автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Интенсификация гравитационного разделения труднообогатимых золотосодержащих шлихов в поле продольных волн



На правах рукописи

Сафронова Ирина Ивановна

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ГРАВИТАЦИОННОГО РАЗЦЕЛЕНИЯ ТРУДНООБОГАТИМЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ ШЛИХОВ В ПОЛЕ ПРОДОЛЬНЫХ ВОЛН

Специальность 05.15.11 - "Физические процессы горного

производства"

Автореферат диссертации, представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук

Чита 1997

Работа выполнена на кафедрах "Обогащение полезных ископаемых и вторичного сырья" и "Теоретическая механика" при Читинском государственном техническом университете

Научные руководители - член-корр. РАЕН, д.т.н., проф. Мязин В.П..

д.т.н., проф. Баландин O.A.

Официальные оппоненты: д.т.н., проф. Мазалов В.В.

к.т.н., доц. Фатьянов A.B.

Ведущее предприятие: Ассоциация "Забайкалзолото"

Защита состоится "25"марта 1997 г. в 12.00 часов не заседании специализированного совета К 064.80.01 при Читинскоь государственном техническом университете (г.Чита, ул.Горкого, 28, кор. ГЕО. ауд.9). -4

Ваши отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, прош; отправлять по адресу: 672039, г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Читинского сударственного технического университета.

Автореферат разослан " " _ 1997 г.

Ученый секретарь специализированно го совета, д.т.н., доцент

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Постоянный рост удельного веса труднообогатимого золотосодержащего сырья с повышенным содержанием мелких зерен ценных компонентов вызывает необходимость увеличение глубины обогащения мелких фракций шлиховых продуктов россыпных месторождений. Разделения шлиховых продуктов осуществляется на гравитационных шлихообогатительных установках (ШОУ). Применяемые традиционные методы обогащения переработки сырья на ШОУ не позволяют эффективно извлекать мелкие шлиховые продукты (~250мкм) в поле гравитационных сил. Потери мелких классов ценного компонента при таком способе разделения достигают до 50%. Проблему извлечения мелких классов крупности из -золотосодержащих- шлиховых продуктов- предлагается решить за счет применения комбинированных воздействий на труднообогатимые фракции на основе гравитационных полей и накладываемых полей продольных волн. Технология обогащения труднообогатимых золотосодержащих шлихов с наложением на массопотоки полей "продольных волн относится к интенсифицирующим методам волновой механики. Развиваемое новое научное направление - интенсификация гравитационного разделения мелких зерен за счет дополнительного воздействия на них поля продольных волн - на сегоднешний день сдерживается слабой изученностью и отсутствием технических средств для эффективного обогащения труднообогатимых классов минерального сырья.

Представленная работа выполнена в соответствии с Комплексными программами ГК ВО РФ "Рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов" (87.35.02), "Исследование обогатимости. Комплексное использование сырья. Безотходная технология" (52.45.03), "Воздействие звука и ультразвука на вещество" (29.37.17) и госбюджетной тематики ЧитГТУ "Разработка способов физико-химического модифицирования свойств минерального сырья для создания природоохранной технологии при добыче и переработке россыпей".

Целью работы является прогнозная оценка эффективности гравитационно-волнового разделения минеральных Фракций золотосодержащих шлихов и разработка инженерного метода расчета конструкции сепараторов и построения технологических схем.

Научная идея работы - совместное использование гравитационных и волновых полей для повышения эффективности разделения труднообогатимых минеральных смесей в транспортирующих массопотоках.

Методы исследований. При выполнении диссертационной работы использовались методы определения фракционного состава шлиховых продуктов россыпей с применением минералогического, гранулометрического, седиметационного, фотопланометрического анализов. а также методов математического моделирования и математической статистики с использованием ЭВМ.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций определяется_достаточной сходимостью результатов теоретических и

экспериментальных исследований, расхождение___между— которыми-----

составляете зависимости от физических свойств минеральных смесей до 10% при доверительной надежностью не менее 80%.

Научная новизна работы:

- разработана методика оценки эффективности разделения труднообогатимых золотосодержащих шлихов в поле продольных волн, основанная на использовании математической модели процесса, позволяющая прогнозировать глубину обогащения мелких фракций минерального сырья при гравитационно-волновой сепарации, с учетом их фракционного состава;

- установлена зависимость эффективности разделения труднообогатимых частиц в поле продольных волн от параметров транспортируемого массопотока с учетом предложенного критерия --эффективная -концентрация -минеральных -частиц- -на -улавливающей-поверхности сепаратора;.

- разработана методика инженерного расчета параметров гравитационного-волнового сепаратора с учетом особенностей Фракционного состава золотосодержащих шлихов и интенсивности воздействия на минеральную частицу поля продольных волн;

- обоснованы и выбраны технологические схемы шоу с применением гравитационно-волновых сепараторов, учитывающие особенность вещественного состава шлихов и ситовую характеристику ценного компонента.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

- разработан модельный стенд исследования процессов разделения зернистой фракции шлихов в поле продольных волн, учитывающий

эффективность влияния волн давления на частицы в жидкой среде и позволяющий оценить эффективность разделения в поле продольных волн, на данное техническое решение подана заявка на предполагаемое изобретение:

- предложены технологические схемы переработки шлихов для извлечения труднообогатимых классов крупности с применением гравитационно-волновых сепараторов. одна из которых рекомендована к использованию на стадии предпроектных и проектных работ при строительстве ШОУ А/с "Саяны";

- разработанный модельный стенд и методика прогнозной оценки разделения труднообогатимых минеральных частиц в водной среде внедрены в учебный процесс на кафедре "Обогащение и вторичное сырье" в ЧитГТУ при проведении практических и лабораторных ра^от на -курсам -"Моделирование процессов -обогащения "полезных ископаемых". "Исследование процессов и технологии обогащения поле зных ис ко паемых".

- проведены опытно-промышленные испытания на месторождении "Спорный" позволяющие оценить экономический эффект от внедрения разработки, который составит при сезонной работе ШОУ 45.5 млн.руб. (в ценах 1995г).

На защиту выносятся следующие научные положения:

- методика прогнозной оценки эффективности гравитационно-волнового разделения труднообогатимых минеральных смесей продуктивной фракции золотосодержащих шлихов с учетом особенности их фракционного состава:

- методика инженерного расчета параметров гравитационно-волнового сепаратора, используемая для компоновки технологических схем обогащения золотосодержащих шлихов при содержании в них мелких классов трудноизвлекаемых гравитационными методами обогащения.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на ежегодных внутривузовских научно-технических конференциях ЧитГТУ в период с 1989-1996ГГ.. на Всесоюзной студенческой конференции "Совершенствование методов изучения поисков и разведки, технологии добычи и переработке руд с целью улучшения комплексного освоения недр и охраны окружающей среды" (г.Красноярск, 1991г.), на международном совещании "Экологические

проблемы в обогащении полезных ископаемых" (Плаксинские чтения, г.Аппатиты. 1994г.). на симпозиуме, посвященному памяти акад. Ржевского В. В. "Современное горное дело: образование, наука, промышленность" (г.Москва, 1996г.) и на конференции "Высокоэффективные технологии | глубокого обогащения углей и тонкодисперстных минеральных !систем" (Плаксинские чтения, г.Люберцы. 1996г.). |

Публикации. Основные положения диссертации представлены в восьми работах, из них: четыре научные статьи, информационный листок о НТД, два методических указания, тезисы доклада на Всесоюзной научной студенческой конференции в г.Красноярске.

Структура диссертационной работы. Работа состоит из введения четырех глав, заключения, списка литературы 155 наименований и включает 141 стр. машинописного текста. 12 табл., 40 рисунков, приложения. • [

Основное содержание работы

Традиционные методы обогащения золотосодержащих шлихов за счет сил гравитационного воздействия на минеральные частицы вошли в противоречие ныне применяемыми технологиями переработки полезных ископаемых в первую очередь из-за низкой эффективности извлечения мелких фракций -250 мкм. Вовлечение в переработку труднообогатимых россыпей еще в ^ольшей степени усугубляет эту задачу в связи с низкой эффективностью сепарации мелких минералов в том числе и -золота из шлиховых продуктов- на • ШОУ. Достигаемая граничная крупность извлекаемых минеральных, частиц гравитационных аппаратах представлена в табл.1.

К существенным недостаткам гравитационных схем обогащения шлихов следует отнести: |

- низкую эффективность ¡извлечения мелких фракций и минералов, близких по физическим свойствам;

- необходимость предварительного обесшламливания питания и классифицирования продуктов продуктивной фракции шлихов по узким классам крупности; ; |

- использование в гравитационной технологии последних достижений физических воздействий на минеральную частицу не решает проблемы доизвлечения мелких классов шлихов в продуктивную

Таблица 1

Граничная крупность минеральных частиц при разделении их в гравитационных аппаратах

Метод гравитационного обогащения минерального сырья Граничная крупность извлекаемых частиц.мкм

Тяжелосредная сепарация Отсадка Концентрация на столе Обогащение на винтовых сепараторах и шлюзах Промывка Обогащение на конусных сепараторах Обогащение в струйных желобах Обогащение в центробежных сепара-рах обогащение в орбитальных шлюзах " Обогащение на шлюзах: •-рифленные- ...... - • - суживающиеся > 250 100 > 40 40 1000-2000 70 30 | 50 10 -200 - 12000" 70 - 2000

фракцию.

.В свя§и с этим в настоящее время первостепенное значение приобретают новые физические процессы, позволяющие улучшить показатели обогащения бедных и труднообогатимых руд системным анализом технических решений установок, что создание эффективных технологий извлечения ценного компонента из труднообогатимых руд и песков в первую очередь следует ожидать на базе новейших достижений науки и техники.

В последнее время исследователи обращают особое внимание на методы, использующие интенсивное физическое воздействие на частицы и среду разделения. К числу таких методов следует отнести волновые и вибрационные воздействия, получившие применение в технологии обогащения минерального сырья. Использование волновых воздействий дает возможность управлять процессом разделения минеральных частиц через бегущую - волну в среде разделения. Последняя передает полученный импульс минеральной частице, увеличивая значение равнодействующей сил гравитационных и волновых полей. Это направление физического воздействия на минеральную частицу относится к области волновой механики. В работах ряда авторов физические воздействия с помощью продольных волн рассматривают как интенсивные волновые технологии. В развитии теоретических основ волновых воздействий наибольшее представление получили детерминисткие методы, рассматривающие

влияние нескольких разделяющих сил (гравитационных, архимедову, вязкостного трения). Для отдельно взятой минеральной частицы при свободном ее падении решены I уравнения, позволяющие связать эффективность ее извлечения в продуктивную фракцию. Однако в зонах разделения минеральных !частиц в волновых сепараторах протекают массовые процессы, где частицы подвержены стесненному падению, поэтому для учета; стесненных условий падения частиц набольшее развитие получили статистические модели исследования. Это направление широко развивается научными школами проф.Виноградова И.Н. и Тихонова О.Н. и др.

К существенным затруднениям в реализации волновых полей в технологии переработки минерального сырья относятся:

- недостаточность сведений о физических процессах разделения минеральных частиц в поле продольных волн;

- быстрое затухание ультразвуковых волн в водной среде, обусловленных в первую очередь как поглощением, . так и рассеиванием энергии, особенно в неоднородных вязких средах (пульпах);

- недостаточно изучен массоперенос разделяемых минеральных частиц различного фракционного ¡состава в волновых полях;

- отсутствие надежных технических средств (аппаратов) для реализации разделения минеральных частиц в полях продольных волн.

Учитывая вышеизложенное, |рассмотрим возможность применения поля продольных волн в широко используемых гравитационных методах. Характерные силы, действующие на минеральную частицу в ■зоне- -сепарации: гравитационная; - архимедова, - вязкостного-сопротивления, присоединения масс и взаимодействия с волновым, полем. При этом в зависимости от физических свойств частиц (плотности и крупности) ; они будут концентрироваться в определенных зонах на улавливающей поверхности. При условии, что исходная массовая доля частиц | с заданными физическими свойствами в исходном питании равна \ то количество частиц

сконцентрированная на улавливающей поверхности в определенной окрестности, выраженное через их массовую долю будет равно

V =!-7J-— (1)

Ь

* Ь 1=10%

где - массовая доля 1-х частиц в исходном продукте; Б! -площадь, занимаемая 1-ми частицами на дне потока; Би пересечение площадей 1-х и 3-х частиц.

Физическая картина разделения частиц представлена на рис.1. При разделении в поле продольных волн частицы минеральной гидросмеси попадают в поток плотностью р0. перемещающийся через питатель, со скоростью и. Срез питателя находится на высоте у0 от дна лотка и имеет размеры - 1. а транспортирующего потока соответственно в продольном и поперечном направлении. Оси координат выбираем следующим образом: ось X - вдоль движения потока, У - вертикально вверх, Ъ - поперек потока, причем плоскость Х01 совпадает с дном улавливающей поверхности сепаратора. Поле продольных волн создается бегущими волнами в лоложихельном направлении оси 2. -

Рис.1. Схема разделения минеральных частиц в поле продольных волн

При воздействии поля продольных волн частицы локализуются на дне улавливающей поверхности на некоторых площадках (Б;,), в зависимости от своих физических свойств: плотности и крупности будут

^ = (Х;)тах-Х;]т1 п ) (2]тах- 2;)т т )= (Хошах~^Ош 1 п) (20тах-гдт1П)=а'1,

площадь площадки пересечения 3-х и 1-х частиц будет

■ч 3

= (X!

шах Л3гп1

п)(2!

шах ^ЗпЧп'

Координаты х1тах, х3т1п, г1тах, г3га1п определены на основе дифференциального уравнения отдельной минеральной частицы в зоне сепарации под действием рассматриваемых сил:

х +

У +

г +

а(х-Ц) Р,УЧ(1+Р) ау

= о

Рч ~Ро

рчуч(1+Р) рчуч(1+Э) си + 0.5р„ЗВ2р2

(2)

рчУч(1+Р)

о

После решения системы, подучим координаты частицы на дне улавливающей поверхности сепаратора

аи„

Уч(Рч~Ро)Н 0.5р„5В2р2

2 " +

(3)

Подставляя координаты расположения частиц на ..дне. улавливающей поверхности сепаратора в выражения площадей площадок выпадения частиц минеральной смеси, и переходя к элементарным фракциям, получим, что массовая доля 3-х частиц

Р11 1 • 18МЦХУ0|

.(_

1

ТГ3" ■ тг,'(1 - { 18 ^2(р1ч-р0) Й^(р3ч-р0)

аю Рю

+ ЗВ2Р2У0 , 1___1 ^ + 27михУо2РоВ2Р2

4ав (р1ч~Ро) йл(р3ч-р0); 2вга1

1 г) ^йр)

(р1Ч

-Ре) «138(р1

Ро) Й3(Р;,Ч-Р0)

1_)[_

г Г п] ч~Ро )' Ш1(Р1Ч-

Ро) ^ (р3ч-р0)^

(4) -1

где пределы интегрирования можно определить из условия, что Би=0.

Анализируя полученные соотношения массовой доли З-го ценного компонента ", можно отметить следующее, что оно прежде всего зависит от функции распределения минеральных частиц в исходной смеси, интенсивности поля продольных волн и скорости потока. В свою очередь функция распределения минеральных частиц в исходной смеси является двумя переменными, т.е. ее значения зависят от плотности и крупности (или диаметра) частиц. Отсюда представляются возможным рассмотрение двух частных случаев:

1) разделение минеральной смеси различной крупности при постоянной плотности (р-сопвг. Т(=Г((3));

2) разделение минеральной смеси определенной крупности различных~минералов" Сб=сопз1т- К=И р))

При этом массовую долю ценного компонента при разделении минеральной смеси различной крупности при постоянной плотности можно оценить следующим соотношением Йц

V .. = V .(! - г'\ . с 18^Уо м___и

Ь Ь I1 I Ь 1 ШР14-Р0) '¿I2 й/. а1 о

ЗВ2р2у(

о

4аё(р1ч-р0)

(5)

(1 1а 27дЦху02р0В2р2 ( 1 1|(1 1ч Г1

массовая доля ценного компонента при рассмотрении второго частного случая будет равна Ри

V = т3'(1 - {V (

18дихуоГ 1 1ч ЗВ2р2у

о

ЧР1.,-Ро) (РуГРо^ Рю (Ь)

сШр

___1_] |27диху02р0В2р2 /_1___1_1

1(Р1ч~Ро) (Рзч-Ро)^ 2я2а1(33 Цр1,-р0)

В общем случае функцию распределения минеральных частиц в исходной смеси можно определить по результатам минералогического анализа, проведенного по стандартным методикам. В качестве примера в табл.2 представлены функции распределения минеральных применительно для шлиховых продуктов месторождений Туринской группы, в которых коэффициенты регрессии зависят как от плотности, так и от крупности минеральных чаотиц.

! Таблица 2

Функции распределения шлиховых продуктов минеральных образований

Наименование месторождения Функции распределения шлиховых продуктов

по плотности сопэС) по коупности (о - сопэП

Спорный Горохон К=1/(А+Вр) К=А+В/р+Ср2 К=А+Вс1+Сс1£ ?=А+Вс1+Сс12

Помимо табличных данных !на рис.2.3, в качестве примера, дополнительно представлено' ¡распределение массовых долей определенной плотности и крупности частиц золотосодержащих шлихов месторождения "Горохон" (А/с "Горняк").

Ь

;

1 1

ч

! 1 | | ...... .1. . 7

I I

■1 \|1 1

' 1 !' - - • 1о/ —;

■Г Ж- ^ г

Г--- , ■ 1

•1 \ ^ч1 Б ...

-- =——¡ц

1 —|-Г~ 1 ' 1 ' I 750 150 диаметр

мкм

Рис. 2. Характер распределения массовых долей золотосодержащих шлю при интенсивности волнового поля равной 1 м/с при плотное;

частиц (кг/м3): 1-2900,

2-3200, 3-3350, 4-3400, 5- 4800,

6-4000, 7-5000, 8-6000, 9- 7250, 10 - 8000.

плотность частиц, кг/м3 Рис.3. Характер распределения массовых долей золотосодержащих шлихов при интенсивности поля продольных волн равной 1 м/с при крупности частиц, (мкм): 1 -15000, 2 - 750, 3 - 375, 4 - 250. Анализ полученных данных позволяет заключить, что мелкие частицы более сильнее подвержены влиянию поля продольных волн, и наибольшее эффективное разделение частиц происходит при интенсивности поля продольных волн (Вр) равной 1 м/с. Причем при разделении в поле продольных волн решающее значение приобретает расположение частиц на улавливающей поверхности, в зависимости от

-их-фи-зичееких-свойств-чаетиц-Чплотности-и-крупности-}-....... - - -

Для оценки этого влияния нами введен специальный критерий (к), характеризующий эффективность концентрации минеральных зерен на улавливающей поверхности сепаратора через диаметр частиц k=di/d2, где dj.dj - диаметр легкой и тяжелой частицы соответственно. Используя ранее полученные уравнения (3). позволяющие определить определяющие координаты частицы на улавливающей поверхности. представляется возможным вывести условия существования эффективной концентрации минеральных зерен на ней.

= / Р2~Р° и /d+h/y0) (р2-р0)

d2 / (1+h/yoHpj-po)' d2 / р,-р0

d^ _ У0 p2~pp 481(1! (p2-p0) • d2 y„ + h pj-po 3B2p2(y„+h)p0' = Уо * h Pz~Po _ 4gldl (Рг-Рс) d2 Уо Pt-Po 3B2p2y0p0

Анализ полученных зависимостей позволяет заключить, чем выше высота транспортируемого массопотока, тем больше вероятность, что распределяемые частицы различной плотности и крупности попадут на одну площадку улавливающей поверхности. В том случае, если (Рч2-Ро)/(Рч1"Ро)=1. то эффективная концентрация частиц будет ничтожна мала и ей можно будет пренебречь. Для подтверждения достоверности ранее полученных аналитических зависимостей нами дапоттнительно—произведена—проверка—в—лабораторных-ус-ловиях-на-специально созданном модельном стенде (рис.4). Весьма важным является то, что предложенное техническое решение позволяет дать оценку распределению минеральных частиц как по плотности, так и по крупности при различной интенсивности волнового поля.

Лабораторные исследования, выполненные на стенде, проводились по следующей методике. Исходная минеральная смесь шлиховых продуктов подавалась через питатель в камеру разделения, заполненную водой. От вибратора 5 с помощью источника излучения колебаний определенной ;частоты (4) в дальнейшем сконцентрированные воздействия1 передавались через волновод (3) среде разделения, а затем минеральным частицам. Для разгрузки продуктов разделения дно камеры снабжено сквозными отверстиями с заглушками для выпуска сконцентрированных частиц в приемники. Выделенные фракции в камере разделения. распределенные на улавливающей поверхности, в виде отдельно сконцентрированных зон локализации (рис.5) подвергались в дальнейшем минералогическому анализу.

В результате проведенных лабораторных исследований подтверждено , что зоны; локализации минеральных частиц существенно зависят прежде всего от их крупности. Причем чей меньше диаметр частицы, тем больше зоны рассеивания (рис.5). Зависимость массовой доли частиц fj " по плотности с учетом и> классов крупности, преставлена на рис.6. Анализируя полученные данные можно заключить, что частицы легкой фракции более

Рис. 4. Модельный стенд исследования процесса разделения минеральных частиц в Ьоле продольных волн: 1 - разделительная камера;; 2 - питатель; 3 - волновод; 4 - излучатель колебаний; 5 - вибратор; 6 - блок управления

Рис. 5. Зона локализации минеральных частиц на улавливающей поверхности

Рис. 6. Распределение массовых долей минеральных частиц по крупности, (мкм): 1- 1500; 2 - 750; 3 - 375; 4 - 250

Рис. 7. Значения коэффициента соответствия от крупности минеральных частиц

сконцентрированы в зонах локализации на улавливающей поверхности, чем крупные и тяжелые частицы.

Достоверность полученных данных (при доверительной надежности 90%) выражена в виде коэффициента соответствия ка -отношение массовых долей получаемых использованием методов экспериментальных и аналитических оценок. (рис.7). Анализ полученных данных позволяет заключить, что, начиная с класса крупности 250 мкм связь между ними (по результатам лабораторным и аналитическим) весьма сильная. Характерно, что с увеличением крупности частиц корреляционная связь резко снижается. Поэтому при крупности частиц. эффективно извлекаемых гравитацией, рассматривать волновые воздействия, как интенсифицирующий признак нецелесообразно. Опытно-промышленная оценка эффективности гравитационно-волновой сепарации на шлиховых продуктах проведена на минеральных фракциях россыпного месторождения "Спорный" (А/с "Саяны"). С этой целью была отобрана представительная проба "серых" шлихов. Плотность минеральных частиц в смеси изменялась в диапазоне от 2900 кг/м3 до 15600 кг/м3), а распределение ценного компонента (золота) в пробе представлена в табл.3.

Таблица 3

Распределение золота в серых шлихах

Класс крупности, мм Частный выход . %

-2+1 -1+0.5 -0.25 0.003 0.004 36.0

Эффективность обогащения шлихов проверена на разработанном модельном стенде. Параметры поля продольных волн задавали исходя из оптимальных значений, при которой наблюдались наиболее высокие показатели разделения минеральных частиц.

•Выявлено, что в общем виде уравнение, характеризующее связь между извлечением (с) и диаметром (б) может быть представлено следующим образом е2=Ай2+Вс1+С. Анализ этого уравнения показывает, что чем мельче диаметр частиц, тем выше уровень извлечения. По экспериментальным данным максимальная степень извлечения золотин

- 1.8 -

класса крупности 250 мкм составляет 76%. В этой связи рекомендуется гравитационно-волновой сепаратор использовать прежде всего для извлечения ¡труднообогатимых мелких классов ценного компонента, т.е. тогда когда использование только гравитационных методов * обогащения является неэффективным в технологии переработки сырья. По экспериментальным данным после предварительного обогащения шлихов на шлюзах мелкого наполнения при наложении поля продольных волн дополнительно было доизвлечено (при гравитационно-волновой сепарации частиц) 16% ценного компонента. За счет полученного доизвлечения золота (в ценах 1995г.) в течение всего одного промывочного сезона может быть получена дополнительная прибыл^ в размере 45.5 млн.руб._

Базируясь на полученных исходных данных по фракционному -еоетаву -минерального -сырья '■ шлихов тг 'распределению- ценного" компонента в них. а также при учете производительности сепаратора по твердому и заданному разжижении пульпы, представляется возможным определить важнейшие технологические параметры-гравитационно-волнового сепаратора - геометрические размеры рабочей зоны камеры разделения, удельные энергозатраты на-получение концентрата. \

Общий объем разбавленной предлагается находить по следующему соотношению, полученную зависимость (4)

гидросмеси шлиховых продуктов используя ранее

|12.5йк

йц Ри 3

| ^(р.^-^раа

¿ю Йю

(8)

Глубину потока разделительной ванны находим при условии, что длина (1) и ширина (а) питателя равны

Уо =

еОк

¿и Ри

(9)

¿10 Р1

Длина рабочей зоны камеры разделения находим из условия полного осаждения минеральных ! частиц на дно улавливающей поверхности

ЬР. з = а + Уп

(1+Р)Ршш

"Уо

(10)

. (РшпГРо)«

Де Ршш ~ минимальная плотность фракции в исходной смеси.

Площадь излучателя колебаний для генерирования поля (Зизл) родольных волн находим, как Зизл = у0-Ьр.3.

Ширина (Ь3 р) и длина (Н3.р) разгрузки продуктов разделения пределяется минимальными и максимальными перемещениями частиц онцентрата как вдоль транспортирующего массопотока. так и оперек него

-■з . р

Хщ а х 1 „ 1 +

0. 054Цх/б^"

ЙЦ Ри

Ри

1/2

_—1_

(Рш1п "

г)-

'з . р

^гаах ^т1п ^ +

Ро) ^тах3(Рта х " Ро)'

0.00225р„В2р2И^

(11)

Ри

11111 о

<(-

^шт (Ршт

Рю

1

1/2

г)-

Ро) йтах(ртах - р0);

Мощность (Ш). затрачиваемая на питание

равитационно-волнового-хепаратораг-определится-сгледующим-тгбра-зом

-м-=___

(1-к2) -ге-л2 -р0 -б2-с"

де Г - значение силы, действующей на минеральную частицу в поле

родольных волн, К - коэффициент отражения волн, эе - сжимаемость

реды разделения. р0 - плотность рабочей жидкости, б - крупность.

азделяемых частиц, с - скорость распространения звука в

идкости.

Более удобной технической характеристикой, по которой в 'Ольшинстве случаев, дается сравнительная оценка является дельная энергоемкость, ее предлагается находить по следующей юрмуле ^ =Ш/ЦК.

Таким образом оценив вещественный состав шлихов 'и ситовух характеристику ценного в пробах компонента, нами предложенс несколько компоновочных решений по размещении

гравитационно-волновых сепараторов в технологических линиях ШО: (рис.8). Последние могут рассматриваться в качестве конкурирующи: вариантов прежде всего на' стадии предпроектных работ Окончательный выбор той или иной схемы базируется н; сравнительной оценке конкурируюрцих вариантов.

концентрат

грохочение_

-0.2

хв.

1-7+0.2 отсадка

+7

концентрация в вибросеп. ——]-

тХБ? - тк-т • I,►магнитная сепарация /(в.н.-)

1- __|к-т хв. |

к-т

магнитная сепарации (в.н.)

хвтп

в отвал

№ К-ТГ"

Hf

ентробежная сепарациу

С-сепарацуя^

в отвал

концентрат грохочение

-0.2

хв.

! 1-7+0.2 отсадка

концентрация на столе ХВ. Тп.п-|к-т

концентрация на столе

fxBT

онцентрация в вибросеп.

в отвал

к-т

+7| в отвал

магнитная сепарция^(н.н.)

магнитная сепарация (в.н.) к-т

к-т'

к-т¥

ГС-сепарация^

ентробежная сепарациу

тшт

Рис.8. Технологические схемы разделения шлихов с применением гравитационно-волновых сепараторов

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Осуществлено новое решение актуальной задачи из области физических процессов горного производства по разработке технологии гравитационно-волновой сепарации труднообогатимых золотосодержащих шлихов за счет усиления эффекта разделения мелких частиц в транспортирующем массопотоке при дополнительном наложении поля продольных волн.

2.' Анализ характера распределения массовых долей эпределенной плотности и крупности частиц золотосодержащих шлихов тозволяет сделать вывод,, что наибольшему влиянию поля продольных золн подтвергаются мелкие частицы, на основе которого, в.работе_ цоказывается~целесообразность гравитационо-волновой сепарации для «влечения труднообогатимых минеральных фракций.

3. Рассмотрен механизм разделения золотосодержащих шлихов в юле продольных волн. Вскрыто влияние основной характеристики -штенсивности воздействия на минеральную частицу, и доказана юзможность локализации труднообогатимых фракций на улавливающей юверхности гравитавдоно-волнового сепаратора.

4. Разработана математическая модель разделения шлиховых фодуктов золотосодержащих песков в поле продольных волн, юзволяющая прогнозировать эффективность гравитационно-волновой ¡епарации труднообогатимых минеральных частиц, с учетом их |ракционного состава

5. Выявлена взаимосвязь основных геометрических параметров равитационно-волнового сепаратора, -и установлены-, -граничные-лассы крупности частиц труднообогатимых золотосодержащих шлихов,

помощью функций распределения минеральных частиц в исходной меси.

6. Предложен критерий эффективной концентрации минеральных ерен на улавливающей поверхности сепаратора, позволяющий дать рогнозную оценку глубины обогащения шлихов по длине аспространения волны, с учетом параметров транспортирующего ассопотока.

7. Разработан модельный стенд для экспериментальной оценки ЬФективности разделения минеральных частиц в поле продольных злн, на который подана заявка на предполагаемое изобретение, а зхническое решение реализовано в учебном процессе на кафедре

- 22 -

i

"Обогащение полезных ископаемых и вторичного сырья" в ЧитГТУ при проведении лабораторных и практических занятий.

8. Опытно-промышленными испытаниями на месторождении "Спорный" (А/с "Саяны") подтверждена возможность дополнительного извлечения мелких классов (-250 мкм), ранее не улавливаемых гравитационными аппаратами на 16%. Ожидаемый экономический эффект от внедрения гравитационно-волновой сепарации на ШОУ может составить в течении промывочног<| сезона 45.5 млн. руб.

9. Обоснованы компоновочные решения по размещению гравитационно-волновых сепараторов на ШОУ и дана их технико-экономическая эффективность с учетом особенностей вещественного состава шлихов и| ситовой характеристики ценного компонента. На примере месторождений Туринской группы доказана -целесообразность использования предложенных •схем' Л на ' -стадии предпроектных работ как конкурирующий вариант к используемым базовым схемам. В этих 1 условиях экономический эффект от реализации предложенных схем может достигнуть 20. ..40 млн.руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: !

1. Баландин O.A., Мязин В.П., Гуляйкина.Т.В, Сафронова И.И. Количественные оценки эффективности акустического воздействия при разделении двухпродуктовой смеси. Обогащение руд. Сб. ст. -Иркутск, 1993 г. '

2. Сафронова И.И. Повышение эффективности гидравлической классификации минеральных зерен наложением акустического поля/ Тезисы докл. студ. кон., г.Красноярске, 1991г.

3. Баландин 0.А., Сафронова И. И. Некоторые аспекты акустической обработки при разделении двухпродуктовой смеси. Химия и технология минерального сырья. Сб. ст. Улан-Уде БНЦ СО АН РФ 1993г.

4. Литвинцева О.В., Сафронова И.И. Разработка способов физико-химического модифицирования свойств минерального сырья для создания природоохранной технологии при добыче и переработке россыпей. Инф. лист о НТД М 17,| Чита, ЦНТИ 1994 г.

5. Мязин В.П., Литвинцева |о.В., Закиева Н.И., Попова Г.Ю., Сафронова И.И. Создание технических средств реализации физико-химических методов воздействия на гидросмеси с целью повышения технических показателей обогащения и перехода на экологически бе-

зопасные технологии переработки минерального сырья./Вестник Читинского политехнического института. Юбилейный выпуск. - М.: МГГУ. 1995г.

6. Баландин O.A.. Гуляйкина Т. В., Сафронова И. И. Прогнозирование эффективности разделения труднообогатимых минеральных частиц в гиросмесях при наложении волнового поля. /Вестник Читинского политехнического института. Выпуск 2 - М.: Издательство МГГУ, 1995г.

7. Исследование процессов и технологии обогащения полезных ископаемых// Метод, указ. к выполнению лабораторных работ для студентов специальности 0903 "Обогащение полезных ископаемых" Ч.II, разработанные Мязиным В.П., Литвинцевой О.В., Шевченко Ю.С., Сафроновой И.И. - Чита, ЧитГТУ, 1996г.

8. Моделирование процессов и технологии обогащения полезных ископаемых// Метод, указ. к выполнению лабораторных работ для студентов специальности 0903 "Обогащение полезных ископаемых" Ч. II., разработанные Сапожниковым С.Ю., Сафроновой И.И. - Чита. ЧитГТУ, 1996г.

Подписано в печать 7.02.97г., Формат 60x90x1/16 Усл. печ. л. 1.1. Тираж 100 экз. Заказ №_3

Читинский государственный технический университет 672039. г.Чита ул.Александро-Заводская. 30

РИК ЧитГТУ