автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.08, диссертация на тему:Научные основы сепарации и водопотребления при обогащении руд

РГ8 ОД

Ншшстерство образованна Украины ? П Л;-H 1?шЛ|ЛАРСТВШМГ! ГОРШ АКЙЛЕШ УКРАИНЫ

Из'правах "руконисй

ПИЛОЙ Петр Ииенович

УДИ Ч?2.7

imifMiuii-: основы скилрпиии и

ß О до ii от ре 15 Л Eli и Я при ОБОГАЩЕНИИ

РНД-

Снеииальнпсть C5.1Ü.0& - Обогачонпе dujicóhux ископавши

ЛЦТОРЕФЕРА Г

писсортапии на соискание ученой степени дсстср.ч TexiiMvpcw:.* ¡lajbt

Дпегропетропск - 1993

Министерство образованна Украшш ГПС'?ялрствк«!НЙ9 ГОРШШ АКАДЕМИЙ УКРПИНН

--------------------- —- На ппавах-рукиии«;«

УДК 822.?

ИйНЧПНЕ ОСНОВЫ СЕППРЙЦИИ Ш ВОДСШОТРЕВ ЯЕИИЯ ПРИ ОП ОГПЩЕШ-Ш

РЯД

го<м,- лд ^.'этгк-г1--- у^рпсл стсн^чь

Лненропптруньк

! ¡Ш

Работа исполнена в Государственной горной академии Украины

Официальные оппоненты: доктор .'ехпкчоских наук, стара.нсучн.сотрудник ТУНШ1ИЧ A.M. доктор технических наук, професоор ШУПОВ Л.11. доктор технических наук, доцент Ш1АДЕЦКЙЙ U.K.

Ведущая организация

Ряучко-исследовагальский и проектно-конструкторокий институт по обогащению и агломерации руд горных металлов ( Механобрчермэт ), г. Кривой Рог

Защита состоится "3d "/¿¿xxxfpJ \99з r. в f2 чае. и.ч заседании специализированного совета Д.068.08.03 при Государственной горной академии Украины.

Адрес: 320500 ГСП, г.Днепропетровск, просп.Маркса, 19

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии

Автореферат разослан " " 199-5 г.

Учений секретарь специализированного совета докт.техн.наук, профессор

¿■¿ЖЪ'-'у* БОНДАРЕШО В.И.

ОБЩАн ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность. Обогащение руд отличается значительным онерго-

деляется необходимостью совершенствовании телнилигш! ^дииио^аш-

нелыо работы является создание научных основ сепаратен тонко-

^(í'l^JJJ01-'UrJUI'^ 2 ИО им.к*п иШллм и • * ^ - гТ"--* ----и ----- - - - -С". "

зистых кварцитов.

Идея рчботы заключается в использовании закономерностей взаимодействия частиц в суспензиях и взаимосвязей сепара.ционных характеристик операций обогащения и схем обогащения в целом с объемной концентрацией твердой фазы для определения технологических режимов, обеспечивающих в совокупности шнимальное водопотребле-

[.пппоийи.^ ил пня 1;к»жк[и лсстнпгугс" со-

логических свойств суспензий, технологических процессов обогаче-В работе защищается:

- реологические г/одели сдвигового течения суспенпкй с дис-еинчцией янерпш в еоободнш~г.6ъемв диепорспокнсЛ среди и до;*-

я

- модель подвижности суспензоида, при которой менее подвиж-■ные частицы создают для более подвижных квазижидкую среду повышенной плотности и вязкости, определяемой дисперсностью твердой фазы и се объемной концентрацией;

- модель и уравнение для коэффициента турбулентного массо-переноса твердой фазы в суспензиях;

- решение уравнения массопереноса твердой фазы в турбулентной жидкой среде при выводе частиц из массообмена;

- уравнения сепарационных характеристик основных процессов обогащения тонкодисперсных частиц в жидкой среде и технологических схем, составленных из этих .процессов;

- результаты исследований двухопера^онных схем гидравлической классификаций и технологические режимы по снижению водопотреб-ления в замкнутых циклах тонкого иамельчения руд;

- результаты аналитических и экспериментальных исследований турбоциклонов с центробежным рабочим колесом;

- математические модели схем мокрой магнитной сепарации с перечисткой магнитного продукта, результаты их аналитических и экспериментальных исследований,"а- также режимы, обеспечивающие минимальное водопотребление;

- технологические решения по снижению водопотребления при обогащении магнетитовых кварцитов.

Научная новизна исследований состоит в том, что впервые получены следующие научные результаты:

- вязкость 'полидисперсных суспензий определяется как объемной концентрацией твердой фазы, так и ее дисперсностью и поверхностными свойствами, характеризующимися толщиной пограничного слоя на поверхности частиц; повышение кажущейся вязкости суспензий определяется диссипацией энергии в свободном объеме дисперсионной среды, равном разности объема, суспензии и объемов твердой фазы и • связанной в пограничном слое жидкости и пропорциональном толщине пограничного слоя и поверхности межфазного контакта твердой и жидкой фаз;' уменьшение свободного объема дисперсионной среды приводит к росту в нем'локальных градиентов скорости, вызывающем повышение диссипации энергии;

- уревнение "вязкость-концентрация" для широкого диапазона объемных концентраций твердой фазы полидисперсных суспензий, учи-Т1-:вяш;ео дисперсность твердой фазы через ее удельную поверхность, а погерхностше свойства через толщину пограничного слоя;

- скорость движения частиц суспензоида в полидисперсных суспензиях определяется как их крупноетю и плотностью, так и геологическими свойствами суспензии и гранулометрическим соста-

к у^очйлп'чЛ!:: г:-. г-;;У!;~

.■■-сч'I"- '.-м; с-, л-'у-г.г гч-"' л.'.'.1' уони«,:: -. :.' , • - л-/ ■■' : '-:> ■"<-<;,: .1; '.¡.^к.с; р!.-

-..>:, г по [ ,"'\"пг-г-ст-тт: т«лТ/»?т> «».л «епет к лнчяенип

-.:■'-/{<■ '■!. ."•■>, : *.'Мт-к и 1-е,;]: ;• 'й'' Л,' СП - 1 полезных ископаемых:

■ 'юс и-ч ' ч'/слч- т'/г":/ г-1' ■т;; с • луегьлрл

а-Л ^^.¿чОД.;1!' ¡; 1<°. ь о.'...'! Т;- -СДО;! ^а.З!/ ¡Тр.:

увеличении подвижности ее частиц по отношению к пульсационной

1;иоч сшлльушс; 14 опи^иО лл*-1«»"^*»««•'* ----,

- решение уравнения турбулентной диффузии при выведении частиц из массопереноса за счет формирования осадка или их извлечения, давшее функцию распределения концентрации твердой фазы в рабочем объеме обогатительного аппарата;

- научные основы сепарационных процессов тонкодисперсных частиц в жидких средах в виде математических моделей уравнений сепарационных характеристик основных обогатительных процессов вкраплонпкх руд и технологических сх~м, образованных определенной

последовательностью этих процессов;

- кинетика магнитной флокуляоии в турбулентной шдкой среде и модель захвата немагнитных частиц во флокулы, основанная на понятии критической концентрации твердой фазы, при которой под-вимность частиц прекращается;

- обобщенное уравнение сепарационной характеристики процесса мокрой магнитной сепарации флокулирущих материалов, который представлен состоящим из двух ступеней: флокуляция с извлечением флокул и извлечение отдельных магнитных частиц магнитной системой, вызывающее вблизи ее поверхности вторичную флокуляцию при достаточной концентрации ферромагнитных частиц;

- зависимость показателя степени в уравнении вынужденного вихря от величины радиального стока а гидроциклонах и турбсцик-лонах; повышение радиального стока приводит к более интенсивному росту тангенциальной составляющей скорос -и с умен, 'пением радиуса вращения жидкости;

- научное обоснование водопотребления в процессах обогащения руд и их технологическими схемами, базирующееся на теоретических основах сепарационных процессов тонкодисперсных частиц в хидких средах'.

Обоч-.-юванность и достоверность научных положений подтверждается адекватностью теоретических и экспериментальных сепарационных характеристик процессов и технологических схем обогащения, большим объемом экспериментальных исследований, а также сопоставлением расчетных показателей обогащения с достигнутыми на горнообогатителькых комбинатах Украины и.КМА. Относительная погрешность в лабораторных исследованиях в среднем составляла около 3,5%, в промышленных условиях она не превышала 6%.

Практическое значение работа заключается в разработанной базе методик технологического расчета обогатительных процессов и схем, давшую возможность для действующих фабрик по обогащению маг-нетитовых -кварцитов определить технологические режимы, позволяющие без снижения достигнутых качественно-количественных показателей обеспечите научно обоснованное снижение недопотребления, а также осуществить рациональное построение технологических-схем обогащения руд и оптимизировать их по расходу воды.

В результате комплекса выполненных нами теоретических и совместных экспериментальных исследований институтом Механобрчермет впервые созданы конструкции промышленных прямоточных и противо-точных турбоциклонов о центробежным рабочим колесом: ТЦ-БОО, ТЦ-710 и ТПЦ--500, разработана технология-гидравлической классификации о получением сливов с повышенной концентрацией твердой фазы, что обеспечивает "снижение водопстребленил й„диклах тонкого измельчения руд. ' ..

Реализация результатов работы. Водооберегающая технология гидрагтачаской классификаций товдоизмельченшх руд внедрена в проект строящегося Криворожского горнообогатителыюго комбината по обогащению окисленных руд, на одной из секций обогатительной фабрики Криворожского Центрального горнообогатительного комбината, рекомендации по получения-оливои требуемого гранулометрического состава в гидроциклонах тхфолюш внедрить в Ш стадии измельчения гидроциклоны Щ-7Ю иаЮГ'ОКе, а затем и на 'других гор-яоовогатительиых комбинатах Украла» Методики технологического расчета гидроциклонов и тур8о1рнлонов, ,а также схем классификации используются институтом Механобрчермет для оптимизации

гидравлической классификации и .выбора конструктивные и режимных параметров аппаратов. Методика технологического расчета схем обогащения полезных ископаемых с рециркуляцией промежуточных продуктов используется в учебном процессе в Государственной горной

- академии Украины.____________________________________________________________________

Апробацид саботы•, Основные положения диссертационной работы долокеш .и подучили одобрение на I Всесоюзном симпозиуме "Исследование и промышленное применение- гидроциклоноп", Горький, 1950, Всесоюзном совещании "¡-¡нтенсиХшоцчя рудоподготовительнкзе; мяг-нитй" :: гравитагяошмг прогтэесов обогярртя''. Днепропетровск, 1960; Международном конгрессе '"Достижения теории и практик1.: технологии полезных ископаемых"» Фрайберг, 1964; УП и IX Зсесоюзи^с ичуягчх ",онф°рант?чях "Камплпконое исследование физических свойств гор:::;" пород и процрсоо?1', мопч««, 1531. 1237; Боео"6»оасГ. ¿-.аул:: технической конференции по проблемам обогащения и окускования руд черных металлов, Кривой Рог, 1980; научной конференции "Развитие практики и совершенствование рудоподготовки при обогащении", Ленинград, 1931; Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы обезвоживания, складирования и утилизации хвсстой горнообога-титёльных комбинатов", Кривей Рог, 1В90, Всесоюзном совещании "Новый процессы и методы исследования при первичной обрабрткс ми-нггл.^гг'г'^с с:.'!;!;":''. "•.•.•<'_'.->.. 11

кои 'Мум влгк'.I!.",>'" - г'г::1т;и прч :: уи-о >''\31!'; г у/,

: V- к ;. С'"'1 " ¡'Г!1-','.':',!"'!. 1 СI."; иТ-.'Г,гМ ; Г!':Р, * ' ,

^уолшелпик. ло т-тп г/'сосул--,г. ¡,; г.иу^лшсоас.чо '33тг:;т'::! 5 ш^у-■ I.г;:(■ 9 '.¡.з^ап-^л^тч гч. , ?•-:-.}/т^г-г-ч -

занп!': изложен':! и шучплх отиг;',.?;.

тетглстккя, 9 глаз, агтляпшшя, списке' дитора-гура ко 2СЭ папм'ЭЗ'сг»-ний, 8 приложений; основной текст содержит 330 стр. машинописного гонит;- , ",Р ГЛ^Л, , р;:с.' ' '"

1:соле*довпн!щ, Ьпие.-тше в прсг.одалксь б Государ-

ственной горной академии Украины, институте шеланобрчормез, ка горнообогатительных комбинатах Украины.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. СОВРЕШШЕ ПРОЕЛЕ1.Л ВОДОПОТРЕЫЕНИн ПРИ ОБОГАЩЕНИИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕ1/ЫХ

Решение проблем сокращения расхода воды при обогащении полезных ископаемых осуществляется традиционно путем создания на обогатительных фабриках систем внешнего, внутреннего и комбинированного водооборота, обеспечивающих в некоторых случаях замкнутый цикл по воде, однако такие системы являются дорогостоящими и гшергоеыкими.

Системы внутреннего водооборота неустойчивы из-за накопления в оборотной воде тонкодисперсных частиц твердой фазы, солей и реагентов, поэтому полностью замкнутого цикла по воде они не обеспечивают в связи с необходимостью периодической замены циркулирующей вод.и и требуют повышенных эксплуатационных расходов.

Системы внешнего водооборота более устойчивы к накоплению примесей в оборотной воде, но отличаются повышенными потерями воды, значительными энергозатратами на гидравлический транспорт и занимают большие площади земной поверхности.

Одним из перспективных направлений снижения подопстребления при обогащении полезных ископаемых является уменьшение расхода воды в технологических операциях за счет рационального построения схем обогащения, реализации сепэраьуюнннх процоссоЕ при более высоких концентрациях твердой фазы, существенно не нарушающих селективность разделения. Теоретической базой такого направления являются сепарационные характеристики как отдельных процессов, так и схем обогащения в целом, связывающие конечный результат обогащения руд с объемнымк концентрациями твердой фазы в отдельных операциях.

Использование сепарационных характеристик в. расчетах по обогащению полезных ископаемых берет свое начало с метода Терра-Тромпа, в котором кривые разделения формально описываются законом нормального распределения случайной величины. Использование энтропии .для описания сепарационных характеристик также не исключило формализации.

С области магнитных методов обогащения попытки связать численные значения сепарационных характеристик с конструктивными и параметрами сделаны В.ИДармазиннм и В.В.Чармпзиним,

И.КЛ.'ладецким, а при гидравлической классификации: А.И.Поваро-'

вым и i-ан Ели Ткуинок, Г.К.Коеш, А.Г.Лопатиным, Г.Шубертом, Г.Рейсе и нами.

НайбОЗСе 'СКСТСГШЙ И'"0>:ЕПТ!Л2.*.Г>П71Й"ЯраКТИП,ЗСКИТ8О-ИЗПССТ-

,шб процессы обога»?евип подход был выполнен О.Н.Тихоновьш, кото-зый на основе решения уравнения массопереноса типа Колмогорова-Г-юккера-планка создал теорию сепаращонкшс процессов, позволяа-цуэ получать сепаращегаше характеристики в зависимости от параметров» с.грвделдгаяих процесс сепарации. Однако из-за слабого учета гидродинамических, гадромепанических и Фиоико-хикических яс-1ектов двухфазных дисперсных систем она недостаточна для решения

30i1l)cjqcl ü Нпу ч ii v.t г\л üuuuh üna'nHü ВОДОпО'!' оеолбнлй В iipwUbCCcxA ОбОГ<х—

цения полезных ископаемых.

Большой вклад в развитие теории и практики обогащения полез-шх ископаемых в жидких средах, в т.ч. и магнетитовых кварцитов, знесли: Арсентьев В.А., Ведрань Н.Г., Денисенко А.И., Зарубин Л.С. Сармазин В.И., Кармазин В.В., Кизевальтер Б.В.,- Косой Г.М., Крас-юв Г.Д., Младецкий К.К., Остапенко П.Е., Туркенич A.M., Шохин З.Н., Шинкоренко С.Ф., Ширяев A.A., Шупов Л.П.

Внполионнътй анализ позволил сформировать следующие сснов-!не этапы решения пробчемы по научному обоснованию водопотребле-1Ия в технологических процессах обогащения руд: изучение реологи-[еских свойств дисперсных систем и вопросов механики суспензий ■ учетом дисперсности и поверхностных свойств твердой фазы, повар-:ности кежфазного контакта; разработка научных основ сепарации вердой фазы в жлдких средах с учетом реологических-свойств ксн-(ентрированных суспензий; получение уравнений сепарационных харак -еристик процессов разделения тоиксдисперсной твердой фазы в сус-ензиях и обогатительных схем; обоснование рационального водо-отребления при обогащении.полезных ископаемых и разработка тех-ологических решений по его снижению на основе полученной теории епарационных процессов тонкодисперсной твердой фазы суспензий;

2. РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА даШЕРСШХ СИСТЕМ И ВОПРОСУ

!>£ХАН1Ш СУСПЕНЗИЯ

Структурно-механические свойства диспе'х зных систем пр«дотав-яются непрерывным и бесконечным рядом не только проме-уточных, цдитивно складываемых свойств, но и качественно новых, не при-утцих отдельным компонентам, обусловленных всевозможной комбина-

, цией фаз, различающихся природой и агрегатным состоянием, размером частиц и взаимодействием между ними.

Множество взаимодействий фаз в суспензиях ДЛенг объединяет в три основные группы: гидродинамическое взаимодействие между жидкостью и диспергированными твердыми частицами, приводящее к увеличению вязкой диссипации в жидкости; межчастичное взаимодействие, способствующее образованию хлопьев, скоплений, агломератов или с тру к тур-1; столкновения частиц, вызывающее вязкостные взаимодействия. Реологические свойства суспензий зависят от преобладания того или иного взаимодействия.

Одним из наиболее цитируемых источников по реологическим свойствам суспензий является работа А.Эйнштейна, в которой рассматриваются лишь гидродинамические эффекты. Вместе с тем, наличие у частиц поверхностных слоев, таких как адсобционные, соль-ватные и двойные электрические вызывает увеличение вязкости с ростом удельной поверхности дисперсной фазы.

Обш^м для уравнения Эйнштейна и всех следующих из этого направления теоретических формул является то, что увеличение вязкости суспензии рассматривается как следствие возмущения поля течения вокруг отдельных частиц, взвешенных в движущейся вязкой жидкости.

Бринкман, использовав методы самосогласованного поля, получил формулу для средней силы сопротивления, испытываемой жидкостью при прохождении через слой частиц. Но эти методы не свободны от допущений, носящих интуитивный характер и не объясняют взаишвл. яния многообразия факторов, определяющих текучесть суспензии.

| Основным направлением в современных теоретических исследованиях по механике суспензий считается метод учета парных взаимодействий, предложенный Дж.Бэтчелором, который в качестве результата дает квадратичные поправки в формуле Эйнштейна, но существенно не повышает прогресс в изучении взаимодействия фаз в суспензиях.

Направление, основанное на учете увеличения градиента скорости сдвигового течения дисперсионной среды в промежутках между частицами, разработанное Джеффри, Акривосом, Аккерманом и И'еном предполагает, что течение суспензии осуществляется в виде слоев частиц дисперсной фазы, причем, эти частицы не подвержены зращеа.лю, что наиболее характерно для высоких концентраций

твердой фазы, приводящей и стесненным условиям движения, и для 1 частиц, форма которых отлична от сферической, т.е. для случая

наиболее вероятного при обогащении полезных ископаемых.

_ Используя элементы теории смазки Аккерман и Шен получили теоретическую формулу для вязкости суспензии, дисперсной фазой которой являются жесткие сферические чэстицы, в предположении, что поверхность скольжения слоя и дисперсионной среды образована поверхностями полусфер частиц, расположенных в слое и плоскостью, проходящей через центры частиц в областях, не занятых частицами. При этом пренебрежено, что при обтекании жидкостью сферических тел функция тока жидкости носит иной характер, чем принятый в данной модели. Полагая, что на поверхности частиц дисперсной фазы отсутствуют пограничные слои жидкости, неподвижные по отношению к частицам, Аккерман и Шен, также как и ряд других исследователей перечисленных вше направлений, в полученной формуле не учли дисперсность твердой фазы. Тем не мнее, ее детальная проверка в широком диапазоне объемных концентраций дала хорошие результаты, что позволяет судить о перспективности данног»о направления.

Базируясь на таком подходе, для суспензий, дисперсная фаза которых представлена жесткими нерастворимыми в дисперсионной среде сферическими частицами одного размера, предложены реологические модели сдвигового течения без вращения частиц и сдвигового течения с вращением частиц суспензоида.

Рассматривая поле скоростей О Су) в качестве микроскопического описания потока, для достаточно малых расстояний, соизмеримых с межчастичными, профиль скорости принят линейным. В элементарном объеме суспензии, заключенно.» внутри куба, образованного центрами восьми соседних частиц, межчастичное расстояние равно ¿** ¿У¿.у/Су , где с1 - диаметр частиц; С> -объемная концентрация твердой фазы; Д/ - коэффициент упаковки твердой фазы, равный по мнению большинства исследователей 0,333.

Для реологической модели сдвигового течения без вращения частиц кажущаяся вязкость суспензии определяется локальным Градиентом скорости в свободном объеме дисперсионной среды, полагая, что скольжение каждого слоя ДЙсперсноЙ фазы осуществляется по линиям тока при обтекании слоя «астиц, окруженных неподвижным относительно них пограничным слоем (рис.1). Сила сдвига слоев суспензии и дисперсионной среды до таено быть одинаковой, поскольку пылкость дисперсионной среды остается неизменной, т.е.

,, ¿.и 02 ( ъи , , т .

Б

где ~ соответственно, коэффициент динамической вязкос-

ти дисперсионной среда и суспензии;

¿и/с1у - градиент ско-

рости сдвигового течения суспензии; ди/ду - локальный

градиент сдвигового течения дисперсионной среды в межчастичных промежутках; 5 - площадь соприкосновения слоев суспензии в элементарном объеме.

Откуда следует уравнение для определения коэффициента динами ческой вязкости суспензии:

^ ¿Л I - 2^/1' ' ( 5

где С- отношение координаты линии тока в направлении, перпендикулярном направлению сдвига слоев, к радиусу частиц; ¿' - отношение межчастичного расстояния к радиусу чйстиц.

В случае сдвигового течения суспензии с вращением частиц, уравнение для определения коэффициента ее динамической вязкости имеет вид:

/Уд

+ (3>

где 1/й - объем вращающейся частицы с вовлеченной во вращение дисперсионной средой; Д^ - мощность, рассеиваемая в этом объеме.

Величина Л/& определена из аналогии с силой вязкостного сопротивления вращению в теории смазки.

Объем свободной дисперсионной среды, подверженный сдвиговому течению или воздействию вращательного движения частиц, равен разности объема суспензии и суммарного объема частиц дисперсной фазы с пограничным слоем и пропорционален разности единицы и фиктивной (с учетом пограничного слоя) концентрации твердой фазы,

зависящей от ее дисперсности:

- < * >

где - удельная поверхность всей дисперсной фазы; Я

толлпкп пограничного слоя; - удельная поверхность отдел!—

?'ь*х »-пассов крут;(«стя; ^ - их вкходк.

' С учетом этого получены уравнения "вязкость-концентрация" ' для полидисперсных суспензий:

- для реологической модели сдвигового течения без вращения частиц ,

— ч. ,

I- , ^с •=У елр[-4 (Г: - уТГБ)2], ^ + ('^/^ТИ - - *)]],

- для реологической модели сдвигового течения с вращением частиц ■ ^

и „I. д. [О*«'-]4 I

П.^-^'ТЩШг <*>

Представленные формулы дают близкие друг к другу и хорошо согласующиеся с экспериментом результаты, что позволяет предположить о равной вероятности диссипации энергии в суспензиях как за счет роста локального градиента скорости сдвигового точения при скольжении слоев суспензии, так и за счет вращения частиц. Поэтому суспензию следует рассматривать как самонастраивающуюся на минимум диссипации энергии систему, в которой доля диеоипируе-мой тем или иным способом энергии зависит от факторов, определяющих энергозатраты при движении суспензий. Например, при наличии частиц нерегулярной формы в реальных суспензиях их вращение "нер-гетически невыгодно, поэтому в суспензии преобладает скольжонип слоев без вращения частиц, а.диссипация энергии происходит за счет роста локальных градиентов скорости сдвигового течения.

При сопоставлении полученных уравнений с экспериментальными данными установлено, что с ростом концентрации твердой фазы и толщины пограничного слоя жидкости на ней происходит еггся'Шран.м линий тока дисперсионной среды при обтекании слоя частиц. Пяличж-частиц нерегулярной формы, ориентированных большей осью вдоль

.направления сдвигового течения, вызывает ускорение сглаживания* превращая линию тока в прямую, отстоящую от слоя частиц на толщину пограничного слоя. При этом решение уравнения ( 2 ) имеет вид: ,

Экспериментальная проверка полученных уравнений при измерении . коэффициента динамической вязкости реальных суспензий с помощью капиллярного вакуумного вискозиметра показала, что формулы ( 5 ) и ( 6 ) удовлетворительно описывают вязкость разбавленных суспензий, для средних и высоких концентраций большую точность дает уравнение ( 7 ) ( рис.2 ). Доказательством корректности уравнения ( 7 ) является постоянство величины А5 при изменении объемной концентрации данной дисперсной фазы. Например, для суспензий магнетитового концентрата НКГСКа-1 среднее значение -И =0,278 при среднем Кзадратическом отклонении 6э = 1,017 10"*^, для ЮГСКа: Хв = 0,369, б" = 1,584 Ю-2 и СевГОКа-1: 15=0,389,

=-- 8,36-4 Ю-3.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СЕПАРАЦИИ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ В ■ ЖИДКОЙ СРЕДЕ

Результатом теоретических основ сепарации дисперсной фазы суспензий должны быть уравнения сепарационных характеристик обогатительных процессов. Для их получения рассмотрена подвижность частиц дисперсной фазы в суспензиях в зависимости от их свойств, различие в которой и предопределяет сепарацнонные эффекты на микро- и макроуровнях, а также механизм турбулентного перекоса дисперсной фазы и получена функция распределения частиц в рабочем объеме обогатительного аппарата.

Ранее гаполненные исследования по движению частиц в суспензиях охватывают два наиболее простых случая: групповое осаждение частиц одинаковой крупности и плотности, приводящее к эффекту взвешивания зернистого слоя, вызывающему увеличение силы сопротивления движению за счет прохождения с увеличенной скоростью дисперсионной среды через поры и ганалы зернистого слоя и движение довольно крупных по сравнению с дисперсной фазой частиц, при котороу суспензия рассматривается как однородная жидкость повы-

Рис.1. Схема расположения частиц в суспензии при их кубической упаковке.

70

60

ч

0,55

га

■1-х -

" от объемной концентрации твер-9 ■¡пзмлииплти. ПЧЩПГЧГГ АЛКНПЙ _ _ „ X______ т Т лтштми л^Л —

ОИИ ил" ииосгшии СТАДИИ

твердой фазы при значениях г

Ла : I - 0,8; 2 - 0,35; ^

шенной плотности и вязкости. 1

Предлагаемый нами подход основан на учете комплексного воздействия на группу движущихся в суспензии частиц одинаковой крупности и плотности эффектов, вызванных увеличением локальных градиентов скорости и давления дисперсионной среды при обтекании отдельных частиц или их групп.

Частиш различной крупности обладают и различной подвижностью (скоростью). Менее подвижные частицы создают для более подвижных квазижидкую среду повышенной плотности и вязкости, поскольку последние, обладая большей скоростью вынуждены перемещаться в этой среде, испытывая со стороны менее подвижных сопротивление их движению. Движение крупных частиц вызывает прохождение этой среды через поры и каналы, образованные слоем этих частиц, а групповое осаждение всех частиц^ приводит к повышению градиента давления в дисперсионнрй среде, вызывающему, появление выталкивающей силы:

( 8

(I

у О '

где Р - гидростатическое давление суспензии; V - обьем частицы; А - плотность дисперсионной среды; - функ-

ция распределения дисперсности; - функция распределе-

ния плотности; ¿1 - крупность частиц.

Принято, что на-эффект взвешивания слоя частиц, крупностью более рассматриваемой влияет пограничный слой на частицах, который учитывается через фиктивную концентрацию согласно формуле ( 4 ), а вязкость квазижидкой'среды, образованной частицами, крупностью менее рассматриваемой согласно формуле ( 7 К При таких условиях скорость*движения частиц крупностью с1 в полидисперсных суспензиях равна:

г л , Ф \т

„ 4Г , ______ л2.гп~\ { 9 )

.... (1] ,

сгдлр-аднир я твердой фаэе суспензии частиц крупностью менее с1 ; 1( " . - их удельно я пок».рхиость;

где

4 15

.Лигах

\ ,, р.^ I (р(^-)дс{/г1- удельная поверхность частиц крупностью. >

ии'ь с1 * гп - показатель степени в уравнении аппроксимации -диаграммы Лященко,принимающий значения от I (ламинарный режим «Итока«тя частиц) до 1/2 (турбулентный режим оЬ'теканйя)г опьр^схь .дышзкия тех же частиц а свободных условиях; ~2.е - кез'у фиццеит учитывающей изменение удельной поверхности при отклонении фир.ги частиц от сферической.

"анисе уравнение раскрывает Фиэичеокую сущность изменения скорости двп'-кекия шкеральтх частиц в стесненных условиях при наличии полидисперсной твердей фазы. Иго изучение позволило уста-поен?1 влияние концентрации и дисперсности твердой фазы на селек-тивпеот*. движения частиц а еуедснаяяя. Установлено, что коэфрици-ент снижения скорости в стесненных условиях при постоянной концентрации твердой фазы не является величиной постоянной, а зависит от гранулометрического состава участвующих в движении частиц и их поверхностных свойств. Повышение объемной концентрации твердой фазы приводит к медленному, но непрерывному снижению этой величины по мере увеличения крупности частиц, и снижает селективности их движения, т.е. приводит к уменьшению отношения скоростей движения частиц при увеличении их крупности. Это уменьшает эффективность сепарациошьгх процессов твердой фазы, основанных на различии скоростей дтхетт частиц, что иллюстрируется эффективность» гидравлической классификации в зависимости от объемной концентрации твердей фазы и ее дисперсности ( рис.З ), Вместе с тем, установлено наличие диапазона объемной концентрации, где селективность движения частиц практически не изменяется, что дает принципиальную возмо.шость получения адекватных показателей сепарации при малых и высоких концентрациях твердой фазы.

Голыпинство соперационных процессов тонкодисперсной твердой фазы осуществляется в турбулентной водной среде. При этом, в зависимости от подвижности частиц, коэффициент турбулентного переноса твердой фазы отличается от коэффициента турбулентного переноса жидкой среды. При рассмотрении турбулентного потока, структура которого принята б соответствии с полуэмпирическими теориями турбулентности Прандтля и Кармана, путем анализа массообмена элемента турбулентности с окружающей ого средой, получена зависимость для коэффициента турбулентного переноса твердой фазы в зависимости от подвижности ее частиц, характеризуемой их скоростью относительно' жидкой среды 17" и характеристик турбулентного потока -

1масштаба турбулентности а. у пути смешения £ и пульсацнон-ной составляющей скорости жидкой среды и':

ъ'-РО-ё^/сУ), • . • (Ю)

где ли'') - параметр, .характеризующий турбулентное те-

чение жидкости; Т^ - коэффициент турбулентного.переноса жидкой фазы,

В практике обогащения полезных ископаемых движение взвесене-сущего потока н зоне сепарации часто сопровождается выделением осадка ( в каналах полочных сгустителей, отстойниках ), либо извлечением частиц ( при магнитной сепарации, ф..окуляции ). Частицы, выделившиеся в осадок или извлеченные из дальнейшего массо-переноса исключаются.

Дяк определения функции распределения частиц в рабочей зоне обогатительного аппарата уравнение Колмогорова-Фоккера-Планкй. сведено к плоской задаче при рассмотрении массопереноса в направлении, совпадающем со скоростью перемещения частиц ( рис.4 ):

¿с/с1± - д(пгс)/ду + д2фс)/с(у2. ( ii )

При введении понятия плотности переноса, т.е. количества переносимой твердой фазы в'единицу времени через единицу, площади, око приводится к виду;

+ ( 12 )

I При введении ноюй переменной 2—25с и представлении плотности переноса произведением двух функций: (Л-) ( при

У = 0 ); зависящей только от времени процесса, и некоторой, функции Су) , зависящей только от -координаты у :

(у,£) " » решение уравнения ( 12 ) найдено в

виде;

1+ СОЛ, ( та )

где

В любой момент времени в.зоне разделения ( рис.4 ) соблю-

У 1

I Л » I 11111 и* С/т,

Т~7~ Г} Г I 1 и,

О

Г)*,

V

Рис.Схема распределения потоков твердой и жидкой фаз.

Исходит

I

п ¡',; •н^г"-' г у рсОьИ к ю к! к^- р'.^: ■■ 'о-,на

колесом: - цилиндрическая и коничниквл чаиги корпуса; 3 - пеоковый насадок; ^ - сливная труба; 5 - рабочее колесо; б - питающий патрубок.

дается материальный баланс: количество частиц, находящихся но рзвесенесущем потоке, перешедших в осадок и извлеченных из нот ка равно количеству введенных в процесс частиц. Интегрирование ( 13 ) при таком условии дает:

A fc-é)+Ь j fCt) dt + С J¡ ftt) cbtdt —cofist,

где, величины, не зависящие от времени процесса: А = §íy)eFdydy-,

Су) ^dy + U1U=C1(%F\ | Cy)eFdy)^ +....

С - и,их, (€F/a)\ym0 4- .

( 14 )

( 1Ь )

/i^f+b^lЧсу-о: ( 16 )

При двойном дифференцировании ( 14 ) по переменной ~t получено уравнение:

dt* + Ь ¿t

Из решения которого при начальных условиях: í^O, С-"СН следует: ехр (~р±) . , что дает fúj)-=d(bef)/(^eFdg)

и функция распределения .концентрации частиц, имеющих относительно жидкой среды скорость оГ принимает, вид:

Г -pt \ \-€pt-F\ ( 17 5

где: р ~c¿0+Vl+4&/c¿2)/2; o^fc/A ; l-c/A\

- скорость перехода частиц в осадок.

■ Аналогичное решение получено для случая распределения частиц в турбулентном закрученном потоке в разделительной камере круглого сечения , но при этом:

I I. I

и„сг)^ыг + и,иа11н (Щ£<х)еЪг)^

.О иа11ц и9иаЛо (е %.) |

■ Ь случае извлечения и связывания частиц поверхностью, например, магнитной системой, флокулой, воздушным пузырьком при флотации, функция распределения имеет вид:

Ьри этом, если извлекающая поверхность - одна из стенок раз делительной камеры: _ , ч ,

Ъ-С^^иу. )

если извлечение частиц осуществляется не поверхностью, » флокулами, либо еоэдушными пузырьками, раьномерно рлспределг-и ними в объеме суспензии:

( \г° 11 \и Р

"Ф

где - радиус флокуляции и радиус флокулы.

4. СН1АРАЦИ0НШЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В ШДСОЙ СРЕДЕ

Сенарационные характеристики обогатительных процессов, оп-(); целпюиие вероятность извлечения частиц в продукт сепарации от разделительного признака, зависят от распределения концентрации частиц и зоне сепарации, связанной с их подвижностью и интенсивностью турбулентности дисперсионной среды. При этом массоперенос дисперсной фазы может осуществляться при участии всех введенных в процесс частиц (без образования осадка) или их доли (с выводом из массопереноса частиц определенных свойств). К первому типу относятся такие процессы, где распределение частиц и вывод из зоны сепарации продуктов разделения осуществляется во взвешенном состоянии, т.е. в виде потоков суспензии. Ко второму - процессы, где при распределений происходит связывание частиц в осадок, фло-кулы и т.п. Каждый тип массопереноса может осуществляться в прямоточном, противоточном й полупротивоточном ре.жимах.

Использование полученной функции распределения концентрации частиц, определяемой формулам : (17 ) и ( 19 ), позволило получить сепарационные характеристики основных процессов, используемых при обогащении железистых кварцитов. Общим подходом здесь явилось то, что отношение расхода частиц данного разделительного признака в продукт сепарации к их расходу в исходном продукте равно их извлечению в данный продукт.

Таким образом, для гидравлической классификации в восходящем потоке (сгустители, воронки, дешламаторы) общий вид сепарацион-ной характеристики:

где - объемная доля суспензии, извлекаемая в олив; к. гл- бина ввода исходной суспензии; Е - Доля частиц, обладающая относительно среда скоростью V . извлекаемая в слив.

Для сепарации в тонкослойных потоках (полочные сгустители):

У < г )

I: Гс« Ндр 2 1 <-т «И \

где П — ^г/с^и) ; 2 = 2\/к ; -Ьп - время пребывания суспензии в зоне разделения; к^ - толщина потока суспензии, образующего пески; - коэффициент, характеризующий ту.булентность сус-

пензии; и - средняя скорость ее движения вдоль канала; X-толщина-''ламинарного 'подслоя; ¡1 -толщина потока, равная расстоянию мелгду соседними плоскостями, образующими каналы.

Для гидравлической классификации в турбулентном закрученном потоке (в гидро- и турбоциклонах):

-1

( 24 )

Е - \/{ 1 + 1г^/са)к=гс) -{<+,

где: \> - соотношение объемных расходов суспензии в пески и

слив; 1„,1С - радиусы разделительной камеры и сливного на -садка; 4с-гсД0; Та - скорость движе-

ния частиц относительно среды при тех-же убловиях, что и в разделительной камере, но при ускорении, равном ускорению силы тяжести ^ ; И/о центробежное ускорение арй I «■ '10 ; Л— т-2та; И - показатель степени в уравнении вынужденного вихря; т. - показатель степени в уравнении аппроксимации диаграммы Лященко.

Па основе теоремы моментов импульсов для турбулентного закрученного потока получена зависимость для показателя степени п. учитывающая величину радиального стока жидкости:

П = (1-А)/0+А), ( 25 )

где /\-^ски-с/иг ; Ск - структурная Лостсякн.-ая турбулентного потока; и.~, и^ - соответственно, тангенциальная и радиальная составляющие скорости движения закрученного потока.

При извлечении частиц и удерживании их магнитной системой происходит их вывод из процесс? массообмена и для определения се~ пяроционной характеристики достаточно знать функцию плотности переноса извлекаемых частиц вблизи извлекающей поверхности асС~Ь), которая дает: ^ . ^

£=^ уаыу^уаш. < ^ )

3 случае извлечения частиц во флскулу Ь<р используется ¿угкния ) и верхним пределом интегрировании являгг-

~6ф , а при их извлечении магнитной сис-^ ) и время сепарации

ся время флокуляции темой Ес - функция

Сепарационная характеристика магнитного сепаратора при этом имеет вид:

Е~Еф+0-Еф)Ес. ' (2?)

Интенсивность флокуляции связана с механизмом сближения частиц, который обусловлен как гидродинамическими особенностями взвесенесущего потока, так и величиной магнитной силы между частицами и флокулами. Суперпозиция сил притяжения и отталкивания приводит к тому, что частицы, сблизившись до определенного рассто>| ния, флокулируют. Вокруг каждой частицы или флокулы образуется некоторая область влияния и любая частица, попавшая в эту область, соединяется с данной частицей или флокулой.

Рассматривая магнитную флокуляцию и доизвлечение ферромагнитных частиц магнитной системой в турбулентной жидкой среде с использованием общего решения уравнения массопереноса получено обобщенное уравнение сепарационной характеристики:

Г С4Г»+ С) А а-е /у ( 28)

Для сепарационной характеристики при извлечении во флокулы: £

Чо ~1ф

Мг);

в, Н с1 / (12Щ/1С)}

( 29 )

>

И.

о

У>ст%

л[иМ\

V Ч*сАс

■у П. А

Для сепарациошой характеристики при извлечении магнитной системой:

., _ -2сЛ %к ,

. 2сяк У }к /О

А

Ч 2.£>ЬСЧ у

2С3К

чтл

ц>.

от'

Г зо )

= --

90-Дс/д)

■"Л

ц^О

« ^ г,

1СУ/

Лс/8)-{]•■>

(е>/сн)(А+1/у)-,

Ни-

с'

~ объзг.--

Зцесь:

нын мнгнитгае ротпритлавосгк флокулы и частица; Н ~ напряженность магнитного поля; Но - напряженность магнитного поля на поверхности барабана; - сечение флокулы; у>ф - степень за-

полнения флокулы ферромагнитным материалом; Су - коэффициент неоднородности магнитного Поля; И. -'высота зоны сепарации;

1ф - радиус флокулы; - радиус фл^куляции; сн -

начальная концентрация ферромагнитной компоненты.

Из рассмотрения киквтики магнитной флокуляпяи следует, что она протекает весьма быстро, лавинообразно с механическим захватом ферромагнитных частиц. При движении ферромагнитных частиц к а.локуле их концентрация в некоторой зоне вокруг флокулы повышается, достигая критической, " [йеной сслшсмо С ' ) Ск.~ £д/(4±\5з\ при которой поцви\зюсть немагнитных частиц прекращается и их высвобождение из этой зоны становится невозможным. Полагая, что „ сепаратор модет поступать ферромагнитный материал уже в ряд« первичных флокул, коэффициент высвобождения захрачеьных немагнитных Ч5.стиц из которых составляет Т^г < получена формула для ипвле-чени.т нт/агпитных частиц во флогулу б дакнок приеме сепарации:

у.

Ск - ¿.V

О-ы.м) су

( 31 >

>

гдн - содгрттщг.'о ферромагнитной компоненты.

Процесс магнитной дешламации также представлен двухступенчатым: магнитная флокуляция при напряженности внешнего намагничивающего поля 50-75 кА/м и последующая гидравлическая классификация сфлокулированного материала. При использовании уравнений се~ парационньтх характеристик дня извлечения немагнитной фракции в магнитный продукт и гидравлической классификации в восходящем потоке получена зависимость извлечений немагнитной фракции в слив дешламатора:

где Су0 - объемная концентрация твердой фазы в питании дешламатора.

Представляя схе'.'у обогащения полезных ископаемых как определенную последовательность операций сепарации и смешения продуктов, поступающих в некоторый операции с циркулирующими нагрузками, нневщуи цель получения конечных продуктов заданного качества, получена ее сепарационная характеристика:.

п , "I п,

( 33 )

п , п,

ь¿с?)],

4 1=1 '

где П - число операций сепарации; • чг - число операций смешения циркулирующих, нагрузок с '/.сходными продуктами операций сепарации; п., -'число операций при последовательном разделении или смешении в которых образовались циркулирующие нагрузки; £ (р) - сепарационная характеристика операции разделения по признаку р. .

Определение сепарационных характеристик операций смешения должно осуществляться е Соблюдением иерархии, последовательно их определяя при смешении щркулирущих нагрузок 1,2,,. п - го и смешанных порядков.

Б. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕШИ ПО СНИЖЕНИЮ ВОДО-ПОТРЕВЛЕНИЯ В ЗАИШУШХ ЦИКЛАХ ТОНКОГО ИЗМЕЯЬЧЕШЯ

и;: ; ^осгк.гренян ьидн^го O'IÍ,;Ü!CÍ¡I гтмпнутк.-. шшлов IISMKJÍÍ;-;, -—ни« попучвнн-формулы их удельного- оиъемногр.ьодопо^раблсь'^я ир:: _

rt.vwniof. фу i «дай распределения uso;.ы '.'псрг,:^, фазы по крупнеет1;:

- ¡ffiíahwa itaacci^iuasop-

- слива

oo

\ ьчч^г). í se ;

где cVj< . evo - объемные концентрации твердой фазы в классификаторе и в исходном продукте.

Их анализ показал, что основными факторами, определяющими водопотребление замкнутых циклов измельчения, являются;

- объемная концентрация твердой фазы в гидравлическом классификаторе CVK . , которая не может превышать некоторое допустимое значений [ cw, "1 , при котором ревлмачдая tipcuacoa классификации с получением заданной крупности слива еяге возмогла;

- соотношение объемных расходот, суснонгши в пески и слив У;

- гранулометрический состав трердгй iJüvüij питания класеификь-тора или его сливя, характеризуемой фунгяряш распределения ]fiaC-L) и

- сепарациокная характеристика яляссификаюра L ta) Используемые в качестве гидравлических классификаторов гид-

роциклонн при существующих компоновке оборудовали* циклон измельчения и напорных характеристикам пескорнх няойпг.к. ауш возможности исчерпали, поскольку фактического значение близко к допустимому [Сук'] - . О,i'i.. .0,10, Разработанные ¿сыл^рукции ■турбоциклонов допускают получение сливов требуемых гранулометрических составов при более высоких значениях кснцентр.чции твердого, т.к. для них [С,*] = 0,2,..0,25;

Другой возможностью снижения удельного вод.'у трнблгния лпллег-ся улучшение сепарационной характеристики гидравли íockoü классифи-

нации за счет использования цвухоьерадаонных схем (табл.1) с рециркуляцией промежуусздого продукта, приводящей также к изменению (с1) и в сторону, благоприятствующую снижению удельного водопотребления замкнутых циклов измельчения.

Из баланса воды в операциях гидравлической классификации с эе добавлением туда, где Су<> [с/к] , получена формула для удельного объемного водопотребления двухоперационных схем классификации:

( 36 )

!оо

О - циркулирующая нагрузка с хеш; С■гЛ0"'</>„ (А)дс[-1 - циркулирующая нагрузка мельницы, ° - доля суспензии, извлекаемой в конечный продукт схемы; Од - дополнительный расход воды для выполнения условия [С^].

Соотношения граничных крупностей с[* приемов классификации определены исходя из введенного понятия граничной крупности разделения как размера той бесконечно узкой фракции, извлечение которой ® слив равно половине объемной доле суспензии, извлекаемой в этот продукт:

| (38)

Изучение приведенных в табл.1 схем классификации показало, что с точки зрения водопотребления, эффективности классификации, цирку-лруюией нагрузки, реализуемости технологических режимов и удельных энергозатрат, преимуществом обладает схема, включающая основную операцию классификации и пербчиотку слива с рециркуляцией вторичных песков в основнув операцию. Что касается энергозатрат, то выявлено наличие технологических режимов других вариантов схем, обеспечивающих несколько меньше энергозатраты, но при большем водопотрэблении. Окончательная оценка схем по энергозатратам должна осуществляться е учетом их снижения на транспортирование отходов в хвостохряйилища и оборотное водоснабжение

Таблица I

----------------------------- Схемы.классификации и их параметры

С X е V a 1 ¡l

1 ,1 "i у------4---\ ■ / —i- / 4f¡ ^ ¡ "Ü -, i • i ÏÏ-E,)Ëe i i-H'j

6) .....i , —с л—i EiE¿. 1 , i

ib «•nW+ik) LR. l+V'j

^ .....4, . í Г-Н ^ M-, У ч b, j EtO'R) i-E)R í i;r

í _ fc, Iе* s* fh 4 Q " Е<0~£г) 1 - E. tn л_ h

: Г. - - г'л

'при использовании более энергоемких вариантов, но с меньшим водопотреблением.

Проверка разработанной технологии, выполненная в укрупненных лабораторных условиях, а также промышленные испытания схемы с перечисткой слива, осуществленной с помощью гидроциклона 0710 мм и прямоточного турбоциклона 0710 мм на РС0--1 СевГОКа показала, что при реализации режимов, близких к оптимальным, удалось получить массовую долю твердого в сливе по схеме с.перечисткой слива и рециркуляцией вторичного слива - 45,6$, по схеме с рециркуляцией 1/2 слива - 39,85%, по схеме с перечистков слива и рециркуляцией вторичных песков - 28,72%, в промышленных условиях - 24,5$.

6. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТУРБОЦНКЛОНОВ ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ КЛАССИФИКАЦИИ ТОНКШЗМЕЛЬЧЕНШХ РУД

Другим путем снижения водопотребления замкнутых циклов измельчения является создание высокоэффективных аппаратов для гидравлической классификации тонкодиспорсных суспензий при повышенной концентрации твердой фасы.

Процесс гидравлической классификации в гидроциклонах и тур-боцяклонах аналогичен, отличие- турбоцлю онов состоит лишь и способе закручивания потока суспензии, осущоствллоыым цонтрогёе-ккда или осевым рабочим колосом и обеспечивающем более высокие по сравнению с гидрощшлонами значения фактора разделения.

В результате изучения и анализа научной и патентной литературы выбрана конструкция турбоциклона с центробежным рабочим колесом (ряс.5), обеспечивающем закручивание потока суспензии в цплиндроконическом корпусе и транспортирование продуктов разделения. *

Из баланса энергии, получаемой суспензией от рабочего колеса и энергии, затрачиваемой на преодоление сил, вызванных вращательным движением жидкости, на гидравлические потери в корпусо турбоциклона, на подъем жидкости и кинетической энергии вращающегося потока получено уравнение для расчета скорости закручивания потока (тангенциальная составл"яющая скорости на радиусе рабочего колеса): •

и^^-^-^/о/г + г^си/^), ' (39)

где На - максимальный напор, развиваемый рабочим колесом;

Нг - геодезическая высота подъема суспе-шни; V - подача рабочего колоса (объемная производительность турЗеггшлона); " ь "^ооЙ'Лдаёй) "прглсрстшхяьксстяг" — --рмиуе-ципинд-•

(й части ¡о:рп«:а.

Совместное решение уравнений напорных характеристик рабочего колеса п гореуса турбецек.аека дало цор'-улу его г/Ь эмно;! ароиэьодптельпсск. по исходному проекту:

^ г^'2оь ''-^г) /'-; ' , , ,

где F-n.Sc ~ площади, соответственно, пескового и сливного насадков; i})с - коэффициент сопротивления сливного насадка; k - коэффициент расхода через пескспый насадок.

Из анализа гидродинамических особенностей прямоточных тур-боциклонов следует, что уменьшение радиальной составляющей скорости либо за счет снижения центрального стока, либо за счет мНм Ш10--л~ грмаард'Ч'еея »Ч^м^'яа

е;.¡:;::re. . ери у; :...1че:>ш; длит е ■ ерпус i, г.т.г у. >е.е ji."'" i стеке' л i: урл ы^/лч велело :лл.л,лэ

лл tí. ('г>- лл. елл,не!; ее.Л'л:Л!г"е: ;еЛ гле'р, л де:е;

па стеллу ашн-рата и р'сп ■■•''v,r¡ "ио;1 пр'леп.дллглл: ircevii.

i Л сл абее i-a ;ce;;rv, peei;;!!1 еле;елл"''л ,л.1 турс'ег.л. л л 1 " ■к.еа плети-гул',v ЛлхаеоЛрче-еел ííeb-J'лУОг.г. ча че^.-е eaiii сои-tr.~ fr, г:--" елоп^рнеелеальг: нее/геиеа;п?ил ч лрель;;;ле;л'лл ле елтаплё, подхвордаваих сгнсише uaaosaxuia разработанной теорик, 'д результате созданы конструкции и изготовлены Криворожским заводом Рем-млпгле е;г; лреелллел^ ел -¿ vy-ji;;-, .еле , ле.е ллеего

по а.с. СССР Ю I645019 диаметром цилиндрической части корпуса 500 мм.

..«^.„„„„j. „г,. tiwr^ponwtjtrpnwri» vnoncvrííihkfltnm nriorrvktob

■' • :л -eia >> ■: ■',-.' еслч н:"'-.Г!1Л'1е1: у;>. "п: ;i.;r. ел'Лелл1 *>ле ; Л;а мелешиирчермст (прймОгОЧпый '¿урбйЦпКЛОК ЯучИЫ&И ¿i 2 :.:.'.;) ¡i ÍUi

• '.--i '.enf'/éi (иел-'отелнья еуееецнлл ei дла^ълр"';,: 710 e'- ;; npetn-j'-'i.v.ü.njtí .чиакетрог 500 свидетельству*»» о ряботоспоеоОиооги

этих аппаратов и их высокой технологической эффективности по сравнению с гидроциклонами и подтвердили основные положения разработанных теоретических основ и методику расчета. Основные преимущества турбоциклонов состоят в: возможности получения тонкодисперсной твердой фазы слива при еэ высокой концентрации, приводящей к снижению водопотребления в циклах тонкого измельчения руд; повышении эффективности классификации и улучшении компоновочных решений оборудования замкнутых циклов измельчения.

7. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДОПОГРЕШЕНВД ПРИ ОБОГАЩЕНИИ МАГНЕ,ТИТОВЫХ КВАРЦИТОВ

Полученные уравнения сепарационных характеристик обогатительных процессов тонкодиоперсных минеральных частиц в воде свидетельствуют об их взаимосвязи с объемной концентрацией твердой фазы и любое изменение расхода воды в операции сепарации приведет к изменению эффективности обогащения. Адекватность эффекта сепарации всей технологической схемы обогащения мол5ет быть обеспечена при нвизменнооти ее сепарвционной характеристики.

Баланс вода в операциях сепарации обогатительной схемы позволил установить уравнение для ее удельного водопотребления: п. : .П.1

у-1 О/с* - \[СлШЪ+Е ( 41)

где с , у - порядковые номера операций разделения и смешения; С* - требуемая объемная концентрация твердой фазы в операции сепарации для обеспечения заданной сепарационной характеристики; Су - объемная концентрация твердой фазы в продуктах, поступающих на сепарацию или смешение; ^ - выход исходного продукта операции сепарации или смешения; £* - его плотность.

Захват немагнитных частиц во флокулы предопределяет необходимость перечистки магнитного продукта с целью достижения требуемого его качества. При этом извлечение немагнитных частиц в магнитный продукт / -го приема сепарации составляет:

L-1

где: = П £„;.

1:ри последовательной перочистке магнитного продукта увеличение числа приемов сепарации для получения концентрата заданного "вапеств/гпри- соблюдении-£¿7= соня£------или- C^.-consi--------------------

приводят it сшгкению с уменьшающейся интенсивность» водопотребле-ния.

Удельное водопотребление возрастает с увеличением чистоты магнитного продукта, характеризуемой извлечением в него немагнитных частиц и при постоянной ого величине скитается, ос.и для дсе-титения заданного качества используетс" большее число приемов се. парации и растет с увеличением дисперсности сепарируемой руды, функцией которой яшакгзя яс«та?н?радп»я 'Ск.

При снижении степени гшвебетдешя г°т.'агнит"нх ч^с-чч из первичных флокул IDjT удельное водопотребление при магнитной сепарации растет, и в случае распределения воды по приемам сепарации с соблюдением =const достижение заданной чистоты магнитного продукта невозможно при любом ее расходе, если число приемов сепарации недостаточно. При распределении воды с соблюдением C*L — const при одинаковом числе приемов сепаранта в сравнении с предыдущим случаем водопотребление ните, что делает от от pew»' еелее гигодкым при сепаратен тоикодеопереннх высоко-копрцитныплх материалов. Интенсификация высвобождения немагнитной франции из первичных флекул за счет их размагничивания, либо к-ехакичеснят роядойствий, рюываюпнх дефорьчздяд ;покул, при добавлении ч/стоп г-еды до начала ятих есэлействий, оиит-вет зодопот-реб', ение,.

;\»Ц!1ГГАЧ / ное число приемов селаса.;чи определяется з комплексе с требуемся чистотой магнитного продукта и допустимыми потерями магнитной фракции с немагнитными продуктами, которые возрастает пак при. сепарации сильноразбаплекинх суспензия при малом "коле прпемоп сепарации из-за снижения степени флокуляглии, так и npf большом числе приемов из-за роста суммарных потерь, слагающихся из потерь в кат.дом приеме. С хеки зрения водспотребления рациональное число приемов сепарзг.ч^ равно 4...5, а с учетом потерь ,.,„,.,,т,.п>( г,,..-л ,1Г,. t onejv;1 1 на 'фактики магнетите-

них ;п,г!г'г.;то:-, ге проиграет тр>х.

Исследования с помощью разработанных математических моделе блоков технологической схемы обогащения, состоящих из двух и трех приемов мокрой магнитной сепарации с рециркуляцией суспенэ немагнитного продукта (хвостов) последних приемов в первый прие сепарации показали, что для блока, состоящего из двух операций, такая рециркуляция снижает водопотребление на 15...2С$, что моя быть скомпенсировано введением дополнительного приема сепарации с отказом от рециркуляции. Дня блока из трех приемов сепарации такой компенсации теоретически не происходит, т.к. рециркуляция снижает водопотребление примерно в 1,5 раза, однако введение до палнительных приемов сепарации и отказ от рециркуляции приближа водопотребление к величине, достигаемой с рециркуляцией и не тр бует установки дополнительных насосов, увеличивающих энергопотр ление схемы обогащения.

Минимальное водопотребление блокaira из двух-трех приемов с парации достигается подбором на ЭВМ объемных концентраций тверд фазы по приемам сепарации с учетом уменьшающегося количества се парируемого материала от приема к приему при сохранении заданно качества конечного продукта.

8. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИИ ПО СНИЖЕНИЮ

ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ ПРИ ОБОГАЩЕНИИ МАГНШТОВЫХ КВАРЦИТОВ

В соответствии с выполненными исследованиями определены oci ные пути снижения водопотребления: I) за счет рационального pací деления воды по приемам магнитной сепарации в каждой стадии обо: щения; 2) за счет получения сливов классификации с повышенной ki центрацией твердой фазы с использованием двухоперационных схем классификации или турбоциклонов.

На основе разработанного пакета программ на ЭВМ произведен расчет технологических режимов схем обогащения для действующих обогатительных фабрик ГОКов Кривбасса и КМА:

а) при оптимизации расхода воды в приемах магнитной cenapai качутой стадии обогащения;

б) при получении сливов классификации второй и третьей ста; измельчения с потаенной концентрацией твердой фазы и оптимизащ расходов воды в операциях магнитной сепарации;

в) при получении сливов классификации второй и третьей ста!-!и измельчения с повышенной концентрацией твердой фазы, оптими-1ции расходов вода в операциях магнитной сепарации и исключении [ераций- магнитной _деишамации.____________________________________________________________________

Исходной информацией для расчета явились эмпирические контакты и значения режимных параметров, определенных по качествен-)-количественным показателям технологических схем действующих >огатительных фабрик.

Из сопоставления удельного водопотребления по приведенным фиантам технологических решений по его снижении следует:

- оптимизация водопотребления только лишь в операциях мокрой 1гнитной сепарации к существенному снижению расхода воды на дей-^уютих обогатительных фабриках не приводит; цля большинства 1учаев оно составляет 3...7% от существующего уровня, а для гкоторых - снижения не наблюдается, т.к. распределение воды по жемам магнитной сепарации на них уже близко я оптимальному, большей мере снижения водопотребления можно достичь (на 12...17^) I обогатительных фабриках НКГДОа(I очередь), СевГСКа (I очередь) 1Г0Ка (I очередь) и ПГОКа;

- наиболее существенное снижение водопотребления на всех 5огатительних фабриках (до 3£$) наблюдается при получении сли-зв классификации с массовой долей твердого во П стадии измельче-!я до 307-, У! стадии - до 35^ при одновременной оптимизации рас--лдов поды по приема!/ магнитной сепарации. Однако расход воды на 5огащение не сокращается пропорционально его уменьшению на гиц-твлическую классификацию, т.к. более плотные сливы гицроциклонов судшают сепарашонные характеристики магнитных дешаматоров, что течет дополнительный расход воды на магнитную сепарацию песков зшаматоров;

повышение концентрации твердой фазы в Сливах гидроцикло-эв позволяет исключить операцию магнитной деишамапии с заменой з ( или без замены ) на дополнительный прием магнитной сепарации, го дает улучшение сепарационной характеристики блока операций радии обогащения и позволяет, если не требуется повышения качест-I конечного концентрата, снизить подгпотребление до 1,1..."м^/т.

Рассмотренные варианты технологических решений предполагает охранение с незначительными изменениями сущестпугщих технологи-зских схем и оборудования для их реализации.

Снижение водолотребления в процессах обогащения полезных ископаемых приводит, в первую очередь, к сокращению водооборота на обогатительных фабриках, уменьшает объем жидкой фазы в хвосто-хрэнилишах и сокращает расход энергии на транспортирование отходов обогатительных фабрик и на оборотное водоснабжение, площади и объемы хвостохранилищ, потери воды и объемы работ по наращиванию дамб.

Из всех рассмотренных позитивных эффектов от сокращения водолотребления реальной оценке поддается лишь снижение энергозатрат, которое в среднем составляет 0,173 кВт ч/т исходной руды на I м3/т снижения водопотребления. Например, да.. Р0Ф-1 СевГОКа при переработке магнетитовых кварцитов 30,1 млн.т/год экономия электроэнергии может составить порядка 140 млн.кВт.ч.

9. ЗАКЛКНЕШЕ

Диссертация является законченной научно-исследовательской работой, в которой осуществлено решение научной проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение и заключающееся в развитии теории сепарационных процессов тонкодисперсной твердой фазы и разработке научных основ водопотребления в процессах обогащения полезных ископаемых, новых методик технологического расчета обогатительных процессов и схем, создании новых технологий и аппаратов, позволяющих существенно снизить расход вода на обогащение магнетитовых кварцитов.

■ Основные научны и практические результаты работы заключаются в следующем:

I. Раэработэнные реологические модели полидисперсных суспензий, основанные на учете увеличения градиента скорости сдвигового течения з свободном объеме дисперсионной среды при скольжении слоев суспензии с вращением частиц, либо без него, позволили впервые полу-дать уравнение "вязкость-концентрация", учитывающее влияние на кажущуюся вязкость суспензий'удельной поверхности межфазного контакта (дисперсная фаза-дисперсионная среда) и поверхностных свойств твердой фазы, характеризующихся толщиной пограничного слоя дисперсионной среды на дисперсной фазе.

9. На основе современных представлений о механике суспензий и разработанных их реологических моделей лпервыа предложен

гтихгит Т1ЛГГ ОЛПвПЭЛеМЮ скороствЯ движошя частиц в полидисггерсных

л^ _ дь.л '! 'руччаоти u •ho.íh.c'h; ' <"-т<;;„

— - '"»ctm'l" птпчпт пля г)олй° подвижных ква-

........... | V--4,--"; '.; ,т г ■ > ; 7.1 , I ;.. - !■•..; i, у ''.

коупные частицы, оонадая ооль-лзй скорссхь^, ьь-нулдо:;«;

ния.

С. "с у^—""""»'" илпигтпппии^имнии-шилпо 11.ПП М K^J

лг.нтного массопереноса тонкодлспсрсноп твердой ^иаы уи'.кп.^ч методом составления индаро-ди^^ервншальнья уравнений, следующих иэ баланса твердой с?азь: п рабочем пространстве обогатительного arma-pava, ппервче получен общи». вид функции распределения концентрации для условий нестационарного процесса при выводе частиц из массо-переноса за счет накопления осадка или извлечения магнитной системой, либо флскулами.

- 'i'- Ч'!'" '>;::" 'уНЧЦ'"»'1 унГ-'Г'ГГТТПЛСГ'И.'Т КОНЦеН™»"»«"

..............-т- •■-.•; 'I т: 1 ■'<■■;;

' ...... ■■! .............................. . гч ■'.:,(.( ■ •■.('■-'(■' "чеч<ч чг-;.- Ч''ч*~>'ч (-¡'Пч

' ■•1........ • ,! [Ч. Ч'ЧЧЧЧИЧ !'v 1'-?Чч: 1 ■ >■'•'Ч Ч Ч > - . "г ' ir^¡f.";

■ л; ,, .тпч г чг,' " "гг!":1' г:>?. i ^ Пи "vViíH -TI! j ¡: n''; "'О,

' i.i i ■ ■ ;.'(. :y>:íiy.'!Pi-1'м;'X а.^^оуч' чп-'Ч a a v4 4-;, ; ;-ч,

• ■■■ ; • ;' , rji Ч"рчЧ ! 5 1' l.i" Ч: 74",'! .' l.n ■.'.'■'"I .Ч-W Ja -'"Г'Ч'Н

' :■■>-' ■'! чч^чеч ти ч cuj'-Cí.1 г , ; yjcr :: :чо

дисперсяооть|0 ,i ücacpxi'ccn.'ufcti cüc.1ctp.'>»,:i 'ччпчриручастиц a тятгже их поцвинсность, вызванную воздействием силовых полей обогп-; r.vf-"!] ти'г а; та рчччч-;

iiü .'адапси ¿'3KVX и

сепарационных характеристик отдельньтс технологических.операций составлены уравнения сепаранионных характеристик схем обогащения с •!Г!Т!*чсг,!"1п?" 1т"П1>'''пипуших нагрузок. позволяющие на-

учно очогм-чччп.о подходить их Пис тсс<\"И«).

о. иодопогреОлвьяо техпо.югл'шс чшч; сн ¡р-нши.м c-Vr/Koir.n цолсэпдч ископаемых и ооог.чтитглмилгл схснч.чл а nujvявляете<г

тропуечггн ооъсмпги кокцснтрчгоями тв«гД"й .{пзы е этих операциях

и их'количеством, необходимыми для достижения заданных показателей обогащения и соответствующей сепарац»онной характеристики схемы.

7. В результате исследований двухоп- ¡рационных схем гидравлической классификации разработана технология получения ее сливов с повышенной концентрацией твердой фазы, снижающая водо-потребление при измельчении руд. Технология подтверждена укрупненными лабораторными и промышленными испытаниями и реально позволяет, получить сливы классификации с массовой долей твердого во второй стадий измельчения магнезитовых кварцитов не менее 30%, в третьей - не менее 25%, Реализация этой технологии возможна при определенном сочетании конструктивных и режимных параметров применяемого оборудования, рассчитываемым согласно разработанным математическим моделям.

8. Исходя из требований компоновки оборудования замкнутых циклов измельчения руд выбрана конструкция и выполнены исследования турбоциклонов с центробежным рабочим колесом, в результате которых получены расчетные формулы для объемной производительности по исходному продукту и продуктам разделения, для скорости закручивания потока, разработана методика технологического расчета. Полученные результаты позволили институту Механобрчер-мет создать конструкции промышленных турбоциклонов, дающих возможность получения сливов с массовой долей твердого до 25....ЗС^ и снижения водопотребления при измельчении.

9. Разработанные научные основы'сепарации и водопотребления, а также методики Технологического расчета и программы его реализации на ЭВк дают возможность составлять технологические регламенты для любых действующих схем обогащения вкрапленных полезных ископаемых при обеспечении заданной эффективности разделения, а также научно обосновывать построение новых технологических схем. В частности, для действующих горнообогатительных комбинатов Украины и КМА разработаны технологические режимы, позвотяи-цие без реконструкции обогатительных фабрик снизить вод-опотребление на ¿0-57$.

10. Практическая ценность и полезность работы доказывается: внедрением технологии .получения сливов' классификации с повышенной массогой долей твердого при;измельчении окисленных железистых ^гтрцитоп на опережавшей секции КГОКОРа (реальный экономи-

веский аффект от внедрения в проект 270,58 тыс.руб в ценах 1989г.)

на одной из технологических секций обогатительной фабрики ЦГОКа; промышленными испытаниями зтой 7е>шслог:ш щ СевГОКя, реа-

лизованной с помощью гидроциклонов и разработанной конструкции турбоцакяоиа ТО,-710 (ожидаемый экономический з^ект 868,7 тис. руб. в ценах 1989г. ), внедрением гидроциклоу-в Щ-710 в Ш стадии измельчения на горнообогатительных комбинат.4," >'краины (реальный эконовдческий эффект 25 тыс.руб на одну теймрпогичеекую секцию в ценах 1979г.), использованием, в учебнс.ч П|."> п Государственной горной академии Украины и в мштшуте :--.,.=!..обрчерыет методик технологического расчета схем обогащения и •*• ¡циркуляцией промежу-чч»а«ых продуктов, шдрошклоиоа и

Основные положения диссертации опуб."^г ;влш в следующих работах:

1. Пилов П.И. Пылеулавливание в цикл:,.;: сухого измельчения с рециркуляцией запыленного воздуха /В кн.: Техника и технология обогащения руд. - М.: Недра, 1975'. - С.183-187.

2. Кармазин В.И., Пилов П.И. Опрделение.предела обогащения угля в тяжелосредных гидроциклонах / Обогащение и брикетирование угля. - Г7?П, - "'I (175). - С Л о*-! 8.

3. Бедрэнъ Н.Г,, Дгшсеяко А ,И., Яичсв П.И. Расчет скорости с-(Юбочного двигения »'.чнералькых зерен в среде / Кзвсстяя вузов. Гсрнуй .-:урнал. - 1970, - "-.9, - С.Ш-М1.

Еедргшь Н.Г., Денисенко А.И., Кармазин В.И., Пилов П.П.. Христов Л.А. Г'йдрошлслсн д/ш классификации и обогащения полезных ис копаемы;: / Л.с.СССР 597425 // Открытия. Изобретения, -1978. -- 10.

5. Ведрань Н.Г., Гольдберг Я,С., Крирощеков В.й., Пипов П.Ч. Г;:~гсцтг:.тсп д-п кгаеся^чгеапкя •:: е<5сгаг,л::И!! пелегнъ'х тскоп«>.'?ччг

/ А,о.СССР 7о(^бо.

6. Ьедрань Н.Г*., Денисенко А.И., Гшлов II.й, Расчет окороо!-» стесненного движения минеральных, зерен в среде / Известия вузов. Горный журнал. - 1979. I. - С.169-171.

'■'. ПХИГИ[/:СИ ;1'1 ! :! обсл У.

. Н.Г.Рсдраиь, II .: ^рп-ющпкоп, ii.il, Пилов и др. / А.с. СССГ ч, 789X60 // Отерчткя. Изобретения. - Т980. - № 47.*

'('уг^щклои. И.Г.Ердрпгь, * .й.Брсзкр, В.И.Крн ».-"•/••к о», И.Й.Пи.чов и др. / А.о .СССР Щ 793вгЛ // Огкрытия. ¿¡зобрйчьнкя. -1981. - 4. • ,/.

3ö

9. Пилон П.И., Бровко А.И. Определение расхода пульпы в иодреих-тный продукт при тонком грохочении / В сб.тез.докл.Респ. конф.: Проблемы повышения качества переработки минерального сырья на обогатительных фабриках и пути их решения. - Днепропетровск, I97&. - C.98--I00.

10. Пилов П.И., Бровко А.И. Моделирование разделения зернистых смесэй при тонком грохочении / В сб.тез.докл. Респ.конф.: Проблемы повышения качества переработки минерального сырья на обогатительных фабриках и пути их решения. - Днепропетровск, IS79. - С.101-103.

11. Пилов П.И. Особенности массопереноса в процессах обогащения полезных ископаемых / В кн.: Интенсификация магнитных и

гравитационных процессов обогащения. - М.: ИПКОН, 1980. -С. 161-163.

I?.. Ширтав A.A., Нескоромный E.H., Пилов П.И., Насовская Т.А. Критерии моделирования процесса разделения по крупности в гидроциклонах различного диаметра / В сб.тез.докл. Всес. конф. по проблемам обогащения и окускования руд черных металлов. -Кривой Рог, 1980. - С.15-16,

13. Пилов П.И. Турбулентная модель гидроциклона / Обогащение полезных ископаемых: Респ.межвед.науч.-техн.сб. - 1980.

- вып.26. - С.6-15,

14. Пилов П.И., Кривощеков В.И. Пути повышения эффективности классификации в гидроциклонах / Обогащение полезных ископаемых: Респ.межвед.науч.-техн.сб. - 1980. - вып.26 - С.16-17.

15. Кармазин В.И., Пилов'П.И. Математическая модель процесса* магнитной сепарации нефлокулирующих материалов / В сб. тез. докл. УП Вссс.науч.конф.: Комплексное исследование физических свойств торгах пород и процессов. - М.: МГИ, 1961. - С.87-88.

1"). Пилов II.И., Кривощеков В.И. Вопросы гидродинамики пря-' моточных гидроциклонов / В сб.тез.докл. УП Всес.науч.конф.: Комплексное исследование физических свойств горных пород и процессов. - М.: МГИ» 1981, - G.3Ü-37.

17. Исследование и внедрение гидроциклонов большого диаметра /А.А.Ширяев, E.H.Нескоромный, П.И.Пилов и др. / В сб.докл. науч.техн.конф.j Состояние и направление развития технологии рудоподготовки в черной металлургии. - Кривой Рог, 1981. -С.59-71.

18. Нилов П.И. О механизме переноса твердой фазы тур^улзнт-mrr пптггтт* /о*ОГвточ!пз по.ттаных ископаемых? Респ.

« ,> , : Т -;у , -.IJGXH ,об. - 1981. - &Ч1.40, - С.37-41.

-----------19._1шлов ii.n.li&pOiicc тпардсЯ фаоы a пдро-

>и<;е:егг-: 4 ci, v.r.. i с.'-у.^г-кг/уц : Леодздо чагие и про.".^лен-псе пр'.;;.--. r-.ii.;.; r-://.oei . - Рерькпё, 3 931. --С.49 4Л,

<Xi. Пиле: ТТЛ!., Д.'., ПрокорситеЯ Я.Н. Определен»?

pf>T>'c.3 гл^ота 'ЧНсес-гндрсцнклсны'1 / Развитие • !* ^""^тп'ркп.твовяний рулоподготовки при обогащении:

4" .те.-;, г: Лс-ес ; o;v: лт.уч »г Л, - Л.: Мсхано'ф, Í93Í. -С.П-12.

21. iiujioe il.»., ширясь АоА., Нзакорекшй Е.И, Технологи-«pnvMtt пяпчет гилроииклсиов при классификации измельченных неле-

auniPMY ИНМПКИ'рпм / GiHH'ftiüerino ¡íwiv.üiiÄ ^ссп,

вед.научн.-техн.сб. - 1982. - Вып.31. - С.39-45.

22. Исследование работы гидроциклонов большого диаметра / А.А.Ширяев, Е.Н.Нескоромьый, П.И.Пилов // Горн.курн. - I9S3.

- 2, - С .51-53.

23. Пилов П.И., Ширяев A.A., Нескоромный E.H. Определение напора пульпы на входе в батарею гиДроцИклоноз / В кн;: Развитие техники и технологии рудоподготовки,в черной металлургии.

- Недра, 1983. - С.73-76.

44. Ширяев A.A., Салищево Е.П., Пилов П.И. Разработка технологии то1-кого измельчения окислегтих челеэннх руд с получением плотных сливой классификации / В кн.: 0бога«ценж слабомагнктных руд чертах металлов. - !•'.: Недра, 1984, - C.3-ÍI.

2ó.Deni3ruko A.I,, Fi гот P.I.. und Berechnung

ver' Hyftrosyklonen/ Fora,chritte in JUtevrie und Praxis /iuí-t'-ri-itun.'jste hnik// Internationale Fachtagung.- ?roiberg> T?fU-Я. 221-226.

26. Ширяев A.A., Пилов П.И. Разделение тонкодисперсных минеральных суспензий по крупности d интенсивном центробежном иоле / Ь сб.тез.докл. IX Всес.науч.кснф.: Комплексное исследование физических свойств горных Пород и процессов. -'М.: МГИ, 1987. C.I49-TF-0.

27. Гидравлическая классификация тонкоизмельченннх «едезнчх РУД в турбоциклоне с центробежным рабочим колесом / Л.Л.Лиряеа,

Ь.В.Разаренко, П.И.Пилов и пр. // Обогащение полезных искоиао/мх:

Респ.межвед.науч.-техн.сб. - 1987. - вып.37. - С. 19-21.

28. 0 возможности применения турбоциклонов в замкнутых ц лах измельчения /А.А.Ширяев, В.В.Назаренко, П.И.Пилов и др. /7 Обогащение полезных ископаемых: Респ.мечиед.науч.-техн. сб

- 1988. вып.38 - С.39-43.

29. Пилов П.И., Ширяев A.A., Назаренко В.В. Тангенциальнг составляющая скорости движения жидкости в турбоциклоне / В кн Исследование процессов, машин и аппаратов разделения материал« по крупности. - Ji.: Мехалобр, 1988. - С.98-105.

30.Ширяев A.A., Пилов П.И.- Классификация тонкодисперснн) суспензий в противоточном турбоциклоне / В кн.: Безотходная tí нология композиционных материалов в производстве строительных изделий и конструкций. -,М.: МИСИ, 1987. - C.II5-I2I.

31. Снижение водопотребления в технологических схемах оС гащения руд / А.А.Ширяев, В.В.Назаренко, П.И.Пилоз и др. // В сб.тез.докл. Всес.науч.-техн.конф., Проблемы обезвоживания, ск дирования и утилизации хвостов горнообогатктельных комбинатов.

- Кривой Рог, 1990. - С.17-18.

32. Денисенко А.И., Пилов П.И., Шломин А.Н., Христов A.A. Перспективные направления развития гидравлической классификаци тонкоизмельченньтх материалов / В кн.: Известия Днепропетровске горного института. - М.: Недра, 1990'. - С.163-165.

33. Ширяев A.A., Назаренко В.В., Воробьев Н.К., Пилсв П.И Снижение потерь полезного компонента при классификации- и сгуще нии марганцевых галамов в противоточных турбоциклончх / В кн.: Пути экономии ресурсов при обогащении руд черных металлов. - М Недра, 1990. -С.57-62.

34. Освоение турбоциклонов в циклах тонкого измельчения и классификации / А.А.Ширяев, В.В.Назаренко, 11.И.Пилон // В сб.ti докл. Исес.науч.-техн.конф.: Пути развития науки v: техники при подготовке руд черных металлов к металлургическому переделу,

- (Гривой Рог, 1991, - С.22-23.

3;'. Турботиклон / В.В.Назаренко, Л.А.Ширяев, II.И.Пилов и пр. >'/ \.с. Ce-i' '* I5if)0I9. - Открытия, Изобретения - 1991- !

•V.. linpaea A.A., Пилов П.Я. Назаренко В.В. Турбоциклпн / í .о. " i-'í.f.í-V9 // Огсомтия. Из обретение. - 19(J( - 2?..

""'. ' г^г'и" -«i'ifjr» •/'»'г'т'я'ия тугбпцикл<п'л T-'-VIO В ал;'t'i'vtcf илг-.ц.Ч' ' 'v/ aei'''"'''^'лн / ■'.. ''В.Р.Нлолрснко,

4.Пилов и др. // Обогащение руд. - 1991. - ^ 3 - С.27-29.

: 1 г/.-;,':•' / г,'.;<<-.;•• ! , ь,:1.|Д:,.он. Л. Д. Христов и . '..-.■. А. "'':."). - хн .1::,. ".рс ;сг::я. - 1 '391. -

пп. // л.п. СССР 174Ш7Ь - Откоытил. изоосетения. -

41. Пилсв П.И. Уравнение "вязкость-концентрация" для поли-

»потлпыхлтг т/г*ттоычмтд / ишсяшннин 1К1111ч:чных исниплпмнл: inf.il.

звед.научн.-тохн.со. - 1УУ2. -Ъып.'и. -о./у-ол

42. Разработка ресурсосберегающей технологии измельчения <лассификации с получением плотных сливов / А.А.Ширяев, В.В. заренко, П.'Л.Пилов и др. / В сб. докладов I науч.конф. по срав шю различных типов иэмельчителелей, ч.1. - Одесса, 1993. -

3.41—43.

Личный вклад соискателя в работы, опубликованные в соавтор/ ?. - фор:>-улй для с^тргделенят предела г»1огащетя угля в »едоврппп'.х гиг.редаклонах; / 3 / - формула аппроксимации диаг-п.-л .'Я^енко 'Л поправочные КОГг;фИЦНОНТЫ, учитывеввмв поверхно-яде свойства н форму минеральных частиц; / •! / - идея персчист пристенного продукта гидроциклоноп; / 5 /' - один из приэна-з изобретения; / 0 / - формула для параметра Дященко в стеснен • с условиях; / 7 / - один из признаков изобретения; / 8 / - один разделительных признаков; / 9, 10 / - формула для определения ¡хода пульпы в подрещетный продукт, уравнение сепарационной ха стеристики и методика, технологического расчета; / 12 / - ма-••ятичоская модель гидроцйклона и условие идентичности проц.'С^ш, 1равлической классификации; / 14 / - функция распределения '.тиц по крупности; / 15 / - уравнение сепарационной хпрактерис-си магнитного сепаратора; / 16 / - зависимость тангенциальной (ттлггг'^й сгспрссти от формы и расположения питающего нясап™а да в ода из гидроциклоня продуктов разделения; / 17, 22 / - мо-шроьаьие процесса разделения в гидроциклонах,, методика техно-'ичоекпго расчета; / ?0, 23 / - зависимость напора на рхпдр ¡> фоциклоим от их диаметра и количества в батарее; / 21 / -

I I

методика технологического расчета; / 24 / - сеяаращошше характеристики схем классификации, формулы для соотношения граничных крупностей; / / - турбулентная диффузионная модель гидроциклона и методика технологического расчета на ее основе; / 26, 27, 28, 30, 33,'34, 37 / - математическая модель турбоциклона; / £9 / - формула для показателя степени в уравнении вынужденного вихря; / 31, 42 / - теоретическое обоснование технологии гидравлической классификации с получением плотных сливов; / 32 / - идея о перечистке пристенного слоя в гидроциклонах и анализ конструктивных решений по ее реализации; / 35 / - конструкция рабочего колеса протиБзточных турбоциклонов; / 36/ - идея об ¡'«-пользовании направляющих винтовых каналов; / 33, ЗУ, 40 / - по одному из признаков изобретения.

ЛИЛОВ Петр Иванович

Научные основы сепарации и водопотребления при обогащении руд

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Подписано ~ печать 24.11.93.. Формат 50x84/l6.

Буг», офс. Ji I. Офс. печ. Усл. поч. л. 2,2. _ __

Уч.-изд.. л. 2~,Z. Тираж 100' окэ"; Заказ'Л у . Бесплатно.

.Ротапринт ГГА Украины. 3206С0, ГСП, Днепропетровск-^?, пр. К.лсркса, 19.