208.

110. Corssin S, Lamtey .J. On the equations of motion for a particle in turbulent fluid // Appl. Sci.Res.A. 1956. Vol. 6. N2/3. P. 114-127.

111. Cullivan J.C. Williams R.A., Cross C.R. Understanding the hydrocyclone separator through computation fluid dynamics. Institution of Chemical Engineers Trans IChemE, Leeds, UK, Vol. 81, Part A, April 2003, pp. 455-466

112. Dc Kok S.K. A review symposium on recent developments in the use of hydrocyclones in mill operation // J. Chem. Met. and Miner. Soc. S.Afr. 1956. Vol. 56. P. 281.

113. Drissen M.G. Theorie de I'ecoulemeni clans un cyclone // Rev. industr. miner. 1951. Vol. 31, N566. P. 482-495.

114. Edmiston K.G. International guide to hydrocyclones // World Mining. 1983. Vol. 36, N 4. pp.61-67.

115. Fontein F.I., Dijksman C. Hydrocyclone, its application and explanation // Recent developmem in mineral dressing. L., 1953. P. 229-245.

116. Fontein I J., Van Kooy I.G., Lemper HA. The influence of some variables upon hydrocyclone performance // Brit. Chem. Eng. 1962. Vol. 7, N 6. P. 410-421.

117. Fudzimota T., Mora T. Experiment on the pressure, drop, flow ratio in hydrocyclones with similar figures // J. Miner. Met. Inst. Jap. 1963. Vol. 79. P. 491.

118. Gerrard A.M., Liddle C.I. The optimal selection of multiple hydrocyclone systems // Chem. Eng. 1975. N 297. P. 295-296.

119. Gillerman M., Steinberg V. Memory effects in the motion of a suspended particle in a turbulent fluid// Phys. Fluids. 1940. Vol. 23, N 11. P. 2154-2160.

120. Gutierrez J.A., Dyakowski T., Beck V.S., Williams R.A., Using electrical impedance tomography for controlling hydrocyclone underflow discharge. Manchester. Power Technology, 2000, n.8, pp 180-184

121. Herkenhoff E.C. Factors affecting ore separations in a 4-in DSM cyclone separator // Eng. and Miner. J. 1953. Vol. 154,N 8. P. 88-91.

122. Hitchan J.W. Cyclones as liquid liquid contactor - separators, L., 1959. 27 p. (U.K. Atomic Energy Authority Res. Group.: AERE CE/R 2777).

123. Hou R., Hunt A., Williams R.A., Acoustic monitoring of hydrocyclones. Manchester. Power Technology, 2003, №4, pp 176-187

124. Hunt A. Hydrocyclones can be effective separators // Mining. Equipment. Intern. 1983. Vol. 7, N8. P. 38-39.

125. Joshioka N. Holla S. Liquid cyclone as a hydroaulic classifier // Chem. Eng. 1955- Vol. 19. P. 632-640.

126. Kelsall D.F. A study of the motion of solid particles in a hydraulic cyclone // Trans. Inst. Chem. Eng. 1952. Vol. 30, N 2. P. 87-108.

127. Kelsall D.F. Theory, application and practical operation of hydrocyclones // Recent developments in mineral dressing. L., 1953. P. 209-227.

128. Lilge E.O. Hydrocyclone fundamentals // Bull. Inst. Miner, and Metall. 1962. Vol. 71, N 667., P. 285-337.

129. Meadley C.K. A basic theory of hydrocyclone mechanica // J. mec. 1972. Vol. 11, N 3. P. 393-101.

130. Muller B., Neese T., Shubert H. Berechnung von Hydrocyclonen nachdem Turbulenz model I // Freiberg. Forschongsh. A. 1975. N 544. S. 31-43.

131. Neese T., Shubert H. Modellierung und varfahrens technische Dimensionierung der turbulenten Querschomklassierung // Ibid. 1,977. Bd. 29, N. I. S. 14-18.

132. Nowakowski A.F., Kraipech W., Williams R.A. Dyakowsri T. The hydrodynamics of a hydrocyclone based on a three-dimensional multi-continuum model. Elsevier Science S.A. The Chemical Engineering Journal, 2000, n.8, Vol. 7, pp 275 282

133. Ram S. Compact Separators for Three-Phase Flow/ Oil and Gas Conference/ The University of Tulsa, Dallas, TX, June 28-30, 1999, pp -42-51

134. Rao T.C., Lynch A.I., Prisbrey K.A. The influence of hydrocyclone diameter on reduced efficiency curves//Intern. J. Mining Process. 1974. Vol. I, N 2. P. 173-180.

135. Rietema K. Performance and desing of hydrocyclones // Chem. Eng. Sci. 1961. Vol. 15. N 3/4. P. 290-325.

136. Roldan Villasana E.J., Williams R.A. Calculation of a stead state mass balance for complex hydrocyclone networks. Mineral Engineering, Printed by Great Britain. 1991 .Vol. 4, No. 3/4, pp. 289-310.

137. Roldan-Villasana E.J., Williams R.A., Dyakowski T. The origin of the fish-hook effect in hydrocyclone separators.Manchester. Power Technology, 1993, n.7, pp 243-250

138. Schubert H. Zur Prozessbestimmenden Rolle der Turbulenz bei Aufbereitung-sprozessen. I. T. // Aufbereilungs. Techn. 1974. Bd. 15, N 9. S. 501-512.

139. Tarjan G. Computation of the peripheral velocity appearing on the radius of the hydrocyclone from the velocity of the entering slurry // Acta techn. hung. 1961. Vol. 33, N 1/2. P. 119-133.

140. Tarjan G. Some theoretical question classifying and separating hydrocyclones // Ibid. 1961. Vol. 32, N 3/4. P. 357-388.

141. Trawinski H.F. Practical aspect of the design and industrial applications of the hydrocyclone // Fill. ;>nd Separ. 1969. July/Aug. P. 361-367.

142. Williams R.A., Ilyas O.M., Dyakowsri T. Air Core Imaging in Cyclone Coal Separators Using Electrical Resistance Tomography.OPA, Amsterdam. Coal Preparation, 1995, Vol. 15, pp 149-163

143. Williams R.A., Ilyas O.M., Dyakowsri T., Dickin F.J., Gutierrez J.A. Air core imaging in cyclonic separators: implications for separator design and modeling . Elsevier Science S.A. The Chemical Engineering Journal, 1995, n.5, Vol. 15, pp 135 141

Информация о работе

Торопов, Олег Алексеевич
кандидата технических наук
Москва, 2009
ВАК 25.00.13

Диссертация

Совершенствование технологии обогащения магнетитовых кварцитов путем повышения эффективности гидроциклонирования - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы