автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.03, диссертация на тему:Исследование и разработка технологии пульпоприготовления для гидротранспорта фосфоритных руд на карьерах

Введение . ^

Глава I. Состояние изученности вопроса . д

1.1. Геологическая характеристика месторождения Акашат

1.2. Общие сведения о технологии горных работ на фосфоритных карьерах и их обогащении

1.2.1. Общие сведения о технологии горных работ на фосфоритных карьерах и их обогащении в Ираке и других странах Ближнего Востока.%%

1.2.2. Общие сведения о технологии добычи фосфоритов в СССР.

1.2.3. Анализ разработки фосфоритов в США

1.2.4. Обзор публикаций по обогащению добычных фосфоритных руд.3/

1.3. Обаор исследований и публикаций по вопросу пуль-поприготовления для гидротранспорта горных пород • 3X

1.3.1. Технология гидромониторного размыва горных пород •

1.3.2. Технологические схемы пульпоприготовления при механическом рыхлении горных пород.

1.4. Цель, задачи и методы исследований.

Глава П. Исследование пульпоприготовления на смесительных площадках.1(

2.1. Составление модели размыва.¿/

2.1.1. Физическая сущность процесса пульпоприготовления на смесительной площадке при равномерной и непрерывной подаче горной массы на нее.

2.1.2. Условия трогания и движения частиц в открытом потоке.

2.1.3. Условия подобия лабораторного эксперимента натурным устройствам . ВО

2.1.4. Описание процесса пульпоприготовления

2.2. Аналитическое обоснование параметров эксперимента

2.3. Лабораторный эксперимент

2Л. Анализ результатов реализации плана экспериментов- 6$

Выводы по главе . . 7Г

Глава Ш. Исследование технологии разработки фосфоритов экскаваторами и одноковшовыми погрузчиками на гидротранспорт.

3.1» Анализ исследования технологии гидротранспорта от экскаваторов

3.2. Технологические схемы с гибкой связью выемочно-погрузочного и гидротранспортного оборудования • • 8

3.3. Работа погрузчиков в сочетании с гидротранспортными установками на месторождении Акашат . $$

3.4. Исследование целесообразности применения механического рыхления

3.5. Параметры системы разработки при применении механического рыхления на добычном уступе.

Выводы по главе

Глава 1У. Методика инженерного расчета и подбор комплекта оборудования на выемочно-погрузочных работах и гидротранспорте фосфоритов из забоя на обогатительную фабрику . . .4X

4.1. Расчет гидротранспорта фосфоритов из забоя на обогатительную фабрику.

4.2. Определение затрат на добычу и транспортирование руды на обогатительную фабрику (себестоимость соб-ств'енно добычных работ) по укрупненным показателям . /3/ Выводы по главе./

Глава У. Расчет параметров и выбор технических средств разработки фосфоритов на гидротранспорт . /

5.1. Расчет гидротранспортной установки./

5*2. Определение параметров водосливного устройства на пульпосмесительных установках . . 12>

5.3. Расчет среднечасовой производительности гидротранспортной установки . . . . .\.т

5.4. Определение призабойных параметров гидротранспортной установки. /3/

5.5. Определение параметров фосфоритного забоя с учетом необходимости управления качеством руды . . . /6%

5.6. Организация работ по отгрузке из бульдозерного навала . ./

5.7. Структура комплексной механизации добычных работ при гидравлическом транспортировании фосфоритов ••

5.8. Экономическое обоснование необходимости применения исследуемой технологии на добычных работах рудника Акашат

Выводы по главе. . . . . /£/

Выводы.

Добыча твердых полезных ископаемых в Ираке в настоящее время находится на начальном этапе развития. С 1970 года производится эксплуатация нескольких карьеров по добыче песка, гравия, известняка, мрамора и самородной серы, а с 1974 года начато проектирование фосфоритных карьеров. Все карьеры, кроме фосфоритных, расположены недалеко от крупных промышленных центров. Основное горное и транспортное оборудование, работающее на них, доставлено из многих стран мира - США, Италии, ФРГ, Бельгии, Японии и Австрии .

Все фосфоритные месторождения Ирака расположены в западном непромышленном районе Ирака, где самая низкая в стране плотность населения, кроме того,почти отсутствуют кадры рабочих высокой квалификации и нет избытка рабочих.

На разработку месторождений фосфоритов в Ираке составлено несколько проектов, основные из которых представили Госгорхим-проект ССССР) и бельгийская компания. В обоих проектах предусматривается использование мощной, сложной в изготовлении, управлении и обслуживании горной техники, а также мокрое обогащение фосфоритов.

Анализ научно-технической литературы СССР показал, что гидромеханизация и,в особенности, технология гидравлического тран-. спортирования пород,от экскаваторов наиболее экономичны, используемые машины и механизмы просты по конструкции и в обслуживании. Вместе с тем в указанной литературе отсутствуют конкретные рекомендации по расчетам технологии пульпоприготовления фосфоритов для гидротранспорта, равно как отсутствуют рекомендации по технологии производства работ одноковшовых погрузчиков на гидротранспорт.

В связи с указанной разработкой технологии пульпоприготов-ления для гидротранспорта фосфоритов месторождений, расположенных в слабона селенных районах Ирака, установление закономерности изменения затрат энергии на пульпоприготовления в зависимости от угла наклона смесительной площадки и удельного расхода воды является актуальной научной и практической задачей, решение которой обеспечит добычу фосфоритов с минимальными затратами трудовых и материальных ресурсов.

Цель работы является разработка технологии пульпоприготов-ления для гидротранспорта фосфоритных руд на основе установления зависимости энергетических затрат на пульпоприготовления от угла наклона смесительной площадки, удельного расхода воды и их взаимосвязи, обеспечивающей добычу руды с низкими удельными затратами труда, электроэнергии и денежных средств.

Идея работы заключается в том, что из забоя средствами гидромеханизации возможно транспортировать фосфоритную руду с низким удельным расходом воды, а для пульпоприготовления использовать пульпосмесительные устройства щелевого типа с низким напором.

Научные положения, разработанные лично соискателем, и новизна:

1. Установлено, что: пульпоприготовление для гидротранспорта фосфоритных руд возможно при низком напоре на насадках пульпо-смесительной установки соответствует 0,35м.в.е., при удельном расходе воды 3,5 м3/м3, что значительно ниже принятых.

2. Установлено, что величина энергозатрат на пульпоприготовление обратнопропорциональна величине угла наклона смесительной площадки и прямопропорциональна удельному расходу воды и существенно менее существующих нормативов.

3. Впервые установлено, что принятая технология пульпоприго-товления для гидротранспорта фосфоритных руд обеспечивает гибкую связь между выемочно-погрузочным и гидротранспортным оборудованием.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций

Лабораторными экспериментами доказана возможность получения пульпы с удельным расходом воды 3,5 м3/м3 при напоре на насадках смесительного устройства 0,35 м.в.с.

Теоретическим анализом показано, что для обеспечения независимой работы погрузчика и гидротранспорта необходимо иметь бункер, вместимость в двухчасовой производительности ковшового погрузчика, необходимость применения складов бульдозерного навала для повышения коэффициента использования технологической линии во времени и для обеспечения гибкой технологической связи всех звеньев.

Рекомендации по значению напоров и удельного расхода воды подтверждаются незначительным расхождением результатов лабораторных экспериментов технологии пульпоприготовления с расчетными показателями, не превышающими I

Значение работы. Научное значение заключается в установлении зависимости энергетических затрат на пульпоприготовление от угла наклона смесительной площадки и удельного расхода воды, на основе чего разработана технология пульпоприготовления для гидротранспорта фосфоритных руд, позволяющие проектировать комплект оборудования с гибкой связью звеньев.

Практическое значение заключается в разработке технологии пульпоприготовления для гидротранспорта фосфоритных руд при весьма низком напоре на щелевой насадке пульпосмесительной установки, при соблюдении требований фабрики первичной переработки к исходному сырью; в использовании низкоквалифицированной рабочей силы, что обеспечит резкое улучшение технико-экономических показателей добычи фосфоритов в Ираке.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на ежегодных научно-технических конференциях: профессоров, преподавателей, аспирантов и стажеров инженерного факультета УДН имени Патриса Лумумбы (1980, 1981, 1982, 1983, 1984 г.г.).

Автор глубоко признателен научному руководителю канд. техн. наук, доценту Кашпару Л.Н. и коллективу кафедры "Горное дело", всему советскому народу, предоставившему возможность обучаться в Советском Союзе, на Родине великого Ленина.

КАРТА ИРАКА

Ч^м о/ аазкачения

ГМиЖШом! ГМЯЦЦМ «ГММЦМ М«!МА1 ИИ«А

I-И14Ть

А-п^млный газ ^-доломит хмрц и кад»ц(теки • - ГЛИНА О-МАРГАНСЦ

- ГРАВИЙ. ПЕСОК

•ГРАН ИТ

I - «ЮС^ОРиТ ; .'¿Льции , - :.:ш1нкй сол» V-С£

-»ГОЛЬ

А-ЦИНК д-желио

А-НИЩЛЬ А-КОБАЛЬТ А-С1ИНСЦ

О-медь в- известняк.

Рис.1.1. Промышленные районы Ирака и месторождения полезных ископаемых.

Выводы

Гидротранспортная установка производственной мощностью I млн. тонн в год фосфоритной руды требует на 19,4$ меньше капиталовложений, чем по традиционной технологии, эксплуатационные расходы на 84$ меньше за счет применения простого по усаройству и обслуживанию горного и транспортного оборудования. Вместимость бункера должна быть равной 328 шаг перемещения которого равен 200* 300 метров, бункер в плане может иметь форму квадрата или параллелепипеда, что определяется допустимым максимальным весом бункера по условию его перемещения, вместимость водосливного устройства должна обеспечивать необходимое гашение энергии вытекающей из водопровода воды и создание необходимого 0,35 м.в.с. напора на водосливном устройстве,за счет чего снижаются приведенные затраы и годовой экономический эффект в размере 331855 рублей или [32742 иракских динаров на I млн.тонн добычи. щ

Заключение

В диссертационной работе дано новое решение актуальной задачи, состоящее в разработке технологии пульпоприготовления на наклонных смесительных площадках равномерно поступающих потоков воды и фосфоритов, что имеет существенное значение для снижения затрат на фосфоритовых месторождениях Ирака, так как позволяет снизить объем капиталловЛожений, эксплуатационные расходы и трудовые затраты.

Основные научные выводы и рекомендации:

1. На основе проведенных исследований установлено, что на смесительных площадках при равномерной и непрерывной подаче на нее воды и фосфоритов возможно получение пульпы с удельным расходом воды 2,5 м3/м3 при напоре на насадках смесительного устройства 0,35 м.в.ст.

2. Установлено, что требуемый удельный расход воды £ » = 3,5 м3/м3 получается при уклоне смесительной площадки б°в = 7,5° и крупности частиц от I до 10 мм.

3. Установлено, что для обеспечения независимой работы погрузчика и гидротранспорта необходимо иметь бункер значительной вместимости. Ориентировочно \А/ея**р%2Кпогр , то есть двухчасовой производительности ковшового погрузчика.

Для обеспечения стабильного напора (0,35 м.в.ст.) на насадках и необходимую водопроизводительность гидротранспортной установки (430 м3/час). Разработана конструкция пульпосмесительной установки щелевого типа.

5. Для обеспечения гибкой технологической связи всех звеньев, позволяющей обеспечить значительное увеличение производительности труда и снижение трудоемкости. Установлена необходимость применения однолинейной последовательной структуры комплексной механизации (трактор-рыхлитель, бульдозер, ковшевой погрузчик, бункер, пульпосмесительная установка, гидротранспортная установка) добычных работ, не имеющая налога в специальной технической литературе. б. Реализация рекомендаций по технологии пульпоприготовления весьма низкими напорами на насадке щелевого типа на наклонной смесительной площадке, для гидротранспорта фосфоритов из карьера на фабрику первичной переработки обеспечивает экономический эффект в размере 132472 иракских динаров в год на каждый миллион тонн производственной мощности карьера.

1. Анистратов Ю.й. Проектирование технологических потоков на карьерах. Научные труды. Совершенствование техники и технологии открытых горных работ. М., 1978.

2. Арсентьев А.й. Вскрытие и системы разработки карьерных полей. Л., 1973.

3. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. М., Физматгиз,1960. Волнин Б.А. Технология гидромеханизации в гидротехническом строительстве. М.-Л., Энергия, 1965.

4. Виницкий К.Е. Параметры системы разработки месторождений. М., Недра, 1966.

5. Горбунов Н.Ф., Гончаров Г.А. Резервы повышения производительности труда на предприятиях горно-химической промышленности. М.,Недра, 1968.

6. Дьяков П.П. Гидромеханизация земляных работ на железнодорожном транспорте. М., Трансжелдориздат, 1950.

7. Дмитриев Г.П., Смопдырев А.Е. Гидротранспорт руд и концентратов. М., 1966.

8. Дмитриев Г.П. и др. Основные зависимости и метод расчета гидравлического транспорта минерального сырья с большим удельным весом. М., 1966.

9. Емельянов В.й. Техника и технология подготовки многоастне-мерзлых пород к выемке. М., 1978,

10. Егин БД., Кульбацкий В.Б., Горелик Б.И. Определение параметров систем разработки с внутренним отвалообразованием.Е., 1979.

11. Журин ВД;, Юфин А.П. Оборудование гидромеханизации. М., Госстройиздат, I960.

12. Зарский Л.И. Приборы и системы для измерения параметров гидротранспорта. М., Недра, 1979.

13. Иванов А.Е. Перемещение грунта напорными и безнапорными потоками. М., Ригаиздат, 1952.

14. Кашпар Л.Н. Гидромеханизация вскрышных работ. М.,, 1970.

15. Куприн А,И. Безнапорный гидротранспорт. М., Недра, 1980.

16. Куприн А.И. Руководство по проектированию безнапорного гидротранспорта угля, породы и их смесей. М., Госгортехиздат, 1962.

17. Каменев H.H. Гидроэлеваторы и другие струйные аппараты. М., Машстройиздат, 1950.

18. Каменев H.H. Гидроэлеваторы в строительстве. М., Строиздат, 1970.

19. Кравченко О.П., Лезгивцев Г.й,, Мазуров A.A. Гидротранспорт на горных предприятиях. М., 1971.

20. Любарский В.В. Сочетание гидротранспорта с механическим рыхлением пород при производстве вскрышных работ. М.,1949.

21. Лосицкий В.В. и др. Открытая разработка рудных месторождений Курской магнитной аномалии. М., Недра, 1969.

22. Малышева H.A. Технология разработки месторождений нерудных строительных материалов. М., Недра, 1977.

23. Меламут Д.Л. Гидромеханизация в ирригационном и сельскохозяйственном строительстве. М., Стройиздат, 1967.

24. Мельников Н.В. и др. Открытый способ разработки месторождений полезных ископаемых, М., Недра, 1968.

25. Мельников Н.В., Предисловие в кн.-Совершенствование гидромеханизации открытых горных работ. М., Недра, 1966.

26. Мельников ä.B. Теория и практика открытых разработок. М», Недра, 1973.

27. Михайлов В.А. Гидромеханизация отвальных работ при колесном транспорте пород. М., изд-во МГЙ, 1959.

28. Маркова ¿.П., Тюкова A.C. Способы обогащения фосфоритных руд. М., НИИТЭХИМ, 1973.

29. Нурок Г.А. Гидромеханизация горных работ. М.,Госгортехиздат, 1959.

30. Нурок Г.А. Технология и проектирование гидромеханизации горных работ. М., Недра, 1965.

31. Нурок Г.А. Гидромеханизация открытых разработок. М., Недра, 1970.

32. Нурок Г.А. Гидротранспорт горных пород., 1974.

33. Нурок Г.А. Процессы и технология гидромеханизация открытых горных работ, М,, Недра, 1979.

34. J5. Никонов Г.П., Славутский С.О. Гидромеханизация в угольной промышленности. М., Углетехиздат, 1952.

35. Никонов Г.П. Технология гидромониторной разработки месторождений открытым способом. М., Углетехиздат, 1959.

36. J7. Никонов Г.П-. Лаборатория гидромеханизации горных работ. М., 1964.

37. Новожилов М.Г. Теории и практика бестранспортной системы открытой разработки месторождений. М.,1973.

38. Новожилов М.Г. Технология открытой разработки месторождений, часть 2. М., 1971.

39. Новожилов М.Г. Теория и практика открытой разработки горизонтальных месторождений. М., Недра, 1978.

40. Некрасов Ю.Ф. Исследование гидротранспорта фосфоритных руд от карьеров на обогатительную фабрику, (автореф.).

41. Покровская В.Н. Пути повышения эффективности гидротранспорта. М.,1972.42» Проектное решение по разработке месторождения фосфоритов Ака-шат. М., Госгорхимпроект* 1974.

42. Ю. Смолдырев А.Е. Рекомендуемые методы расчета гидротранспорта угля и породы. M., 1964.

43. Смолдщ>ев А.Е. Трубопроводный транспорта в горной промышленности. М., Металлургиздат, 1959.

44. Смолдырев А.Е. Трубопроводный транспорт (элементы, теория и основы расчета). M., 1970.

45. Спиваковс$ий А.О. Карьерный гидротранспорт. M,, 1973.

46. Силин H.A., Витошкин Ю.К. Гидротранспорт угля по трубам. -АН УССР. Киев, 1964.

47. Томаков Е.Й., Наумов И.К. Технология, механизация и организация открытых горных работ. М., Недра, 1978.

48. Трубецкий К.Н., Панкевич Ю.Б. Новая техника и технология разработки скальных пород на карьерах строительных материалов. ВНЬШНТЭ, 1974.

49. Упоров Н.Г., Экарев С.Б. Гидромеханизация земляных работ. М., Госстройиздат, 1963.

50. Фридман Б.Э. Разработка россыпных месторождений гидромеханизацией. М., Металлургиздат, 1957.

51. Фридман Б.Э. Гидроэлеваторы. М., Маштехиздат, 1960.

52. Фролов А.Г., ТраЖнис В.В., Пескова Н.П. Гидротранспорт в зарубежной горной промышленности. М., Углетехиздат, 1958.

53. Царевский А.М. Гидромеханизация мелиоративных работ. Сельхоз-гиз, 1963.

54. Шешко Е.Ф. Вопросы открытой разработки месторождений полезных ископаемых. М., 1950.

55. Жешко Е.Ф., Ржевский В.В. Основы проектирования карьеров. М., 1958.

56. Шарехов С.М. Разработка россыпных месторождений и основы проектирования. М., Госгортехиздат, 1963.

57. Юфин А.П. Гидромеханизация. М», Стройиздат, 1961.2. Журналы и статьи

58. Автоматическое управление измельчением на фабрике по обогащению фосфоритов. "Арафертил". Ше&шь Л. с. а. ЬЫ* П-69191-240, Ш*Лс1 Мии^, Ш1,

59. Изучение обогащения фосфатной руды, содержащей кальцит. Месторождение Канпур. 15ъ.(Ниуиф № 1762).1ЖЗг.} V. /7. Ул2,

60. Использование фосфатных руд с низким содержанием Р^с ил.СВИЭМС № 81). Ши*!, Пйгшг^, 19¥5, ^ Щ1. Р. б У-55.4. Горный журнал № 6, 1962.

61. Горный журнал Ш II, 14., 1970, с.19-22.

62. Комплексная промышленность фосфатный рудник и обогащение в штате Айдахо, США. /СюМл- ¿Ьс^^ъллиляуьое&г*5 / ВО в.', ¿¿С- УП^мп^ V. ЗО^1. А4, Р. 29 -Зв.

63. Комплексное обогащение фосфосодержащих руд.-Сб.статей АН СССР. Кольский фл. им.С.МДирова, Горный институт. авт.ред.П.А.Усачев Апатиты., 1978,-105с., Библиограф.

64. Обогащение бразильских фосфатов.-Доклады на ХШ Международном конгрессе по обогащению полезных ископаемых Т.П., Варшава, 1979 (ве^./М^Цветметинформация Н° 5659-29с.,пУ1. С&п^ш,

65. Обогащение египетских фосфатных руд. Результаты металлургических испытаний, 7с., Р-коърк&шл сьпсЬ РсЯа^&шгь,4971г. М56, Р.

66. Опыт обогащения высококарбонатных фосфатных руд методом флотации, -Юс. (Сибцветметниипроект. Пер.№ 65а).

67. Прогрессивные методы ремонта оборудования на открытых горных работах (Добыча угля открытым способом). М., ЦНИЭИуголь,1978.

68. Фосфатное месторождение Абу-Тартур и перспективы экспорта фосфатной руды из Египта. ДенНЙИгипрохим, № 3889,-4с.

69. ТеъЬигел ^¿»¿ш/, /977, 1-^9/, Р. в13. Колыма, 1970, № I, с.6-8.14. ¿п^иги&ь , УРЬаъеА*, У15. Н-д^УкН

70. ТГЫАагимЛ- , /969, 1Г.£0,о/*519. ТПсиълл^, ёъ^Л^^&и*^,20. Шалти,^ , /2 , /960, УёЧж3. Диссертации

71. Иванов A.C. Исследование процесса выемки полускальных пород при их гидравлической разработке земснарядами. Дис. к.т.н. МГй. М., 1978. ,

72. Кашпар H.H. Исследование технологии гидротранспорта пород от мощных ; экскаваторов в условиях карьеров КМА. Дис. к.т.н. МГИ. М., 1964.

73. Камель Ораха Тома. Исследование и изыскание технологии разработки фосфоритовых месторождений Ирака при комплексном использовании недр. Дис. к.т.н., МГИ. М., 1983.

74. Классен В.И. Оценка аэрации пульпы во флотомапшнах. Дис. к.т.н. МГИ. М.,1940.

75. Кулигин В.И. Исследование влияния измельчения полускальных пород при гидротранспорте. мГидровскрытные работы". Дис. к.т.н. МГИ. М.,1972.

76. Детвин И.Ф. Исследование технологии гидровскрышных работ при продленном рабочем сезоне и отрицательных температурах воздуха (на примере угольных карьеров Кузбасса). Дис. к.т.н.,утв. в Моск.ин-гте радиоэлектроники и горной электромеханики. М.,1965.

77. Полежаев А.В. Исследование технологии многоступенчатого гидротранспорта вскрышных пород на угольных и рудных карьерах. Дис. к.т.н., МГИ. М.,1978.

78. Юсиф Шит Слиуо. Исследование методов оптимизации параметров и показателей систем разработки горизонтальных месторождений фосфоритов. Дис. к.т.н., ЛГИ. Л.,1980.