 Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по разным специальностям
На правах рукописи АВКСЕНТЬЕВ СЕРГЕЙ ЮРЬЕВИЧ ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ГИДРОТРАНСПОРТА ПАСТООБРАЗНЫХ ХВОСТОВ ОБОГАЩЕНИЯ медно-цинковой руды Специальность 05.05.06 Ц Горные машины Автореферат Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2009 Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.аПлеханова (техническом университете) Научный руководитель Ц Доктор технических наук, доцент А.К.Николаев Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор .К.Горшков Кандидат технических наук К.П. Архипов Ведущее предприятие Ц ЗАО Механобр-инжиниринг Защита диссертации состоится 15 июня 2009 г. в 16ч 30амин на заседании диссертационного совета Д212.224.07 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-линия, д.2, ауд. 7212. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института. Автореферат разослан 15 мая 2009 года Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор Габов В.В. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Российская Федерация обладает большим запасом полиметаллических руд. В настоящее время добыча и переработка полиметаллических руд осуществляется горно-обогатительными комбинатами (ГОКами), где имеется единый комплекс машин и оборудования для добычи и переработки этих руд. В месте с тем транспорт руды и продуктов ее переработки оказывает большое влияние на эффективность работы этих горных предприятий. На ГОКах широкое распространение получил гидравлический транспорт концентратов и хвостов обогащения. Опыт применения этого вида транспорта позволяет говорить о его высокой эффективности. Исследованием этих свойств и процесса гидротранспортирования хвостов обогащения полиметаллических руд занимались Ю.К.Сафонов, В.Н.Покровская, А.Е. Смолдырев, Н.Е.Офингенден, А.П.Юфин, В.В. Трайнис, А.Н.Силин. Однако при комплексной механизации технологических процессов в последние годы выявилась необходимость создания инновационных технологий и соответствующего оборудования для перемещения высококонцентрированных гидросмесей. Технологические и эксплуатационные характеристики гидротранспортных установок, используемых на горно-обогатительных предприятиях, определяются прежде всего, особенностями физико-механических свойств, перемещаемых гидросмесей. Выделение в особый класс установок гидравлического транспорта высококонцентрированных гидросмесей хвостов обогащения полиметаллических руд обуславливается исключительным разнообразием реологических характеристик и зависящими от них особенностями режимов их течения и является специфичным горным оборудованием вспомогательных производств на таких комплексных предприятиях как горно-обогатительные комбинаты. Типичным представителем таких предприятий является Гайский ГОК. Учитывая особенности формирования деформационных процессов вязкопластичный смесей необходимы дополнительные теоретические и экспериментальные исследования по изучению закономерностей течения сгущенной до пастообразного состояния смеси, ее реологических характеристик для условий Гайского ГОКа, что позволит повысить технико-экономическую эффективность гидравлического транспортирования хвостов обогащения медно-цинковой руды и снизить металлоемкость гидротранспортной системы, этого горного предприятия. Цель работы - установление закономерностей процесса гидротранспортирования пастообразной гидросмеси тонкодисперсных хвостов обогащения медно-цинковой руды для оценки гидротранспортной системы, обоснованного выбора ее параметров и напорно-скоростных характеристик, что позволит обоснованно осуществлять выбор и проектирование оборудования для осуществления эффективного перемещения пастообразных смесей медно-цинковой руды. Идея работы заключается в том, что при транспортировании предварительно сгущенной до пастообразного состояния гидросмеси тонкодисперсных хвостов обогащения медно-цинковой руды по напорному трубопроводу необходимо обеспечить такую скорость ее движения, при которой сохраняются неньютоновские свойства гидросмеси. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи исследования: 1. Выполнить анализ существующих способов сгущения и транспортирования тонкодисперсных хвостов обогащения полиметаллических руд на горных предприятиях. 2. Изучить реологические свойства пастообразной гидросмеси хвостов обогащения медно-цинковой руды. 3. Обосновать и разработать физико-математическую модель течения пастообразной гидросмеси хвостов обогащения в напорном трубопроводе. 4. Определить влияние режима гидротранспортирования гидросмеси с максимально возможной для транспортирования концентрацией на процесс ее осаждения. 5. Разработать инженерную методику оценки параметров системы гидротранспорта пастообразной гидросмеси хвостов обогащения медно-цинковой руды. 6. Выполнить технико-экономическую оценку принятых решений. Методы исследований. При решении поставленных задач использован комплексный метод исследований, включающий: анализ и обобщение данных по эксплуатации трубопроводов и систем сгущения гидросмеси; теоретический анализ гидротранспортных систем с использованием классических уравнений гидромеханики; экспериментальные исследования на лабораторной установке. Защищаемые научные положения: 1. Физико-математическая модель движения предварительно сгущенной с добавлением флокулянта в гравитационном сгустителе до пастообразного состояния гидросмеси, основанная на полученной экспериментально и описываемой моделью Балкли-Гершеля реологической кривой, устанавливает зависимость среднего расхода гидросмеси при перекачивании грунтовым насосом пульпы с содержанием твердых частиц размером 0,044 мм до 77% от физико-механических свойств твердых частиц, скорости течения, начального напряжения сдвига при изменении концентрации по массе от 33,4 до 76%, что позволит снизить затраты на перекачку. 2. Гидравлические сопротивления при движении вязкопластичной пастообразной гидросмеси хвостов обогащения полиметаллической руды в структурном режиме определяются с использованием поправочного коэффициента, определяемого при исследовании потерь напора и функционально связанного с критерием Ильюшина, который учитывает силы пластичности и вязкости. Научная новизна заключается в следующем:
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена: теоретическими исследованиями и выводами аналитических зависимостей с использованием теории подобия; результатами лабораторных экспериментов; сопоставлением результатов теоретических и экспериментальных исследований с применением методов математической статистики и регрессионного анализа; влияние отдельных факторов на исследуемые параметры и теснота связей определялись корреляционным анализом. Практическая значимость работы:
Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты докладывались и обсуждались:
Воркута 12-14 апреля 2007 г.
ичный вклад соискателя:
Публикации Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 6 печатных работах, в том числе одна в журнале, входящем в список ВАК РФ, получен 1 патент. Структура и объем диссертационной работы Диссертационная работа содержит 121 страницу текста, 39 рисунков, 18 таблиц и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 101 наименования. Содержание работы Во введении обоснована актуальность темы работы и необходимость проведения теоретических и экспериментальных исследований процесса транспортирования пастообразной гидросмеси хвостов обогащения медно-цинковой руды с целью повышения его эффективности. В первой главе выполнен обзор литературных источников, проанализирован опыт проектирования и эксплуатации существующих способов сгущения и методов расчета процесса транспортирования вязкопластичных гидросмесей по трубопроводам. На основе выполненного анализа были сформулированы цель и задачи исследований. Во второй главе выполнены исследования физического процесса движения пастообразной гидросмеси хвостов обогащения медно-цинковой руды и дано математическое описание этого процесса. В третьей главе приведены описания экспериментальных установок и методик проведения исследований, выполнены исследования по определению реологических свойств гидросмеси хвостов обогащения медно-цинковой руды, потерь напора при движении пастообразной гидросмеси хвостов обогащения в структурном и переходном режимах, проведена обработка экспериментальных данных. В четвертой главе дана методика расчета параметров гидротранспортной системы при условии движения пастообразной гидросмеси в структурном режиме, разработаны рекомендации для расчета системы гидротранспорта пастообразной гидросмеси хвостов обогащения медно-цинковой руды и выполнен расчет экономической эффективности предлагаемого решения. В заключении приводятся общие выводы и рекомендации. Основные защищаемые научные положения 1. Физико-математическая модель движения, предварительно сгущенной с добавлением флокулянта в гравитационном сгустителе до пастообразного состояния гидросмеси, основанная на полученной экспериментально и описываемой моделью Балкли-Гершеля реологической кривой, устанавливает зависимость среднего расхода гидросмеси при перекачивании грунтовым насосом пульпы с содержанием твердых частиц размером 0,044 мм до 77% от физико-механических свойств твердых частиц, скорости течения, начального напряжения сдвига при изменении концентрации по массе от 33,4 до 76%, что позволит снизить затраты на перекачку. Исследование предельных концентраций имеет многолетнюю историю и работы в этой области продолжаются. Они ведутся в отношении как естественных селевых потоков, так и искусственных потоков в напорных и безнапорных системах гидротранспорта. В расширении и углублении теоретического подхода к проблеме переноса твердого в потоке жидкости важное значение имеют исследования, выполненные видными учеными Ф.И.Шведовым, А.Е.Смолдыревым, В.Н.Покровской, И.Херхеулидзе, И.Офенгенденом, А.А. Юфиным и др. Из зарубежных школ большой вклад в теорию и практику гидротранспорта внесли Дюран, Оствальд, Бингам, Балкли, Гершель, Ричардсон и др. Для изучения характера и особенностей движения гидросмеси хвостов обогащения медно-цинковой руды был выполнен анализ их физико-механических свойств и сделаны предварительные эксперименты по определению реологических свойств гидросмеси. Анализ гранулометрического состава руды показал, что она в основном состоит из мельчайших классов (-0,044 мм до 78%), а среднее значение плотности 2950 кг/м3. Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по разным специальностям
|
