автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Развитие научных основ проектирования и создания аппаратов сепарации продуктов горно-обогатительного производства на основе вибрационной техники

На правах рукописи

МАКСИМОВ РУСЛАН НИКОЛАЕВИЧ

РАЗВИТИЕ НАУЧНЫХ ОСНОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СОЗДАНИЯ АППАРАТОВ СЕПАРАЦИИ ПРОДУКТОВ ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ОСНОВЕ ВИБРАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ

Специальность 05.05.06.-"Горпые машины"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Владикавказ 2006

Работа выполнена в Северо-Кавказском горно-металлургическом институте (государственном технологическом университете) на кафедре "Обогащения полезных ископаемых"

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Голик Владимир Иванович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Чиченев Николай Алексеевич доктор технических наук, профессор

Сысоев Николай Иванович доктор технических наук, профессор Епутаев Геннадий Алексеевич

Ведущая организация: Научно-производственный комплекс "ЮГЦВЕТМЕТАВТОМАТИКА" (г. Владикавказ).

Защита состоится 17 ноября 2006 г. в 14.00 часов на заседании специализированного совета Д. 212. 246. 02 в Северо-Кавказском горнометаллургическом институте (государственном технологическом университете) по адресу: 362021 PCO-Алания, г. Владикавказ, ул. Николаева, 44, факс 8(8672) 40-72-03, e-mail: skgtu @ skgtu. ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан ^О'b^J? 2006 г.

Ученый секретарь совета, доктор технических наук, профессо]

Гегелашвили М.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Экономическое и социальное развитие общества невозможно без быстрого технического перевооружения производства и всемерной интенсификации технологических процессов и оборудования. Совершенствование горнорудного и металлургического оборудования, разработка новых высокоэффективных и высокопроизводительных машин и агрегатов является актуальной задачей.

Высокие темпы развития промышленности требуют все большего увеличения добычи полезных ископаемых и внедрения более совершенных методов и схем для их обогащения, особенно в связи с вовлечением в эксплуатацию бедных и труднообогатимых руд.

Гравитационные процессы имеют значительное распространение в практике обогащения руд черных, цветных и редких металлов и преобладающее при обогащении углей, руд и россыпей благородных металлов и неметаллических полезных ископаемых. Увеличение добычи многих полезных ископаемых стало возможным благодаря освоению гравитационных методов обогащения. В настоящее время более 90 % марганцевых руд обогащают гравитационными методами, ежегодно повышается долевое участие гравитационных методов в переработке окисленных железных, полиметаллических и золотосодержащих руд. Одним из основных методов гравитационного обогащения руд и других материалов являются процессы сепарации, позволяющие с высокой эффективностью производить разделение материалов различной крупности в жидкой среде, что очень важно как при флотационном обогащении, так и при других методах получения готового продукта в условиях обогащения.

В настоящее время с целью интенсификации технологических процессов широко применяется вибрационная техника, это обусловлено тем, что при использовании вибрационного воздействия на обрабатываемые материалы повышаются производительность оборудования и энергонапряженность процессов, значительно снижаются эксплуатационное затраты. Вибрационное воздействие на обрабатываемые среды легко поддается регулированию путем изменения амплитуды и частоты колебаний, что дает возможность оптимизировать режимы технологических процессов.

Цель работы. Развитие научных основ проектирования и создания аппаратов сепарации продуктов горно-обогатительного производства на основе вибрационной техники. Поиск возможных конструктивных решений создания конструкций для процессов сепарации с устойчивым непрерывным режимом работы при достаточно интенсифици-

рованном процессе разделения мелкозернистых материалов с высокой эффективностью при обогащении полезных ископаемых.

Идея работы. Разработка расчетных и экспериментальных методов определения параметров вибрационного воздействия, обеспечивающего устойчивую работу вибрационных машин и принятия научно обоснованного решения по их конструктивному исполнению.

Методика исследований н аппаратура. Теоретические исследования выполнены с учетом основополагающих законов гидродинамики обтекания тел при вибрационном воздействии. При этом широко использованы известные методы аналитического и численного решения дифференциальных уравнений движения частиц, математического и физического моделирования разделительных процессов, методы системного анализа и математической статистики. Технологические эксперименты осуществлены на серийно выпускаемых, а также разработанных автором лабораторных и промышленных обогатительных аппаратах с использованием современных измерительных комплексов.

Научные положения

1. Влияние формы сечения канала на режим работы концентратора оценивается производительностью по концентрату (количеством образующегося продукта) и характеризуется параметрами конструкции и геометрией камеры разделения, характером движения потока пульпы и представляет собой зависимости, определяющие техническую характеристику аппарата.

2.Совокупное влияние параметров вибрационного воздействия (амплитуда, частота) на режим работы центробежно-гравитационного сепаратора оценивается производительностью по концентрату (количеством образующегося продукта) и характеризуется параметрами конструкции и геометрии камеры разделения, характером движения потока пульпы и представляют собой зависимости, определяющие техническую характеристику аппарата.

3.Влияние параметров вибрационного воздействия (амплитуда, частота) на режим работы ценгробежно-вибрационного сепаратора оценивается производительностью по концентрату (количеством образующегося продукта) и характеризуется возможностью виброперемещения слоя концентрата по поверхности ротора, свойствами пульпы, которые описываются дифференциальными уравнениями второго порядка, определяющими техническую характеристику вибромашины.

4. Режим работы магнитогидростатического центробежного сепаратора оценивается влиянием параметров вязкости ферроколлоидов магнитной жидкости, коэффициента сопротивления на направление и

скорость сдвига движения твердых тел вдоль силовых линий магнитного поля в рабочей зоне (вдоль силовых линий на 20-30% меньше, чем поперек), и аппроксимируется экспериментально полученной зависимостью коэффициента сопротивления от числа Рейнольдса при движении вдоль силовых линий.

5. Пропускная способность отдельных вибромашин, работающих в режиме технологической линии, определяется их функциональными связями и зависимостями режимов работы концентратора, центробеж-но-гравитационного, центробежно-вибрационного, магнитогидроста-тического центробежного сепараторов.

Научная новизна

1. Теоретические и экспериментальные зависимости процессов разделения мелкозернистых материалов в концентраторе учитывают влияние на производительность геометрических параметров камеры разделения, особенность конструкции камеры разделения (угол наклона, длина, количество деформаторов потока и т.д.), свойства и характер потока пульпы (отношение жидкого к твердому в пульпе, размер частиц, их плотность, скорость потока пульпы и др.).

2. Теоретические и экспериментальные зависимости процессов разделения мелкозернистых материалов в центробежно-гравитацион-ном сепараторе учитывают влияние на производительность параметров вибрационного воздействия (амплитуда, частота), особенность конструкции камеры разделения (угол наклона, длина, количество деформаторов потока и т.д.), свойства и характер потока пульпы (отношение жидкого к твердому в пульпе, размер частиц их плотность, скорость потока пульпы и др.); выполнен теоретический анализ вибротранспорта тяжелых частиц по дну вибрирующей камеры разделения, получена скоростная диаграмма виброперемещения частиц.

3. Теоретические и экспериментальные зависимости процесса разделения в центробежно-вибрационном сепараторе учитывают влияние на производительность параметров вибрационного воздействия (амплитуда, частота), особенность конструкции ротора (сила сопротивления при виброперемещении слоя осадка), свойства и характер потока пульпы (отношение жидкого к твердому в пульпе, размер частиц, их плотность и др.).

4. Теоретические и экспериментальные зависимости процесса разделения в магнитогидростатическом центробежном сепараторе учитывают влияние на производительность параметров вязкости ферро-коллоидов в магнитном поле в зависимости от его направления и скорости сдвига, сопротивления движения частиц вдоль силовых линий

магнитного поля рабочей зоны; составлены и решены дифференциальные уравнения движения частиц в псевдоутяжеленных ферроколлои-дах; получены точные аналитические выражения для определения скорости частиц; теоретически обоснована технология получения магнетита для синтеза маловязких ферроколпоидов; определены условия снижения полидисперсности коллоидной системы за счет оптимизации концентрации и скорости смешения исходных растворов, интенсивности перемешивания; получены уравнения, связывающие режимные параметры синтеза с крупностью коллоидных частиц.

5. Теоретические и экспериментальные зависимости производительности в концентраторе, центробежно-гравитационном сепараторе, центробежно-вибрационном сепараторе и магнитогидростатическом центробежном сепараторе учитывают их взаимовлияние при работе в режиме технологической линии по количеству переработанного продукта разного гранулометрического состава.

Научное значение работы

1. Полученные зависимости влияния формы сечения канала на скорость движения частицы позволили предложить научно обоснованное решение по конструкции концентратора, обеспечивающего разделение пульпы из частиц разной плотности и получение концентрата с содержанием ценного компонента 80-85%.

2. Полученные зависимости вибрационного воздействия на камеру разделения позволили предложить научно обоснованное решение по конструкции центробежно-гравитационного сепаратора, обеспечивающего разделение пульпы из частиц различной плотности и получение концентрата с содержанием ценного компонента 80-85%.

3. Полученные зависимости вибрационного воздействия на ротор позволили предложить научно обоснованное решение по конструкции центробежно-вибрационного сепаратора, обеспечивающего разделение и получение концентрата с содержанием ценного компонента 95-98%.

4. Полученные зависимости сопротивления движения частиц вдоль силовых линий магнитного поля рабочей зоны позволили предложить научно обоснованное решение по конструкции магнитогидро-статического центробежного сепаратора обеспечивающего разделение и получение концентрата с содержанием ценного компонента 98-99%.

5. Полученные зависимости режимов работы концентратора, центробежно-гравитационного сепаратора, центробежно-вибрационного сепаратора, магнитогидростатического центробежного сепаратора позволили создать технологическую линию с высокой эффективно-

стью сепарации продуктов горно-обогатительного производства с выдачей готового мелкозернистого продукта.

Практическое значение и реализация работы

Диссертация содержит теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение работоспособности технологической схемы для сепарации сырья с применением вибрационной техники. Разработанные и апробированные в промышленных условиях концентраторы, центробежно-гравитационные сепараторы, центробежно-вибрацион-ные сепараторы, магнитогидростатические центробежные сепараторы для разделения минеральных смесей показали высокую эффективность работы при большей производительности в сочетании с малыми затратами энергии на ведение процесса, что указывает на практическую ценность выполненной работы, которая может лечь в основу разработки новых устройств для сепарации.

По результатам выполненных исследований разработаны гидравлические сепараторы, которые в составе сепарационных комплексов внедрены в технологию обогащения золотосодержащих шлихов с/а "Чукотка" (п. Комсомольский Чукотской АО), с/а "Георгий" (п. Мой-Уруста Магаданской обл.), с/а "Полярная" (п. Полярный Чукотской АО), ассоциации "Сибирское золото" (г. Бодайбо Иркутской обл.), с/а "Дендрит", "Заря-1", "Дамбукинская" (Амурской обл.). Во всех случаях достигнуты технико-экономические показатели, полностью удовлетворяющие "Заказчика". Разработанные аппараты использованы для переработки лежалых и текущих хвостов ШОФ, хвостов ручной доводки шлихов, шлюзовых сполосков, а также труднообогатимых кас-ситеритовых, пиритных, галенитовых и гранатовых промпродуктов, включая кассовые отдувы разного качества и состава.

Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на: ежегодных научных симпозиумах "Неделя горняка — 2001-2006" (г. Москва); Международном научном симпозиуме "Машины и механизмы ударного, периодического и вибрационного действия" в 2000 г., (г. Орел); XXXI Уральском семинаре по "механике и процессам управления". Уральское отделение Российской академии наук. Межрегиональный совет по науке и технологиям в 2001 г., (г. Миасс); международном форуме по проблемам науки, техники и образования 2001 г., (г. Москва); конференции "XXII Российская школа по проблемам науки и технологий" Российская академия наук, отделение проблем машиностроения, механики и процессов управления Уральское отделение межрегиональный совет по науке и технологиям в 2002 г., (г. Екатеринбург); международной научно-технической конференции

"чтения памяти В.Р. Кубзчека" Уральской государственной горногеологической академии в 2001-2002 г., (г. Екатеринбург); ежегодных научно — технических конференциях Северо-Кавказского горнометаллургического института (государственного технологического университета), в период с 1993 по 2006 г., (г. Владикавказ).

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 35 научных работ, отражающих основное содержание диссертации, получено шесть патентов Российской Федерации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5-ти глав, заключения, списка литературы из 133 наименований и 12 приложений; содержит 208 страниц машинописного текста, 13 таблиц, 51 рисунок.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Направления развития и совершенствования машин и оборудования для сепарации минерального сырья

Отечественный и зарубежный опыт работы предприятий, где в технологических схемах имеют место процессы разделения мелкозернистых материалов, показывает, что гравитационные методы обогащения реализуются в сложных многокомпонентных и многофазовых взвесях. Расслоение зерен достигается по одному из разделительных признаков путем гидро- и аэродинамических воздействий на минеральную смесь.

Применение гравитационных методов в практике обогащения полезных ископаемых определяется: вещественным составом обогащаемого материала; крупностью разделяемых зерен; характеристикой обогатимости полезного ископаемого; климатическими условиями региона; технико-экономическими показателями.

Наряду с гравитационными методами обогащения в промышленности получило широкое распространение центробежное обогащение, основанное на действии центробежной силы. При этом достигается высокий фактор разделения, что способствует извлечению мелких фракций ценного компонента.

Для полного извлечения ценного компонента используют магни-тожидкостную сепарацию - процесс разделения минералов в псевдо-утяжеленных ферромагнитных коллоидах.

Способ разделения в магнитных жидкостях был разработан в СССР группой ученых под руководством У.Ц. Андреса и развит специалистами под руководством А.И. Берлинского. Большой вклад в освоение данного метода внесли С.М. Дворчик, В.А. Голодняк, В.Н. Гу-баревич, Ю.М. Гарин, Р.Д. Смолкин, А.И. Алипов, В.И. Кармазин, В.В.

Кармазин, Н.Д. Кравченко, Е.В. Гуляихин, А.Б. Солоденко, A.A. Шишков, Г.А. Епутаев и др.

Преимуществом искусственно утяжеленных разделительных сред является возможность быстрого изменения плотности разделения в неограниченных пределах или, наоборот, бесконечно длительной ее стабилизации на заданном уровне без изменения вязкости. Вязкость качественно приготовленной ФМЖ в процессе работы остается всегда на уровне вязкости воды. Очевидно, что среда с такими свойствами для разделения минералов является идеальной. В качестве ферромагнитных жидкостей чаще всего используют коллоидные растворы магнетита в керосине, стабилизированные олеатом натрия. Средний размер коллоидных частиц составляет 100 Ä. Физическая плотность ФМЖ — обычно 0,9 — 1,1 г/см3, намагниченность насыщения 10 — 20 кА/м.

Анализ конструктивных решений противоточных сепараторов, а также отечественный и зарубежный опыт по центробежным сепараторам показывает, что дальнейшее развитие этой группы аппаратов будет идти в направлении создания высокопроизводительных и малогабаритных установок, потребляющих минимальное количество энергии на тонну готового продукта при высокой степени разделения. Все это должно быть обеспечено без ущерба для технологической и экономической эффективности данных аппаратов.

Применение центробежных магнитогидростатических сепараторов для разделения мелкозернистых материалов является актуальной задачей. Создание различного рода средств и приспособлений для принудительного перемещения частиц в объеме магнитного коллоида, усложняющих устройство сепаратора, не всегда оправдано. Однако переход к движению частиц под действием центробежной силы требует глубоких и тщательных исследований гидродинамических параметров. Кроме того, необходимо тщательно изучить свойства магнитных коллоидов и технологию их приготовления с целью снижения вязкости, что непосредственно связано с гидродинамическими законами сопротивления движению частиц в объеме ФМЖ.

Основные возможности и направления повышения эффективности противоточных, центробежных и магнитогидростатических сепараторов могут быть сформулированы в следующем виде:

- создание новых высокоэффективных конструкций;

- повышение удельной производительности;

- компактность и простота конструкций;

- снижение энергоемкости процесса;

- максимальное снижение простоев и затрат на ремонты и текущее обслуживание;

- снижение стоимости установок и эксплуатационных расходов.

Все эти вопросы могут быть решены при включении в техноло- ' гический процесс вибрационного воздействия как одного из основных принципов совершенствования современных машин и аппаратов.

ИССЛЕДОВАНИЕ И КОНСТРУКТИВНАЯ РАЗРАБОТКА ПРОТИВОТОЧНЫХ СЕПАРАТОРОВ [6,7,9,10,13-15,19,20, 22-24]

Положения теории гидравлической классификации справедливы лишь для движения одиночных частиц в установившемся (идеализированном) вертикальном потоке, т.е. в случае, если рассматривается движение твердой частицы в неограниченной жидкости. Однако в реальных технологических процессах объем, занимаемый дисперсной системой, ограничен стенками канала, имеющими различную форму сечения. Поэтому в ряде случаев возникает необходимость учета влияния формы сечения канала на движение сплошной и диспергированной фаз. Рассмотрим вопрос об оценке влияния формы сечения канала на движение одиночной твердой частицы в случае стоксова обтекания частицы произвольной формы, движущейся параллельно бесконечной стенке.

Основные уравнения гидродинамики жидкости с учетом внешних, объемных сил, действующих на жидкость:

р^-^-сИУР + Р7\ (2)

ш

р— = сНуаЛУТ—^ + ри•/, (3)

* Уи

( -Л

где вектор ри - вектор плотности потока массы; \ р/ \ - внешняя сила, действующая на жидкость, заключенную в единице объема; Р - тензор давления; №Т - характеризует перенос теплоты в жидкости за счет механизма теплопроводности; Т - температура жидкой среды; к -коэффициент теплопроводности; е - удельная внутренняя энергия жидкости.

Так как уравнения неразрывности (1), Стокса и граничные условия линейны, представим поля локальных скоростей и давлений в виде суммы полей:

при /--»то; (4)

при г со; (5)

(/3))5 «/3>->0 при г ->оо, (6)

и т.д.

где и - вектор скорости частицы.

В соответствии с формулой Стокса сила, действующая на частицу со стороны жидкости, определяется равенством

р- = 6я/1Ииа, (7)

где Я - характерный масштаб длины системы жидкость — твердое

—►

тело (размер обтекаемой жидкостью частицы); - скорость жидкости

на бесконечном удалении от твердой сферы.

-<»)

Функциональная зависимость и0 определяется через указанные выше размерные величины в виде следующего соотношения:

(8)

Ьж-/л-г.

где к - безразмерная константа, характеризующая геометрию канала.

Поскольку рассматривается движение частицы в условиях сто-ксова обтекания, можно подставить значение для силы сопротивления , определенное по формуле Стокса, в выражение (8). При этом следует предположить, что и^ = и. В результате придем к соотношению для поправки к скорости частицы, обусловленной влиянием геометрии канала:

-> Т*)

и}г) = к-и-{ет}, к=^--(ия). (9)

и

В случае стоксова потока влияние стенки канала на движение частицы может быть учтено поправкой к скорости, имеющей порядок ¿/Я. В определенном смысле введение стенки можно рассматривать как переход движения частицы вдоль свободной поверхности (стенка не-

ограниченно удаляется от частицы, т.е. когда I -»со) к движению частицы в "стесненных условиях". Причем условия "стесненного движения" частицы определяются геометрией канала через константу к уравнения (8).

Интенсивность движения частицы уменьшается по мере удаления от стенки, т.е. с ростом значения //Я. Следствием этого является распределение частиц по сечению канала таким образом, что на наклонном дне канала концентрируются тяжелые частицы. Менее плотные частицы относятся потоком к центру канала с интенсивностью, пропорциональной значению соотношения //К.

Влияние стенки на движение в турбулентном потоке жидкости может быть учтено поправкой, имеющей порядок //Я3. В этом случае влияние стенки на интенсивность движения частиц резко убывает с увеличением расстояния от стенки. В этих условиях повышение эффективности разделения частиц достигается за счет применения де-форматоров потока.

Зависимость поправки к от величины отношения 0К установлена для двух форм сечений каналов - круглого и квадратного.

После статистической обработки результатов эксперимента зависимость константы к от величины отношения Р./К для круглого (]0) и квадратного (11) сечений каналов аппроксимирована следующими уравнениями, адекватными экспериментальным данным с надежностью не ниже 95 %:

к = 2,768-ехр (-0,0618-£//?), (10)

¿=3,067-ехр(-0,0616-^//г). (11)

Анализ уравнений (2.29) и (2.30) показывает, что константа, характеризующая взаимодействие частиц со стенкой, экспоненциально убывает с ростом величины отношения £/Я (рис. 1).

Влияние формы поперечного сечения канала на интенсивность движения частицы проявляется через предэкспоненциальный множитель зависимости к — / /?). В результате наклон кривой оказывается менее крутым для каналов с квадратным поперечным сечением, т.е.

-Ю

отличие и0 от и для них больше, чем для соответствующих им каналов с круглым поперечным сечением.

Из результатов выполненных исследований ясно, что эффективность сепарации частиц выше в каналах с круглым поперечным сечением, в которых влияние стенки на интенсивность движения частиц меньше.

0,5

0 10 20 30 40

геометрический параметр, ела

Рис 1. Зависимость константы к от геометрических параметров каналов:

1-круглое сечение канала;

2-квадратное сечение канала

Рис. 2. Схема сил при виброперемещении частиц по дну канала сепаратора

Расчетно-теорстический анализ виброперемещения частиц по дну камеры разделения центробежно-гравитационного сепаратора

Частицы в сепараторе наряду с вертикальной имеют горизонтальную составляющую движения, которая обеспечивает вывод материала тяжелой фракции из камеры разделения.

Предположим, что частица перемещается по дну вибрирующей камеры (см. рис. 2) и совершает относительно неподвижной системы координат еот| колебания под углом р по синусоидальному закону, т.е. s = A sin at. Тогда относительно неподвижных координат XOY система дифференциальных уравнений движения частиц массой т имеет вид:

тх = mAcai1 • sin wt - cos В ± PjpN ± С • cos в + G • sin a

7P . (12)

m у =mAa~ sin cot • sin p + N ± С • sin p - G • cos a

Верхние знаки в уравнениях (12) относятся к движению вперед и вверх, нижние — назад и вниз.

По дну вибрирующего канала движение частиц может быть двух видов: безотрывным и с подбрасыванием. Отрицательная нормальная реакция является условием отрыва частицы от дна, которая определяется из второго уравнения системы (12)

N = Gcosa±СsinР~maco2sincot-smP, (13)

условие N < 0 обеспечивается, если G-cosa + C-sin Р

тАаг sin Р

- = z<sin©/ или zQ< 1. (14)

Для барита (р = 4400 кг/м3) это условие не выполняется, т.к. г0 = 1,3. Поэтому частицы чистого барита будут двигаться по дну в безотрывном режиме. Частицы кварца плотностью 2600 кг/м3 будут "подпрыгивать", т.к. для этих частиц г0 = 0,52. Уравнения "полета" частиц (у > 0) вытекают из системы (12) при Гг = N = 0:

х = Ad)2 sin cot-COSP + — (G-since ±С-cosp)

7 » <i5>

y - Ato2sin• sinP + —(G ■ cosa ± С -sin0)

средняя скорость перемещения легкой частицы (кварц) по дну составит и = = 0,04 м/с.

Скорость продольного перемещения промпродуктовых частиц плотностью 3500 кг/м3 составит 0,035 м/с.

Произведя расчет для частиц плотностью 4500 кг/м3 определили, что тяжелые минералы (например, барит) перемещаются со скоростью 0,02 м/с.

Следовательно, в технологических расчетах сепараторов с вибрационной камерой разделения достаточно учитывать продольную скорость тяжелых минеральных частиц.

Экспериментальное исследование процесса разделения в противоточном сепараторе

Основные задачи и направления экспериментального исследования в условиях вибрации в принятой исходной схеме концентратора и центробежно-гравитационного сепаратора (см. ниже) определяются необходимостью выявить:

возможности и условия, при которых происходит процесс разделения мелкозернистых матершшов в концентраторе и центро-бежно-гравитационном сепараторе (класса крупности частиц -2 +0,25 мм);

влияние параметров колебаний (амплитуда, частота) на процесс сепарации;

величину скорости восходящего потока жидкости, длину камеры разделения, число деформаторов потока;

влияние формы канала на эффективность разделения; угол наклона каналов к плоскости горизонта, угол наклона деформаторов к оси канала, расстояние между деформаторами потока.

Все эти задачи рассматриваются с точки зрения законов механики, обусловленных крупностью разделяемых частиц восходящего потока жидкости.

Для экспериментального исследования влияния технологических (режимных) и конструктивных параметров на эффективность разделения минеральной смеси по плотности созданы различные конструкции сепараторов.

Принцип разделения в каналах сепараторов противоточный. Исходное питание с помощью калиброванной воронки подается в середину канала, имеющего длину 1,8 м. Калиброванная воронка обеспечивает равномерную подачу требуемого количества минеральной смеси. Транспортные потоки разделяемых минералов противоположны по направлению.

Для организации специально формируемого поля скоростей и структуры потоков разделяющей среды в каналы помещены дефор-маторы потока. Деформаторы выполнены в виде пластин, установленных навстречу осевому восходящему потоку воды в канале под углом, величину которого можно изменять от 0 до 90°. Между деформаторами восходящего потока и стенкой канала в донной его части существует периферийный зазор для скатывания тяжелых частиц вниз к разгрузочному устройству.

Таким образом, геометрические размеры деформаторов и их угол наклона к осевому потоку определяется требуемым полем скоростей, структурой потоков и степенью стесненности, а величина периферийного зазора деформаторов - решаемой технологической задачей. Пространство между двумя соседними деформаторами потока - это разделительный каскад, в котором частицы минералов имеют возможность выхода в транспортные потоки фракций равной плотности и перехода в сопряженные каскады. Количество разделительных каскадов, соотношение числа каскадов, установленных ниже и выше точки загрузки питания, во многом определяют эффективность разделительного процесса, а также обеспечение требуемой степени концентрации тяжелой фракции.

Анализ результатов экспериментов показывает, что при круглом поперечном сечении разделительного канала извлечение кварца в верхний легкий продукт на 9,04 % больше, а потери с ним тяжелых минералов на 5,03 % меньше, чем при сепарации в канале с квадратным поперечным сечением.

Результаты получены при следующих условиях: угол наклона каналов а = 60°, угол наклона деформаторов потока 0 = 41°, удельная производительность по исходному питанию <7 = 4 кг/ч см2. Скорость восходящего потока воды в каналах подобрана с помощью серии специально поставленных экспериментов и была равной: при сепарации класса крупности (-2+1) мм — 0,27 м/с, при сепарации класса крупности (-1 +0,5) мм - 0,18 м/с, при сепарации класса крупности (-0,5 +0,25) мм -0,12 м/с.

Установлено, что лучшие показатели разделения получаются при наличии в канале 8-10 деформаторов потока. При шаге между деформаторами потока 0,1 м длина разделительного канала будет равной 1,2 - 1,5 м.

Выход верхнего легкого продукта увеличивается прямо пропорционально росту скорости восходящего потока разделительной среды (рис. 3). С ростом нагрузки по питанию (с 3 до 5 кг/ч) характер зависимости не изменяется.

гг 50

и 25

13,5 15,5 17,5

скорость потока » , см/с

1 3 5

нагрузка по питанию q, кг/ч см*

Рис. 3. Влияние скорости потока на выход верхнего продукта

Рис. 4. Влияние нагрузки на выход верхнего продукта

75

54

25

13,5 13,5 17,5

скорость потока V, см/с

Рис. 5. Влияние скорости потока на эффективность разделения

нагрузка по питанию мУч см

Рнс. 6. Влияние нагрузки на эффективность разделения

Более сложной является зависимость выхода верхнего продукта от величины нагрузки по питанию. В области средних и больших нагрузок (3 — 5 кг/ч-см2) выход верхнего продукта почти не изменяется, а с уменьшением нагрузки его величина резко падает (см. рис. 4).

Как видно из графика (рис. 5), изменение скорости потока в пределах 13 — 17 см/с на эффективность сепарации практически не влияет: величина критерия разделения остается на одном уровне при постоянной нагрузке. В условиях эксплуатации гидросепаратора требования к стабилизации скорости становятся менее жесткими, а следовательно, питать сепаратор можно непосредственно центробежным насосом без напорных баков.

Наиболее интересной закономерностью, выявленной в ходе исследований, является зависимость точности сепарации от удельной нагрузки. Эффективность разделения (рис. 6) увеличивается втрое с ростом удельной нагрузки от 1 до 5 кг/ч-см2.

Увеличение удельной нагрузки на 12 — 13 % аналогично снижению скорости восходящего потока на 15 - 16 см/с. Удельная нагрузка 5 кг/ч-см2 для конкретной смеси кварца и барита крупностью (-0,4 +0,1) мм предельной не является.

В результате исследований было установлено, что для смеси кварц-галенит оптимальными параметрами сепарационного режима являются:

крупность частиц, мм 2-1 1-0,4 0,4-0,1;

скорость потока, см/с 24-28 20-24 15-18;

нагрузка, кг/ч-см2 8-10 10-12 6-8.

Конструктивная разработка и испытания опытно-промышленных противоточных сепараторов

Полученные результаты позволили разработать конструкции опытно-промышленных установок концентратора и центробежно-гравитационного сепаратора.

В конструкции сепараторов заложен принцип:

- высокая производительность и эффективность разделения;

- минимальный расход электроэнергии;

- простота конструкции, ремонта и эксплуатации;

- возможность полной автоматизации;

На рис. 9 показана конструкция опытно-промышленного концентратора.

Концентратор состоит из камеры разделения 1, выполненной из стальной трубы диаметром 100 мм, установленной вертикально между

бункером исходного продукта 2. и бункером тяжелой фракции 3, выполненных в виде сварной конструкции из листовой стали толщиной 3 мм и жестко закрепленной на неподвижной опорной раме 7, изготовленной из швеллера X» 8. Внутри камеры разделения 1 соосно установлен патрубок вывода легкой фракции 5, на наружной поверхности которого по винтовой линии установлены деформаторы потока 6, представляющие собой пластины из листовой стали в форме сегмента. Тангенциально к камере разделения установлен патрубок подачи воды 6.

Минеральная смесь подается в канал навстречу восходящему с определенной скоростью потоку воды, которая является средой разделения. При этом легкие частицы (небольшой плотности) находятся во взвешенном состоянии и выносятся потоком из канала, образуя верхний (легкий) продукт. Частицы большей плотности (тяжелые) оседают в нижнюю часть канала. Деформаторы трансформируют поле скоростей разделяющей среды, образуя ее циркулирующие потоки — вихри. В вихри попадает скатывающийся против движения разделяющей среды материал, где происходит его перечистка за счет действия центробежных и гравитационных сил. При этом менее плотные частицы, движущиеся вдоль стенки канала в результате стесненного падения, "вымываются" и уносятся потоком вверх. Тяжелая фракция последовательно попадает в вихри и выводится из канала, образуя нижний продукт.

Экспериментальная часть работы заключалась в проведении сравнительных испытаний по разделению минеральных смесей в концентраторах с винтовым и прямолинейным движением потока.

Для разделения использовали смесь кварца и барита в соотношении 3:1 крупностью -0,4 + 0,1 мм. Скорость потока в камере разделения контролировали по расходу воды. Качество продукта определяли разделением его в бромоформе.

Из графиков (рис. 7) видно, что при увеличении скорости потока растет и выход легкой фракции. Однако влияние скорости на выход верхнего продукта у концентратора с винтовым движением потока заметно меньше.

На рис. 8. представлены зависимости, показывающие влияние нагрузки по питанию на выход верхнего продукта. Из характера кривых можно сделать вывод о том, что с увеличением нагрузки выход верхнего продукта растет до момента, когда концентрация частиц в канале не достигнет максимального значения.

После этого происходит уменьшение выхода до минимальной величины, при которой в канале концентратора наблюдается накопление частиц.

ш

а

75

50

Ш 25 3 О

— \ 2

13,5 15,5 17,5

Скорость потока V, см/с

Рис. 7. Влияние скорости потока на выход верхнего продукта при р «* 5 кг/ч:

1 - винтовой поток;

2 - прямолинейный поток.

и

I

м

90

60

30

2 \

ЛЛ

/ 1

0 10 20 30

Нагрузка попитанию <3, кг/ч

Рис. 8 . Влияние нагрузки по питанию на выход верхнего продукта при V = 13,5 см/с:

1 - винтовой поток;

2 - прямолинейный поток.

При оптимальных скоростях прямолинейного и винтового движения потоков в последнем случае потери тяжелых частиц барита с легкой фракцией уменьшаются с 39,5 до 20,3 %. Одновременно уменьшается засорение тяжелой фракции легкими частицами кварца: содержание барита в ней растет с 65,2 до 80,0 %.

Следовательно, за счет создания восходящего винтового движения потока частиц в канале концентратора уменьшается выход мелких тяжелых частиц в легкую фракцию.

Таблица 1

Техническая характеристика опытно-промышленного

концентратора

Длина канала, мм 1800

Диаметр канала, мм 120

Угол наклона деформаторов, град 30

Расстояние между деформаторами, мм 100

Режим работы непрерывный

Габаритные размеры, мм

Высота 2200

Ширина 850

Центробежно-гравитационный сепаратор (рис. 10). состоит из вертикальной камеры разделения 2, соосно с которой установлен патрубок вывода легкой фракции 4, образуя кольцевой зазор. В кольцевом зазоре расположена спираль, образующая винтовой канал разделения 10 прямоугольного сечения.

По всей длине винтового канала установлены деформаторы потока 3. В средней части камеры разделения 2 имеются отверстия для подачи исходного продукта из бункера 9. К нижней части камеры разделения прикреплен сборник тяжелой фракции 6 с патрубком разгрузки тяжелой фракции 7. Для подачи воды установлен патрубок 5. Камера разделения с бункером исходного продукта 9 и сборником тяжелой фракции б установлена на станине посредством пружин.

Центробежно-гравитационный сепаратор работает следующим образом: минеральная смесь подается в спиральный канал навстречу восходящему с определенной скоростью потоку воды. При этом легкие частицы (небольшой плотности) находятся во взвешенном состоянии и выносятся потоком из канала, образуя верхний (легкий) продукт.

Частицы большей плотности (тяжелые) оседают на дно спирального канала и движутся в нижнюю часть камеры разделения. Деформаторы трансформируют поле скоростей разделяющей среды, образуя ее циркулирующие потоки — "вихри".

Рис. 9. Концентратор:

1 - камера разделения; 2 — бункер исходного продукта; 3 - бункер тяжелой фракции; 4 — патрубок подачи воды; 5 - патрубок вывода легкой фракции; 6 — деформатор потока.

Рис. 10. Центробежно-гравитационный сепаратор: 1 — патрубок подачи исходного продукта; 2 - камера разделения; 3 — деформатор потока; 4 — патрубок вывода легкой фракции; 5 — патрубок подачи воды; б — сборник тяжелой фракции; 7 — патрубок разгрузки тяжелой фракции; 8 — вибратор; 9 — бункер исходного продукта; 10 — канал разделения.

Скатывающийся по дну спирального канала против движения разделяющей среды материал, содержащий частицы разной плотности, попадает в "вихри", где происходит его перечистка за счет действия центробежной и гравитационной сил. При этом менее плотные частицы "вымываются" и уносятся потоком вверх, а более плотные, последовательно попадая в вихри, выводятся из спирального канала в приемный бункер, образуя нижний продукт.

Одним из основных недостатков конструкции центробежно-гравитационного сепаратора является накопление материала тяжелой фракции на дне в связи с небольшим углом наклона канала. В результате, за счет заиливания живого сечения канала, происходит вынос мелких тяжелых частиц в верхний продукт.

Для устранения данного недостатка установлены инерционные вибраторы, позволяющие создать вибрации с регулируемой амплитудой и частотой.

Таблица 2

Техническая характеристика центробежно-гравитационного

сепаратора

Длина камеры разделения, мм 1800

Площадь сечения канала, мм2 30

Угол наклона деформаторов, град 30

Расстояние между деформаторами, мм 80

Параметры вибрации:

Амплитуда, мм 1

Частота, Гц 50

Вибраторы:

Тип ИВ-38А

Мощность, кВт 0,5

Количество, пгг. 2

Режим работы непрерывный

Габаритные размеры, мм

Высота 2200

Ширина 850

Проведены экспериментальные исследования по изучению влияния вибраций на эффективность разделения с использованием двухкомпонентной смеси кварца (р=2,65 т/м3) и магнетита (р=5,2 т/м3) в соотношении 3:1, крупностью - 0,4 + 0,1 мм. Для определения содержания магнетита использовали магнитный анализатор. В опытах с вибрациями извлечение Ре304 в тяжелую фракцию было выше па 5 — 6 %,

а содержание на 1 — 2 %. Эффективность разделения — разница между извлечением в тяжелую фракцию Ре304 и БЮг — увеличилась с 80,57 до 84,29.

ИССЛЕДОВАНИЕ И КОНСТРУКТИВНАЯ РАЗРАБОТКА ЦЕНТРОБЕЖНО-ВИБРАЦИОННОГО

СЕПАРАТОРА [1, 8, 2, 25,26] Расчетно - теоретический анализ процессов разделения

в центробежном поле мелкозернистых материалов с помощью вибраций Основные задачи и направления расчетно-теоретического исследования движения частиц в жидкой среде в условиях вибрации в соответствии с принятой исходной схемой центробежно-вибрационного сепаратора (рис. 11) определяются необходимостью выявить:

- влияние колебаний жидкой среды и окружной скорости ротора на процесс осаждения более плотных (тяжелых) частиц на вибрирующие поверхности ротора;

- возможности и условия, при которых происходит перемещение более плотных (тяжелых) частиц по перфорированной отверстиями и вибрирующей поверхности;

- особенности виброперемещения и возможный уровень скоростей.

- возможности и условия, при которых происходит перемещение более плотных (тяжелых) частиц по вращающейся и перфорированной отверстиями вибрирующей поверхности ротора;

- особенности виброперемещения и возможный уровень скоростей.

- влияние противодавления жидкой среды (воды) и окружной скорости ротора на процесс осаждения более плотных (тяжелых) частиц на вибрирующие поверхности ротора.

Эти задачи рассматриваются с точки зрения законов механики на базе силовых взаимодействий, обусловленных гравитационным полем, центробежной силой, инерцией, трением и противоточным давлением промывочной воды. Силовые явления, характеризующиеся конкретными поверхностями и физико-химическими свойствами частиц твердой фазы и жидкой среды, исключаются в порядке допущения.

Возможность виброперемещения твердых частиц и образующегося слоя осадка по плоской рабочей поверхности ротора, наклоненной к горизонту под углом а и совершающей прямолинейные гармонические колебания в направлении, образующим угол р с указанной по-

верхностью (рис. 11), рассматриваются в общем случае при следующих допущениях:

- рабочая поверхность ротора является жесткой, и все ее точки перемещаются при колебаниях синхронно;

- условно выделенный для рассмотрения элемент слоя из твердых частиц приравнивается к материальной точке;

- углы а и р в общем случае лежат в пределах

О <«<y и (1б)

Введем неподвижную систему координат XOY, жестко связанную с колеблющейся рабочей поверхностью ротора (ось X параллельна этой поверхности), и неподвижную систему (£ О, t|) с осями, параллельными осям неподвижной системы.

К выделенной для рассмотрения твердой частицы, оказавшейся на рабочей поверхности ротора (размером 1 х 1 х h), приложены:

Ga — вес частицы (элемента слоя) с учетом выталкивающей силы; Р — сила, обусловленная противоточиым давлением промывочной воды; J — сила инерции; N - нормальная реакция; Q - нормальная составляющая динамического напора колеблющейся жидкости (воды); R — центробежная сила; Fmp - сила трения на рабочей поверхности сепаратора; F„„ — сила вязкого -фения наружной поверхности слоя частиц о пульпу; К — нормальная сила, обусловленная сцеплением слоя частиц с рабочей поверхностью ("с ила прилипания").

Дифференциальные уравнения относительного движения выделенного элемента (материальной точки), составленные с учетом всех действующих на него сил, имеют вид:

тХ = -тАсо2 • cosр■ sincot + G^-sina-F' — FBK

mY = -тАй)2 - sinp• sina>t + G^ - eosa+k-P+R-Q-N

Возможны следующие три варианта движения элемента слоя твердых частиц относительно рабочей поверхности:

- относительное скольжение без отрыва от рабочей поверхности;

- движение без непосредственного контакта с рабочей поверхностью;

- совместное движение с рабочей поверхностью без отрыва и проскальзывания.

Дифференциальные уравнения движения слоя с отрывом от рабочей поверхности (для периода полета) определяются условиями N=0; F™=0; k=0 и имеют вид:

■(17)

X = -■(-тЛа2 -соз/^-зтог + С, •зт«-.Р11Н)

т 1

V-—(~тЛа>2 + -го$а -Р + К~0)

т

При относительном покое слоя на вибрирующей рабочей поверхности Х=0, У=0.

Это может иметь место при

Са-ята + тАсо • соэ/?• вто/-^Н1

Тр

(19)

где /о — коэффициент трения покоя.

Поскольку при работе центробежно-вибрационного сепаратора определяющими усилиями будут центробежная сила и противоточное давление промывочной воды, рассматривается в порядке допущения режим с проскальзыванием без отрыва от поверхности или относительный покой.

Для легких частиц оказавшихся на этой поверхности необходимо создать условия, когда за счет прогивоточного давления воды они будут отброшены от рабочей поверхности, что будет являться граничным условием начала сепарации у рабочей поверхности, поэтому в дальнейшем для тяжелых частиц анализируется только возможность перемещения слоя в режиме его скольжения относительно рабочей поверхности, а для легких с отрывом от нее

Условие относительного покоя элемента слоя на вибрирующей поверхности определяется выражением:

А аз1 • бш Ш +. g < / (~ р+

п Ь-Гх '

(20)

где у ! - удельная масса элемента слоя; у - плотность жидкости; g — ускорение силы тяжести; Ь - толщина элемента слоя; 5=1-площадь элемента слоя.

После преобразований получим перемещение материальной точки за один этап:

=

- 5°

Средняя скорость перемещения

30й>

=

м/мин.

(21)

(22)

Рис. 11. Схема сил, действующих на частицу, расположенную на рабочей поверхности ротора.

а) — слой осадка твердых частиц;

б) — перфорированная отверстиями стенка ротора;

(с-с) — направление гармонических прямолинейных колебаний (в общем виде).

0,12

0,1

3 0,08

О. *

о О.«

§ &

0,0-1

0,02

АР=0 М&; М>

» MTV.fr 0.04 ^^

}

»¿Р-0.С6

г /

0 0,3 0,75 ОД 0,125 0,15

Амптяуд« колебаний, А мм

Рис. 12. Зависимости средней скорости вибротранспортирования от амплитуды колебаний при ш=314 с'1, /2=0,001 - 0,003 м.

На (рис. 12) показаны полученные расчетным путем по уравнению (20) кривые зависимости средней скорости виброперемещения материальной точки (золотоносный песок) от амплитуды колебаний при частоте ю=314"1 и толщине слоя 11=0,001 — 0,003 м при различных коэффициентах трения/(низкие значения/объясняются смачивающим действием жидкости ) и перепадах давления ( АР = Я - Р ) Анализ полученных результатов показывает:

- работа центробежно-вибрационного сепаратора может обеспечить отмывку пустой породы от рабочей поверхности за счет противодавления промывочной воды при избыточном давлении ЛР=0-И атм и выше;

- средняя скорость виброперемещения слоя осадка (при со=сош1) увеличивается с увеличением амплитуды колебаний;

- средняя скорость виброперемещения слоя осадка зависит от коэффициента трения на поверхности скольжения. При увеличении коэффициента трения эта скорость снижается.

Конструктивная разработка и испытания опытно-промышленного центробежного сепаратора

Опытно-промышленный образец центробежно-вибрационного сепаратора конструктивно разрабатывался ыа базе следующих решений:

поскольку диапазону применяемых режимов соответствует частота 50 Гц, то конструктивно целесообразно использовать в качестве вибраторов серийно выпускаемые нашей промышленностью, для вибропитателей и виброгрохотов, электромагнитные или инерционные вибраторы (другие типы вибраторов также могут быть применены), обеспечивающие возможность регулирования амплитуды изменением силы тока в их обмотках и позволяющие иметь удобное конструктивное сопряжение, как с опорной конструкцией, так и с рабочим (вибрирующим) конусом;

обеспечение вращательного движения рабочему конусу с ускорениями до 300 g, конструктивно целесообразно выполнять с электромеханическим приводом, состоящим из синхронного электродвигателя и клиноременной передачи (возможны варианты из асинхронного электродвигателя с жестким соединением через муфту).

Конструкция центробежно-вибрационного сепаратора (рис. 13.) состоит из опорной рамы, на которой в подшипниковом узле 4 установлен вертикальный вал 3, получающий вращение от электродвигате-

ля 1, через клиноременную передачу 2. В верхней части вертикального вала 3 закреплен ротор <>, внутри которого соосно установлен через упругие элементы 7 дополнительный конус 5, поверхность которого перфорирована.

Для подачи исходного продукта предусмотрен патрубок подачи питания 8. Вывод легкой фракции осуществляется через патрубок вывода легкой фракции 9. Тяжелая фракция выводится через патрубок 12. Нижней частью пустотелый вертикальный вал шарнирно связан с коромыслом, которое в свою очередь шарнирно связано с эксцентриковым вибратором 10.

Рис. 13. Центробежно-вибрационный сепаратор: 1 - электродвигатель; 2 - клиноременная передача; 3 — вал пустотелый; 4 - подшипники; 5 - конус дополнительный; 6 - ротор; 7 - пружины; 8 - патрубок подачи питания; 9 - патрубок вывода легкой фракции; 10 - вибратор; 11 - узел подшипниковый; 12 -патрубок разгрузки тяжелой фракции.

Центробежно-вибрационный сепаратор работает следующим образом: минеральная смесь подается во внутрь дополнительного конуса 5 и под действием центробежной и вибрационной сил, а также противодавлением воды разделяется по крупности и удельному весу и выво-

дится наружу. Крутящий момент от электродвигателя посредством ьслиноременной передачи передается пустотелому валу, установленному в подшипниках. Вал приводит во вращение дополнительный конус и установленный в нем соосно ротор, посредством пружин. При этом в ротор по патрубку подается исходное питание, содержащее более и менее плотные частицы. Под действием центробежных сил происходит разделение смеси. Более плотные частицы попадают на поверхность ротора, образуя слой материала, а менее плотные — всплывают и разгружаются через патрубок для вывода легкой фракции.

В пространство между дополнительным конусом и ротором подается вода. При ходе ротора вниз, относительно дополнительного конуса, вода через перфорационные отверстия поступает в ротор, и слой материала, содержащий более и менее плотные частицы, отрывается от его поверхности и перемещается в горизонтальном направлении. При ходе ротора вверх частицы расслаиваются по его поверхности в вертикальном направлении, при этом менее плотные частицы восходящими потоками выносятся из ротора в легкую фракцию, более плотные — перемещаются вниз к патрубку для разгрузки тяжелой фракции.

Таблица 3

Техническая характеристика центробежно-вибрационного

сепаратора

Мощность привода электродвигателя, кВт 0,25

Мощность вибратора, кВт 0,15

Диаметр разделяющего устройства, мм 350

Производительность, кг/ч до 300

Минимальная крупность извлекаемого

золота, мкм 200

Крупность питания, мм до 3

Способ разгрузки концентрата непрерыный

Габаритные размеры, мм

Длина 1200

Ширина 540

Высота 950

Масса, кг 120

Разработанная конструкция центробежно-вибрационного сепаратора позволяет осуществлять разделение мелкозернистых материалов различных месторождений, в том числе и отработанных, при этом сам сепаратор конструктивно прост, удобен в эксплуатации, не требует больших затрат в изготовлении и ремонте, потребляет незначительное количество электроэнергии.

ИССЛЕДОВАНИЕ И КОНСТРУКТИВНАЯ РАЗРАБОТКА МАГНИТОГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО СЕПАРАТОРА [3,4,11,12,16,27-32]

Основные направления теоретических и экспериментальных исследований процесса сепарации тонкозернистых материалов в условиях вибрации и в соответствии с принятой исходной схемой установки (см. ниже) определяются необходимостью выявить:

- влияние колебаний (амплитуда и частота) на эффективность процесса сепарации;

- влияние скорости вращения ротора на эффективность разделения;

- получение данных для определения основных параметров, характеристики вибрационной установки сепаратора (мощность приводных устройств, габаритные размеры и др.);

Проблема получения устойчивых магнитных коллоидов включает два аспекта: получение высокодисперсных частиц магнетита и стабилизация их в жидкой среде. Необходимым условием образования высокодисперсной системы является создание больших степеней пересыщения и небольших скоростей доставки вещества к растущим кристаллам. Большое влияние оказывают такие параметры осаждения, как концентрация исходных компонентов, порядок и режим смешения реагирующих веществ, их соотношение, температура, интенсивность перемешивания.

С целью выяснения одновременного влияния на процесс получения коллоидной закиси-окиси железа скорости смешения солей двух- и трехвалентного железа с аммиаком (ХО, интенсивности перемешивания (Х2) и концентрации исходных веществ (Х3) был реализован трехфакторный двухуровневый эксперимент (к = 3, N = 8).

После статистической обработки результатов опытов зависимость функции отклика от параметров процесса получения закиси-окиси железа аппроксимирована следующим уравнением регрессии, адекватным экспериментальным данным с надежностью не ниже 95 %: Н = 23,173 + 0,814У -1,003 • 1 (Г1 п - 2,090 • I (Г1 С + 8,250 • 10~5 Уп - ^у - 2,006 • 10"3 УС +1,680 • 10"3 лС

Лучшие результаты получаются при интенсивном перемешивании медленно сливаемых разбавленных растворов солей. Наоборот, быстрое смешение разбавленных растворов солей при небольшом перемешивании связано с осаждением крупных частиц, образующих коа-

гуляционную структуру. При быстром пересыщении зародыши новой фазы не успевают образоваться, скорость их роста велика, возникает небольшое число крупных частиц.

Результаты выполненных исследований были учтены в процессе синтеза партии магнитного коллоида в количестве 200 литров, изготовленных и отправленных на разные промышленные объекты для магнитожидкостной сепарации.

§ и

и

Ч п

И <о а. в о и н я о я и

В! -в. •в"

8 м

¥

1,8

1,6 м 1.2 1,0 0,5 0,6 0,4 0.2

ч V

к

<

ч

^ г

г'

5,0 10 20 40 во 110 160 240 320 ее Число Рейнольдса

Рис. 14. Зависимость коэффициента сопротивления от числа Рейнольдса в псевдоутяжеленных ферроколлоидах: 1 — движение поперек силовых линий; 2 — движение вдоль силовых линий. В работе выполнен комплекс теоретических и экспериментальных исследований по определению вязкости и коэффициента сопротивления движению частиц вдоль силовых линий магнитного поля в объеме магнитного коллоида. Исследования проводили с помощью физического маятника:

(pVge~mga)sm<p0

р^ЧРУ '

где сро - угол отклонения маятника, при котором (р = тах,

ср = 0.

(24)

Анализ результатов большого числа измерений подтвердил увеличение у на 10 — 40 % при перемещении маятника поперек силовых линий и не более чем на 10 % при перемещении вдоль, т.е. от полюса к полюсу (рис. 14).

Следовательно, в области малых и средних величин Re коэффициент сопротивления может быть определен выражениями:

при Re < 1, (25)

rvu

44,25 К

<//„ =-при Re > 1, (26)

л/Re

в которых

^ , 0,4/3-Н

Kv =1+ ' "—,при Н±Э

/-'max max

^ , 0,1 р-н

и = 1 + -Г—--—,при НИ®.

f~ max шах

где р - концентрация магнетита в коллоиде, /Зтш = 0,1; Н -напряженность магнитного поля; Нт = 400 кА/м.

Полученные данные позволяют сделать важный вывод о предпочтительности организации потоков разделяемых частиц в рабочей зоне магнитожидкостных сепараторов в поперечном относительно межполюсного зазора направлении.

Расчетно-теоретический анализ процесса разделения мелкозернистых материалов в слое ферромагнитной жидкости магнитогидростатнческого центробежного сепаратора

Рассмотрим горизонтальное движение тяжелой частицы в слое ФМЖ (рис. 15), вращающемся вокруг оси Y, пренебрегая силой тяжести действующей на частицу.

В общем виде результирующая сила действующая на частицу

равна:

F = F,-Fe-FM-Fc-Fn, (27)

где F4 - центробежная сила; F„ — выталкивающая сила; FM - магнитная сила; Fc — сила сопротивления; F„ — сила инерции массы среды, присоединенной к частице.

Для упрощения расчетов предположим, что частица имеет форму шара, объем которого равен объему зерна неправильной формы.

Рис. 15. Схема сил действующих на частицу в слое ферромагнитной жидкости:

1 — ротор; 2 — приемник легкой фракции; 3 — магнитная система.

Для шарообразной частицы получим:

^Р, £ -- Р. V-- -

-г^о* • <28>

б

где рч - плотность частицы; с/ш — диа;*:етр шарообразной частицы; р0 — плотность ФМЖ; Н — напряженность магнитного поля; -коэффициент сопротивления; ]а0 — магнитная постоянная; J— намагниченность жидкости; т - коэффициент присоединенной массы; V — ско-

яЯп2

рость частицы; со - угловая скорость со — —-—; п — число оборотов

ротора; Я — радиус ротора.

Данное уравнение имеет аналитическое решение в случае, когда магнитная сила постоянна или изменяется линейно.

Рассмотрим случай, когда Рм-Соп51.

с[у+_6 р,#/у2 _ (рч - р0)а - щ.ТУЯ

Л яс1ш(рч+гр0) Рч~гРо ' (29)

Гидродинамический режим обтекания мелких частиц характеризуется малыми числами Рейнольдса, тогда коэффициент сопротивления равен:

(30)

Скорость движения частицы и путь при малых числах Рейнольдса определится по формулам:

Г = А[1_ехр(-а,0]; (31)

а,

5 = А а.

г +

тИ-0

(32)

Коэффициент сопротивления при больших числах Рейнольдса характеризуется постоянной величиной ц/=0,15.

Как показывают расчеты, частица диаметром 0,01 м и плотностью 3700 кг/м3 достигает конечную скорость за 0,46 с, при этом конечная скорость равна 0,36 м/с.

Конечная скорость перемещения частиц равна:

V = -р0)-. (33)

По полученным формулам и уравнениям можно рассчитать основные параметры осаждения частиц в разделительных средах сепараторов с постоянной эффективной плотностью ФМЖ, что может использоваться при констру ировании магнитогидростатического центробежного сепаратора, а также в технологических расчетах.

Конструктивная разработка и испытания опытно-промышленного магнитогидростатического центробежного сепаратора

Магнитогидростатический центробежный сепаратор (рис. 16.) состоит из станины 1, которая установлена на упругие элементы 9, (пружины). Для получения вибрационных колебаний системы на станине установлены электромагнитные вибраторы. По центральной оси станины в подшипниках качения установлен ротор 8 с распредели-

тельным конусом 5, получающий вращение от электродвигателя 2 через клиноременную передачу. Внутри ротора 8, установлен магнито-провод 6 с магнитной системой 7 из постоянных магнитов. Над станиной закреплен распределительный конус 5 и воронка 4 для подачи исходного продукта.

Исходное питание, содержащее более и менее плотные частицы, подают через ворошу 4 на распределительный конус 5, откуда оно равномерно поступает в слой ферромагнитной жидкости. Распределительный конус 5 одновременно является емкостью для хранения запаса феррожидкости. Под действием выталкивающей магнитной и центробежной сил происходит разделение смеси, при этом более плотные частицы за счет центробежной силы прижимаются к поверхности ротора 8, образуя слой материала, а менее плотные — под действием выталкивающей силы устремляются к центру ротора.

При действии вибрации более плотные частицы, скопившиеся у стенки ротора 8, скатываются по дну, и выводятся через разгрузочный патрубок тяжелой фракции. Менее плотные частицы попадают в приемник легкой фракции 3, откуда выводятся через разгрузочный патрубок.

Рис. 16. Магнитогидростатический центробежный сепаратор: 1 — станина; 2 — электродвигатель; 3 — приемник легкой фракции; 4 — воронка; 5 - распределительный конус; 6 — магнито-провод; 7 - постоянные магниты; 8 - ротор; 9 — виброопора.

Перемещению частиц тяжелой фракции по коническому дну ротора и их разгрузке из рабочей камеры способствуют вибрации в вертикальной плоскости, создаваемые электромагнитными вибраторам;:, обеспечивающими возможность регулировать амплитуду изменением силы тока в обмотках.

Целесообразно в данной конструкции использовать серийно выпускаемые электромагнитные вибраторы для виброгрохотов.

Испытания магните гидростатического центробежного сепаратора на различных искусственных смесях показали: минимально допустимая разница в плотности частиц, которые можно разделить магнито-гравитационным способом с эффективностью Е = 85 %, равна 1000 кг/м3.

Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о возможности высокоэффективного разделения частиц в концентрированных феррожидкостях (р =: 1100 кг/м3). Разница в плотности разделяемых компонентов при этом должна быть не менее 3000 кг/м3.

Результаты экспериментов показали, что при разнице в плотности разделяемых компонентов 1000 кг/м3 минимальная крупность материала, при которой сохраняется удовлетворительное качество разделения (Е = 85 %), составляет 0,5 мм.

Таблица 4

Техническая характеристика магнитогидростатического

центробежного сепаратора

Мощность привода эле ктродвигателя, 0,25

кВт 0,15

Мощность вибратора, кВт С-920

Тип вибратора 0,1-0,8

Амплитуда колебаний, мм 50

Частота колебаний, Гц 350

Диаметр разделяющего устройства, мм до 300

Частота вращения ротора, с"1 до 50

Производительность, кг/ч 0,05

Минимальная крупность извлекаемого до 1,6

золота, мм непрерывный

Крупность питания, мм

Способ разгрузки концентрата 1350

Габаритные размеры, мм 940

Длина 850

Ширина 180

Высота

Масса, кг

При Др= 3000 кг/м3 минимальная крупность для магнитожидко-стной сепарации снижается до 0,1 мм. Смеси с большей разницей в плотности, например, кальцита и пирита, удовлетворительно разделяются до крупности 50 мкм.

Работа магнитогидростатического центробежного сепаратора показала высокую эффективность на тонкозернистых материалах (1,60,05) мм при минимальных затратах энергии.

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

КОМПЛЕКСА ДЛЯ СЕПАРАЦИИ ¡МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ [5,17,18,21, 33-35]

Практика работы сепараторов в промышленных условиях

Оборудование, созданное в ходе диссертационной работы, в настоящее время достаточно широко приметается в золотодобывающей промышленности. Более двух десятков комплектов испытаны и эксплуатируются в различных артелях и приисках Чукотки, Магаданской и Амурской областях, Хабаровского края, Якутии и Хакасии.

На текущих съемах гидросепаратор работает с извлечением золота на уровне 99 %. Степень сокращения ггри этом составляет 8—12 раз. Скорость потока в каналах гидросепаратора поддерживали в пределах 22 — 28 см/с. Нагрузка на гидрогрохот составляла около 450 кг/ч при переработке лежалых хвостов и труднсобогатимых промпродук-тов.

Установлено, что при гидросепарации класса крупности -2+1 мм и скорости восходящего потока воды в канапе гидросепаратора 0,30 -0,31 м/с в верхний продукт извлекается 90 — 95 % легких минералов.

Обоснование решений по технологической линии для сепарации минерального сырья

Приведенные выше результаты расчетао-теоретического исследования и экспериментов на лабораторных, опытно-промышленных и промышленных установках позволяют принять в качестве исходных, при выборе технологической схемы, следующие положения

- установка деформаторов потока по винтовой линии при восходящем водном потоке может обеспечить качественное разделение мелкозернистых материалов с высокой эффективностью;

- гармонические колебания камеры разделения от инерционных вибраторов при винтовом канале сепаратора также

с установленными деформаторами потока интенсифицируют процесс разделения мелкозернистых материалов;

- применение вибраций в центробежно-вибрационном сепараторе способствует выделению при его работе частиц заданной крупности с высокой производительностью;

- регламентированная вибрация от электромагнитных вибраторов рабочих элементов магнитогидростатического центробежно-вибрационного сепаратора позволяет выделять тонкозернистый материал с высокой степенью разделения.

В соответствии с изложенным, разработанные машины для сепарации могут быть собраны в технологическую линию, предназначенную для одновременного выделения как крупных частиц, так и тонко-измельченных и получения высококачественного конечного продукта.

Технологическая линия центробежно-вибрационных машин (рис. 17) для сепарации минерального сырья позволяет перерабатывать смеси минеральных компонентов крупностью — 2 + 0,037 мм.

Концентратор предназначен для гравитационного обогащения узко классифицированных мелкозернистых материалов в восходящем винтовом потоке. Питанием концетратора является классифицированный на грохоте материал.

Концентратор позволяет выделить легкие минералы пустой породы и сократить количество материала в 5 — 8 раз в зависимости от состава исходного продукта. Канал концентратора снабжен деформаторами потока, создающими необходимые гидродинамические условия для разделения смеси минералов. В канал подается вода, скорость потока которой регулируется заслонкой и контролируется мембранным датчиком.

Питание (продукты грохота) подают в середину канала, при этом легкие зерна увлекаются восходящим винтовым потоком, тяжелые оседают вниз, разгружаясь в соответствующие приемники. Регулировка режима работы концентратора заключается в подборе оптимальной скорости потока воды.

Доизвлечение ценного компонента из легкого продукта концентратора производится на центробежно-гравитационном сепараторе.

Исходный материал, содержащий частицы различной плотности, подают в бункер, откуда материал поступает в винтовой канал, где сталкивается с восходяшим потоком воды, и движется по спирали. Легкая фракция выводится из аппарата, а тяжелая — опускается по дну в нижнюю часть винтового канала, попадая в зоны разделения в местах установки деформаторов потока.

Исходный продукт

Рис. 17. Схема центробежно-вибрационного сепарационного комплекса:

1 - концентратор; 2 — центробежно-гравитационный сепаратор; 3 - центробежно-вибрационнын сепаратор; 4 — магнито-гидростатический центробежный сепаратор.

Круговые вибрации в горизонтальной плоскости, создаваемые вибраторами, позволяют организовать равномерную эвакуацию материала тяжелой фракции из канала.

Для выделения из тяжелой фракции концентратора тонких частиц полезного компонента установлен центробежно-вибрационный сепаратор. В сепараторе происходит разделение материала на два продукта. Для более полного разделения частиц, попавших на поверхность ротора, через перфорационные отверстия с помощью вибраций из пространства между конусами подается вода.

Регулировка режима работы сепаратора осуществляется путем подбора оптимальных параметров частоты вращения ротора и его вибрации.

Магнитогидростатический центробежный сепаратор предназначен для окончательного выделения частиц, содержащих ценный компонент из немагнитных фракций. При необходимости выделения магнитной фракции комплекс дооснащается валковым магнитным сепаратором.

Разделение частиц осуществляется под действием центробежной и магнитной выталкивающей сил возникающей в результате действия неоднородного магнитного поля на ферромагнитный коллоид, что эквивалентно увеличению его плотности. Эффективная плотность фер-роколлоида регулируется в пределах 3—15 г/см3 изменением его концентрации. В процессе работы происходит подпитка рабочего слоя феррожидкости из емкости для ферроколлоида.

Сепарационная камера заполняется ферроколлоидом до уровня, который удерживается магнитным полем. Исходное сырье поступает в сепарационную камеру, попадая в ферроколлоид, расслаивается по плотности, образуя два потока легких и средних по плотности частиц. Частицы непрерывно выводятся из рабочей зоны. За счет вибрации сепарационной камеры частицы удаляются из нее в соответствующие приемники. Оптимизация процесса сепарации осуществляется регулировкой частоты вращения и параметрами вибрации ротора.

Расчет этой схемы, при отсутствии потерь, сводится к определению количества перемещаемых продуктов в каждой точке схемы (питание каждой из машин и выдача готового продукта). Эти расчеты основываются на классическом уравнении материального баланса процесса разделения.

В диссертационной работе также представлены теоретические исследования по определению толщины стенки бункера и потребляемой мощности электромагнитного вибратора.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой разработаны научные положения являющиеся решением крупной проблемы по созданию аппаратов для сепарации на основе вибрационной техники имеющей большое значение для горнообогатительного производства.

Основные теоретические результаты, практические выводы и рекомендации:

¡.Теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность повышения эффективности пергработки полезных ископаемых на основе интенсификации процессов разделения мелкозернистых материалов в сепараторах, работа которых основана на вибрационном воздействии.

2. Анализ теоретических исследований движения частиц в каналах с различной формой сечений показывает, что влияние формы поперечного сечения какала на интенсивность движения частиц проявляется через константу геометрии канала (круглой и прямоугольной формы). Установлено, что константа, характеризующая взаимодействие частиц со стенкой, экспоненциально убывает с ростом величины отношения длины к радиусу, при этом эффективность гидравлической сепарации частиц выше в каналах с круглым поперечным сечением.

3. Анализ разделения минеральных частиц по плотности в гидросепараторах с трансформируемым, деформаторами потока, полем скоростей позволил установить, что оптимальный процесс сепарации протекает в гидросепараторе с К-образной формой канала, с двумя камерами разделения длиной 0,9 м каждая, сочлененными под углом а = 120°, с питающим патрубком в вершине угла. Определено, что наибольшая полнота разделения обеспечивается в К-образном гидросепараторе с круглой формой поперечного сечения. Выполнен анализ перемещений минеральных частиц по дну вибрирующей камеры разделения. Установлено, что легкие минералы движутся со скоростью 0,02 м/с, при этом скорость перемещения тяжелых минералов - 0,04 м/с.

4. Анализ возможных конструктивных решений для концентратора с винтовым восходящим потоком и центробежно-гравитационного сепараторов показывают на целесообразность окончательных вариантов, имеющих камеру разделения, внутри которой расположены деформаторы потока под углом р=30° к продольной оси камеры разделения с шагом между деформаторами п=100 мм.

5.Теоретические исследования на основе силового взаимодействия показывают, что работа центробежно-вибрационного сепара-

тора может обеспечить огмывку пустой породы от рабочей поверхности за счет противодавления промывочной воды при избыточном давлении ЛР=0-И атм. и выше, средняя скорость виброперемещения слоя осадка (при 0)=соп51) увеличивается с увеличением амплитуды колебаний, средняя скорость виброперемещения слоя осадка зависит от коэффициента трения на поверхности скольжения, при увеличении коэффициента трения эта скорость снижается.

6. Анализ возможных конструктивных решений по центро-бежно-вибрационному сепаратору показывает на целесообразность варианта имеющего, вращающийся ротор, внутри которого соосно на упругих элементах установлен перфорированный ротор, получающий колебания от эксцентрикового вибратора с частотой 50 Гц и амплитудой до 1 мм.

7. Установлено, что в качестве разделительной среды при МЖ-сепарации необходимо использовать коллоидный раствор магнетита на углеводородной основе - керосине. Теоретически обоснована технология получения магнетита для синтеза магнитной жидкости методом химической конденсации, обеспечивающая эффективную массовую кристаллизацию частиц коллоидной степени дисперсности. Экспериментально установлено, что для снижения полидисперсности системы необходимо уменьшение эффекта изотермической перегонки, что достигается медленным смешением разбавленных растворов солей при интенсивном перемешивании. Ограничение роста размера частиц на коллоидной степени дисперсности при осаждении обеспечивается 10 %-ным сверх стехнометрического избытком соли двухвалентного железа. По разработанной технологии выполнен синтез 200 л магнитной жидкости, успешно использованной в промышленной практике МЖ-сепарации.

8. Установлено, что в условиях МЖ-сепарации структурированные ферроколлоиды могут быть ньютоновскими, поэтому гидродинамика перемещения частиц в объеме магнитной жидкости анализируется по коэффициенту сопротивления. С помощью физического маятника экспериментально определен коэффициент сопротивления частицам, движущимся вдоль силовых линий магнитного поля. Установлено, что вдоль силовых линий сопротивление движению на 20- 30 % меньше, чем поперек. Получены аппроксимирующие зависимости коэффициента сопротивления от числа Рейнольдса.

9. Расчетно-тесретический анализ процесса разделения мелкозернистых материалов в слое ферромагнитной жидкости показывает на возможность теоретического расчета основных параметров осажде-

ния частиц в разделительных средах сепараторов с постоянной эффективной плотностью ФМЖ.

10. На основе экспериментальных исследований установлена возможность высокоэффективного разделения частиц в концентрированных феррожидкостях (р-1100 кг/м3), разница в плотности разделяемых компонентов при этом должна быть не менее 3000 кг/м3, что приемлемо для обогащения гравитационных концентратов.

11. Разработан и исследован магнитогидростатический центробежный сепаратор на основе установленных гидродинамических закономерностей перемещения частиц в магнитных коллоидах. Установлено, что лучшие результаты достигаются в сепараторе, конструкция которого обеспечивает движение разделяемых частиц в рабочем слое магнитной жидкости при действии центробежной «ты вдоль силовых линий магнитного поля.

12. Обоснованные теоретически и подтвержденные экспериментально на опытных и опытно-промышленных установках свойства и возможности, предлагаемых концентратора, центробежно-гравитационного сепаратора, центробежно-вкбрационного сепаратора, магнитогидростатического центробежного сепаратора определяют эффективность их применения в виде технологической линии, прежде всего, в процессах, имеющих цель — разделение мелкозернистых материалов с высокими технико-экономическими показателями.

По сравнению с применяемыми в практике для этих целей технологическими процессами и оборудованием эффективность разработанных устройств обеспечивается:

высокой удельной производительностью; малой энергоемкостью; малыми габаритами и мобильностью; устранением операций, вредных для здоровья и загрязняющих окружающую среду; отсутствием ручного труда.

13. Разработанные гидро- и МЖ-сепараторы испытаны и успешно эксплуатируются в с/а "Чукотка", "Полярная", "Георгий", "Дендрит", "Заря-1" и в ассоциации "Сибирское золото".

Основные положения и научные результаты опубликованы в следующих работах автора: Публикации в изданиях рекомендованных ВАК РФ 1. Максимов Р.Н. Создание подвижного слоя в пристенной области центробежного сепаратора // Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГГУ, 2001. № 11. С. 204.

2. Максимов Р.Н. Центробежно-вибрационный сепаратор. Изв. вузов. Горный журнал. Екатеринбург, Уральская горно-геологическая академия, 2002. № 5. С. 86.

3. Максимов Р.Н., Хутуев Т.Ю., Солоденко А.Б. Физико-технологические особенности разделительных сред магнитожидкост-ных сепараторов // Изв. вузов. Цветная металлургия, 1995. № 1. С. 8.

4. Максимов Р.Н., Евдокимов С.И., Солоденко А.Б., Хутуев Т.Ю. Получение годрозоля закиси-окиси железа для синтеза магнитной жидкости. Изв. вузов. Цветная металлургия, 1995. N 3. С. 22.

5. Максимов Р.Н., Голик В.И. Аппараты фракционирования и гравитационного обогащения металлосодержащих хвостов // Горный информационно-аналитический бюллетень М.: МГГУ, 2004. № 12. С. 102.

6. Пат. 2182520 (Российская Федерация). Центробежно-гравитационный сепаратор / Максимов Р.Н.; 2002.

7. Пат. 2164816 (Российская Федерация). Концентратор / Максимов Р.Н., Солоденко А.Б., Евдокимов С.И.; 2001.

8. Пат. 2189280 (Российская Федерация). Центробежно-вибрационный сепаратор / Максимов Р.Н.; 2002.

9. Пат. 2113906 (Российская Федерация). Гидравлический концентратор / Максимов Р.Н., Солоденко А.Б.; 1998.

10. Пат. 2080935 (Российская Федерация). Гидравлический концентратор / Солоденко А.Б., Сыса А.Б., Евдокимов С.И., Максимов Р.Н.; 1997.

11. Пат. 2190480 (Российская Федерация). Магнитогидроста-тический центробежный сепаратор / Максимов Р.Н., Солоденко А.Б.; 2002.

Другие центральные издания

12. Максимов Р.Н. Магнитогидростатический центробежно-вибрационный сепаратор. Сб. докладов. Международная научно-техническая конференция "Чтения памяти В.Р. Кубачека". Екатеринбург, УГГА. 2002. С. 80.

13. Максимов Р.Н. Противоточный концентратор с винтовым потоком пульпы. Труды XXXI Уральского семинара. Уральское отделение РАН. Механика и процессы управления. Екатеринбург, 2001. С. 278.

14. Максимов Р.Н. Определение параметров конструкции цен-тробежно-гравитационного сепаратора. Труды Международного форума по проблемам науки, техники и образования. / Под ред.В.П. Савиных, В.В. Вишневского. — М.: Академия наук о Земле, 2001. Т.2, С. 53.

15. Максимов Р.Н. Применение вибраций при разделении минеральных смесей в гидросепараторе. Труды Международного научного симпозиума Механизмы и машины ударного, периодического и вибрационного действия. Орел, Орел ГГУ, 2000. С. 178.

16. Максимов Р.Н. Центробежный магнитожидкостный сепаратор. Труды "XXII Российской школы по проблемам науки и технологий". Екатеринбург, Уральское отделение РАН, 2002. С. 103.

17. Максимов Р.Н., Голик В.И. Новые аппараты для переработки мелкофракционных хвостов обогащения // Ежемесячный научно-технический журнал. М.: Цветная металлургия, 2004. №2. С. 25.

Прочие издания

18. Максимов Р.Н. Обогащение золотосодержащих шлихов маг-нито - гравитационным способом. Сев.-Кавк. гос. технол. ун-т. Владикавказ, Деп. в ВИНИТИ, 02.08.00, № 2155-В00.

19. Максимов Р.Н., Евдокимов С.И., Солоденко А.Б. Влияние стенки на движение частицы в канале гидросепаратора. Сев.-Кавк. гос. технол. ун-т. Владикавказ, Деп. в ВИНИТИ, 08.01.97, № 42-В97.

20. Максимов Р.Н., Евдокимов С.И. Гидросепаратор для разделения минеральных смесей. Труды СКГТУ. Владикавказ, 1999. № 6. С. 66.

21. Максимов Р.Н., Солоденко А.Б., Хутуев Т.Ю. Исследования и расчеты по созданию гидро- и магнитных сепараторов. Труды СКГТУ. Владикавказ, 1995. № 1. С. 66.

22. .Максимов Р.Н., Евдокимов С.И. Вибрационное грохочение в процессах гидросепарации. Сев.-Кавк. гос. технол. ун-т. Владикавказ, Деп. в ВИНИТИ, 19.12.97, № 3713-1397.

23. Максимов Р.Н., Бдайциев П.Э. Разработка конструкции концентратора с винтовым потоком пульпы. Сборник научных трудов аспирантов. Владикавказ, 2001. С. 90.

24. Максимов Р.Н., Евдокимов С.И. Исследование процесса разделения минеральной смеси в винтовом потоке. Труды СКГТУ. Владикавказ, 2000. № 7. С. 107.

25. Максимов Р.Н. Центробежно-гравитационный сепаратор со спиральной камерой разделения. Труды СКГТУ. Владикавказ, 2002. № 9. С. 44.

26. Максимов Р.Н. Центробежно-вибрационный сепаратор с пульсирующим слоем концентрата. Труды СКГТУ. Владикавказ, 2002, № 9.С. 42.

27. Максимов Р.Н., Евдокимов С.И. Примеры расчета гидродинамики гетерокоагуляцик и практика колонной флотации. Научно-техническая конференция СЮ ТУ. Владикавказ, 1998. С. 49.

28. Максимов Р.Н., Евдокимов С.И. Эффект паров воды при пенной флотации. Сев.-Кавк. гос. технол. ун-т. Владикавказ, 1999. Деп. в ВИНИТИ, 19.03.99, № 8.56-В99.

29. Максимов Р.Н., Евдокимов С.И. Устойчивость пей при тепловом кондиционировании фаз флотационной системы. Труды СКГТУ. Владикавказ, 1998. № 4. С. 94.

30. Максимов Р.Н., Евдокимов С.И. Флотация золотосодержащих шлихов. Сев.-Кавк. гос. технол. ун-т. Владикавказ, Деп. в ВИНИТИ, 03.11.99, № 3275-В99.

31. Максимов Р.Н., Солоденко А.Б., Хутуев Т.Ю. Основные результаты исследований и разработок в области сепарации минералов в ферромагнитных коллоидах. Сев.-Кавк. гос. технол. ун-т. Владикавказ, Деп. в ВИНИТИ, 24.05.95,, № 1465-В95.

32. Максимов Р.Н. Разработка конструкции магнитогидростати-ческого центробежного сгпаратора. Труды СКГМИ (ГТУ). Владикавказ, 2003. № 10. С. 61.

33. Максимов Р.Н., Солоденко А.Б., Хутуев Т.Ю. Оборудование для экологически чистых методов разделения минералов. Сборник докладов участников II-й Международной конференции. "Безопасность и экология горных территорий" (Владикавказ, 25-30 сент.1995 г.). Владикавказ, 1995. С. 115.

34. Максимов Р.Н., Солоденко А.Б., Хутуев Т.Ю. Новое оборудование для обогащения шлихов на полигоне. Сборник докладов "50 лет Победы", Владикавказ, 1995. С. 3.

35. Максимов Р.Н. Центробежно-вибрационный комплекс для переработки минерального сырья. Материалы всероссийской научно-практической конференцми СКГТУ. "Перспективы развития горно -добывающего и металлургического комплексов России" (Владикавказ, 13-15 июня 2002 г.) Владикавказ, 2002. С. 173.

Подписано к печати 2/ сентября 2006. Объем 2,0. пл. Тираж 100 экз. Заказ №274 Отпечатано в подразделении оперативной

полиграфии СКГМИ (ГТУ) 362021, г. Владикавказ, ул. Николаева, 44.

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ПО МАШИНАМ И ОБОРУДОВАНИЮ ДЛЯ СЕПАРАЦИИ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Технологическое назначение, разновидности и сущность процессов разделения мелкозернистых материалов.

1.2. Основные разновидности сепараторов и их сравнительная характеристика. Направления развития и совершенствования машин и оборудования для сепарации минерального сырья.

1.2.1 Противоточные сепараторы.

1.2.2 Центробежные сепараторы.

1.2.3 Магнитожидкостные сепараторы.

1.3. Выбор направления исследования и основные его задачи.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ И КОНСТРУКТИВНАЯ РАЗРАБОТКА ПРОТИВОТОЧНЫХ СЕПАРАТОРОВ.

2.1. Теоретические исследования гидравлической сепарации в камере с восходящим потоком.

2.2. Экспериментальные исследования процесса разделения в про-тивоточном сепараторе.

2.3. Расчетно-теоретический анализ виброперемещения частиц по дну камеры разделения центробежно-гравитационного сепаратора.

2.4. Конструктивная разработка и испытания опытно-промышленных противоточных сепараторов.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ И КОНСТРУКТИВНАЯ РАЗРАБОТКА ЦЕНТРОБЕЖНО-ВИБРАЦИОННОГО СЕПАРАТОРА.

3.1. Расчетно-теоретический анализ процессов разделения в центробежном поле мелкозернистых материалов с помощью вибраций.

3.2. Конструктивная разработка и испытания опытно-промышленного центробежно-вибрационного сепаратора.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ И КОНСТРУКТИВНАЯ РАЗРАБОТКА МАГНИТОГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО СЕПАРАТОРА.

4.1. Характеристика магнитных коллоидов и совершенствование технологии их производства.

4.2. Исследование коэффициента сопротивления движению тел в магнитных коллоидах.

4.3. Расчетно-теоретический анализ процесса разделения мелкозернистых материалов в слое ферромагнитной жидкости магнито-годростатического центробежного сепаратора.

4.4. Экспериментальные исследования процесса разделения в маг-нитогидростатическом центробежном сепараторе.

4.5. Конструктивная разработка и испытания опытно-промышленного магнитогидростатического центробежного сепаратора.

5. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ СЕПАРАЦИИ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ.

5.1. Практика работы сепараторов в промышленных условиях.

5.2. Обоснование решений по технологической линии для сепарации минерального сырья.

5.3. Теоретические положения расчета толщины стенок вибрирующей бункерной части центробежно-гравитационного сепарато

5.4. Определение мощности электромагнитных вибраторов проектируемого магнитогидростатического центробежного сепаратора.

Актуальность темы. Экономическое и социальное развитие общества невозможно без быстрого технического перевооружения производства и всемерной интенсификации технологических процессов и оборудования. Совершенствование горнорудного и металлургического оборудования, разработка новых высокоэффективных и высокопроизводительных машин и агрегатов является актуальной задачей.

Высокие темпы развития промышленности требуют все большего увеличения добычи полезных ископаемых и внедрения более совершенных методов и схем для их обогащения, особенно в связи с вовлечением в эксплуатацию бедных и труднообогатимых руд.

Гравитационные процессы имеют значительное распространение в практике обогащения руд черных, цветных и редких металлов и преобладающее при обогащении углей, руд и россыпей благородных металлов и неметаллических полезных ископаемых. Увеличение добычи многих полезных ископаемых стало возможным благодаря освоению гравитационных методов обогащения. В настоящее время более 90 % марганцевых руд обогащают гравитационными методами, ежегодно повышается долевое участие гравитационных методов в переработке окисленных железных, полиметаллических и золотосодержащих руд. Одним из основных методов гравитационного обогащения руд и других материалов являются процессы сепарации, позволяющие с высокой эффективностью производить разделение материалов различной крупности в жидкой среде, что очень важно как при флотационном обогащении, так и при других методах получения готового продукта в условиях обогащения.

С целью интенсификации технологических процессов широко применяется вибрационная техника, это обусловлено тем, что при использовании вибрационного воздействия на обрабатываемые материалы повышаются производительность оборудования и энергонапряженность процессов, значительно снижаются эксплуатационное затраты. Вибрационное воздействие на обрабатываемые среды легко поддается регулированию путем изменения амплитуды и частоты колебаний, что дает возможность оптимизировать режимы технологических процессов.

Цель работы. Развитие научных основ проектирования и создания аппаратов сепарации продуктов горно-обогатительного производства на основе вибрационной техники. Поиск возможных конструктивных решений создания конструкций для процессов сепарации с устойчивым непрерывным режимом работы при достаточно интенсифицированном процессе разделения мелкозернистых материалов с высокой эффективностью при обогащении полезных ископаемых.

Идея работы. Разработка расчетных и экспериментальных методов определения параметров вибрационного воздействия, обеспечивающего устойчивую работу вибрационных машин и принятия научно обоснованного решения по их конструктивному исполнению.

Методика исследований и аппаратура. Теоретические исследования выполнены с учетом основополагающих законов гидродинамики обтекания тел при вибрационном воздействии. При этом широко использованы известные методы аналитического и численного решения дифференциальных уравнений движения частиц, математического и физического моделирования разделительных процессов, методы системного анализа и математической статистики. Технологические эксперименты осуществлены на серийно выпускаемых, а также разработанных автором лабораторных и промышленных обогатительных аппаратах с использованием современных измерительных комплексов.

Научные положения

1. Влияние формы сечения канала на режим работы концентратора оценивается производительностью по концентрату (количеством образующегося продукта) и характеризуется параметрами конструкции и геометрией камеры разделения, характером движения потока пульпы и представляет собой зависимости, определяющие техническую характеристику аппарата.

2. Совокупное влияние параметров вибрационного воздействия (амплитуда, частота) на режим работы центробежно-гравитационного сепаратора оценивается производительностью по концентрату (количеством образующегося продукта) и характеризуется параметрами конструкции и геометрии камеры разделения, характером движения потока пульпы и представляют собой зависимости, определяющие техническую характеристику аппарата.

3. Влияние параметров вибрационного воздействия (амплитуда, частота) на режим работы центробежно-вибрационного сепаратора оценивается производительностью по концентрату (количеством образующегося продукта) и характеризуется возможностью виброперемещения слоя концентрата по поверхности ротора, свойствами пульпы, которые описываются дифференциальными уравнениями второго порядка, определяющими техническую характеристику вибромашины.

4. Режим работы магнитогидростатического центробежного сепаратора оценивается влиянием параметров вязкости ферроколлоидов магнитной жидкости, коэффициента сопротивления на направление и скорость сдвига движения твердых тел вдоль силовых линий магнитного поля в рабочей зоне (вдоль силовых линий на 20-30% меньше, чем поперек), и аппроксимируется экспериментально полученной зависимостью коэффициента сопротивления от числа Рейнольдса при движении вдоль силовых линий.

5. Пропускная способность отдельных вибромашин, работающих в режиме технологической линии, определяется их функциональными связями и зависимостями режимов работы концентратора, центробежно-гравитационного, центробежно-вибрационного, магнитогидростатического центробежного сепараторов.

Научная новизна

1. Теоретические и экспериментальные зависимости процессов разделения мелкозернистых материалов в концентраторе учитывают влияние на производительность геометрических параметров камеры разделения, особенность конструкции камеры разделения (угол наклона, длина, количество деформаторов потока и т.д.), свойства и характер потока пульпы (отношение жидкого к твердому в пульпе, размер частиц, их плотность, скорость потока пульпы и др.).

2. Теоретические и экспериментальные зависимости процессов разделения мелкозернистых материалов в центробежно-гравитационном сепараторе учитывают влияние на производительность параметров вибрационного воздействия (амплитуда, частота), особенность конструкции камеры разделения (угол наклона, длина, количество деформаторов потока и т.д.), свойства и характер потока пульпы (отношение жидкого к твердому в пульпе, размер частиц, их плотность, скорость потока пульпы и др.); выполнен теоретический анализ вибротранспорта тяжелых частиц по дну вибрирующей камеры разделения, получена скоростная диаграмма виброперемещения частиц.

3. Теоретические и экспериментальные зависимости процесса разделения в центробежно-вибрационном сепараторе учитывают влияние на производительность параметров вибрационного воздействия (амплитуда, частота), особенность конструкции ротора (сила сопротивления при виброперемещении слоя осадка), свойства и характер потока пульпы (отношение жидкого к твердому в пульпе, размер частиц, их плотность и др.).

4. Теоретические и экспериментальные зависимости процесса разделения в магнитогидростатическом центробежном сепараторе учитывают влияние на производительность параметров вязкости ферро-коллоидов в магнитном поле в зависимости от его направления и скорости сдвига, сопротивления движения частиц вдоль силовых линий магнитного поля рабочей зоны; составлены и решены дифференциальные уравнения движения частиц в псевдоутяжеленных феррокол-лоидах; получены точные аналитические выражения для определения скорости частиц; теоретически обоснована технология получения магнетита для синтеза маловязких ферроколлоидов; определены условия снижения полидисперсности коллоидной системы за счет оптимизации концентрации и скорости смешения исходных растворов, интенсивности перемешивания; получены уравнения, связывающие режимные параметры синтеза с крупностью коллоидных частиц. 5. Теоретические и экспериментальные зависимости производительности в концентраторе, центробежно-гравитационном сепараторе, центробежно-вибрационном сепараторе и магнитогидростатиче-ском центробежном сепараторе учитывают их взаимовлияние при работе в режиме технологической линии по количеству переработанного продукта разного гранулометрического состава.

Научное значение работы:

1. Полученные зависимости влияния формы сечения канала на скорость движения частицы позволили предложить научно обоснованное решение по конструкции концентратора, обеспечивающего разделение пульпы из частиц разной плотности и получение концентрата с содержанием ценного компонента 80-85%.

2. Полученные зависимости вибрационного воздействия на камеру разделения позволили предложить научно обоснованное решение по конструкции центробежно-гравитационного сепаратора, обеспечивающего разделение пульпы из частиц различной плотности и получение концентрата с содержанием ценного компонента 80-85%.

3. Полученные зависимости вибрационного воздействия на ротор позволили предложить научно обоснованное решение по конструкции центробежно-вибрационного сепаратора, обеспечивающего разделение и получение концентрата с содержанием ценного компонента 95-98%.

4. Полученные зависимости сопротивления движения частиц вдоль силовых линий магнитного поля рабочей зоны позволили предложить научно обоснованное решение по конструкции магнитогидростатиче-ского центробежного сепаратора обеспечивающего разделение и получение концентрата с содержанием ценного компонента 98-99%.

5. Полученные зависимости режимов работы концентратора, цен-тробежно-гравитационного сепаратора, центробежно-вибрационного сепаратора, магнитогидростатического центробежного сепаратора позволили создать технологическую линию с высокой эффективностью сепарации продуктов горно-обогатительного производства с выдачей готового мелкозернистого продукта.

Практическое значение и реализация работы

Диссертация содержит теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение работоспособности технологической линии для сепарации сырья с применением вибрационной техники. Разработанные и апробированные в промышленных условиях концентраторы, центробежно-гравитационные сепараторы, центробежно-вибрационные сепараторы, маг-нитогидростатические центробежные сепараторы для разделения минеральных смесей показали высокую эффективность работы при большей производительности в сочетании с малыми затратами энергии на ведение процесса, что указывает на практическую ценность выполненной работы, которая может лечь в основу разработки новых устройств для сепарации.

По результатам выполненных исследований разработаны гидравлические сепараторы, которые в составе сепарационных комплексов внедрены в технологию обогащения золотосодержащих шлихов с/а "Чукотка" (п. Комсомольский Чукотской АО), с/а "Георгий" (п. Мой-Уруста Магаданской обл.), с/а "Полярная" (п. Полярный Чукотской АО), ассоциации "Сибирское золои то" (г. Бодайбо Иркутской обл.), с/а "Дендрит", "Заря-1", "Дамбукинская" (Амурской обл.). Во всех случаях достигнуты технико-экономические показатели, полностью удовлетворяющие "Заказчика". Разработанные аппараты использованы для переработки лежалых и текущих хвостов ШОФ, хвостов ручной доводки шлихов, шлюзовых сполосков, а также труднообогатимых касситеритовых, пиритных, галенитовых и гранатовых промпродуктов, включая кассовые отдувы разного качества и состава.

Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на: ежегодных научных симпозиумах "Неделя горняка - 2001-2006" (г. Москва); Международном научном симпозиуме "Машины и механизмы ударного, периодического и вибрационного действия" в 2000 г., (г. Орел); XXXI Уральском семинаре по "механике и процессам управления". Уральское отделение Российской академии наук. Межрегиональный совет по науке и технологиям в 2001 г., (г. Миасс); международном форуме по проблемам науки, техники и образования 2001 г., (г. Москва); конференции "XXII Российская школа по проблемам науки и технологий" Российская академия наук, отделение проблем машиностроения, механики и процессов управления Уральское отделение межрегиональный совет по науке и технологиям в 2002 г., (г. Екатеринбург); международной научно-технической конференции "Чтения памяти В.Р. Кубачека" Уральской государственной горногеологической академии в 2001-2002 г., (г. Екатеринбург); ежегодных научно - технических конференциях Северо-Кавказского горно-металлургического института (государственного технологического университета), в период с 1993 по 2006 г., (г. Владикавказ).

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 35 научных работ, отражающих основное содержание диссертации, получено шесть патентов Российской Федерации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5-ти глав, заключения, списка литературы из 133 наименований и 12 приложений; содержит 208 страниц машинописного текста, 13 таблиц, 51 рисунок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой разработаны научные положения являющиеся решением крупной проблемы по созданию аппаратов для сепарации на основе вибрационной техники имеющей большое значение для горно-обогатительного производства.

Основные теоретические результаты, практические выводы и рекомендации:

1. Теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность повышения эффективности переработки полезных ископаемых на основе интенсификации процессов разделения мелкозернистых материалов в сепараторах, работа которых основана на вибрационном воздействии.

2. Анализ теоретических исследований по движению частиц в каналах с различной формой сечений показывает, что влияние формы поперечного сечения канала на интенсивность движения частиц проявляется через константу геометрии канала (круглой и прямоугольной формы). Установлено, что константа, характеризующая взаимодействие частиц со стенкой, экспоненциально убывает с ростом величины отношения длины к радиусу, при этом эффективность гидравлической сепарации частиц выше в каналах с круглым поперечным сечением.

3. Анализ разделения минеральных частиц по плотности в гидросепараторах с трансформируемым, деформаторами потока, полем скоростей позволил установить, что оптимальный процесс сепарации протекает в гидросепараторе с К-образной формой канала, с двумя камерами разделения длиной 0,9 м каждая, сочлененными под углом а = 120°, с питающим патрубком в вершине угла. Определено, что наибольшая полнота разделения обеспечивается в К-образном гидросепараторе с круглой формой поперечного сечения. Выполнен анализ перемещений минеральных частиц по дну вибрирующей камеры разделения. Установлено, что легкие минералы движутся со скоростью 0,02 м/с, при этом скорость перемещения тяжелых минералов - 0,04 м/с.

4. Анализ возможных конструктивных решений для концентратора с винтовым восходящим потоком и центробежно-гравитационного сепараторов показывают на целесообразность окончательных вариантов, имеющих камеру разделения, внутри которой расположены деформаторы потока под углом [3=30° к продольной оси камеры разделения с шагом между деформаторами п=100 мм.

5. Теоретические исследования на основе силового взаимодействия показывают, что работа центробежно-вибрационного сепаратора может обеспечить отмывку пустой породы от рабочей поверхности за счет противодавления промывочной воды при избыточном давлении ДР=0-И атм. и выше, средняя скорость виброперемещения слоя осадка (при co=const) увеличивается с увеличением амплитуды колебаний, средняя скорость виброперемещения слоя осадка зависит от коэффициента трения на поверхности скольжения, при увеличении коэффициента трения эта скорость снижается

6. Анализ возможных конструктивных решений по центро-бежно-вибрационному сепаратору показывает на целесообразность варианта имеющего, вращающийся ротор, внутри которого соосно на упругих элементах установлен перфорированный ротор, получающий колебания от эксцентрикового вибратора с частотой 50 Гц и амплитудой до 1 мм.

7. Установлено, что в качестве разделительной среды при МЖ-сепарации необходимо использовать коллоидный раствор магнетита на углеводородной основе - керосине. Теоретически обоснована технология получения магнетита для синтеза магнитной жидкости методом химической конденсации, обеспечивающая эффективную массовую кристаллизацию частиц коллоидной степени дисперсности. Экспериментально установлено, что для снижения полидисперсности системы необходимо уменьшение эффекта изотермической перегонки, что достигается медленным смешением разбавленных растворов солей при интенсивном перемешивании. Ограничение роста размера частиц на коллоидной степени дисперсности при осаждении обеспечивается 10 %-ным сверх стехнометрического избытком соли двухвалентного железа. По разработанной технологии выполнен синтез 200 л магнитной жидкости, успешно использованной в промышленной практике МЖ-сепарации.

8. Установлено, что в условиях МЖ-сепарации структурированные ферроколлоиды могут быть ньютоновскими, поэтому гидродинамика перемещения частиц в объеме магнитной жидкости анализируется по коэффициенту сопротивления. С помощью физического маятника экспериментально определен коэффициент сопротивления частицам, движущимся вдоль силовых линий магнитного поля. Установлено, что вдоль силовых линий сопротивление движению на 2030 % меньше, чем поперек. Получены аппроксимирующие зависимости коэффициента сопротивления от числа Рейнольдса.

9. Расчетно-теоретический анализ процесса разделения мелкозернистых материалов в слое ферромагнитной жидкости показывает на возможность теоретического расчета основных параметров осаждения частиц в разделительных средах сепараторов с постоянной эффективной плотностью ФМЖ.

10. На основе экспериментальных исследований установлена возможность высокоэффективного разделения частиц в концентрированных феррожидкостях (р-1100 кг/м3), разница в плотности раздео ляемых компонентов при этом должна быть не менее 3000 кг/м , что приемлемо для обогащения гравитационных концентратов.

11. Разработан и исследован магнитогидростатический центробежный сепаратор на основе установленных гидродинамических закономерностей перемещения частиц в магнитных коллоидах. Установлено, что лучшие результаты достигаются в сепараторе, конструкция которого обеспечивает движение разделяемых частиц в рабочем слое магнитной жидкости при действии центробежной силы вдоль силовых линий магнитного поля.

12. Обоснованные теоретически и подтвержденные экспериментально на опытных и опытно-промышленных установках свойства и возможности, предлагаемых концентратора, центробежно-гравитационного сепаратора, центробежно-вибрационного сепаратора, магнитогидростатического центробежного сепаратора определяют эффективность их применения в виде технологической линии, прежде всего, в процессах, имеющих цель - разделение мелкозернистых материалов с высокими технико-экономическими показателями.

По сравнению с применяемыми в практике для этих целей технологическими процессами и оборудованием эффективность разработанных устройств обеспечивается:

- высокой удельной производительностью;

- малой энергоемкостью;

- малыми габаритами и мобильностью;

- устранением операций, вредных для здоровья и загрязняющих окружающую среду;

- отсутствием ручного труда.

13. Разработанные гидро- и МЖ-сепараторы испытаны и успешно эксплуатируются в с/а "Чукотка", "Полярная", "Георгий", "Дендрит", "Заря-1" и в ассоциации "Сибирское золото".

1. Шохин В.Н. Новое в теории и технологии обогащения руд в суспензиях. М.: Недра, 1977. С. 128.

2. Грейвер Н.С., Сажин Н.П. и др. Основы металлургии. М.: Металлургия, 1968.Т. 5. С 206.

3. Войсовский С.В. Магнетизм. М.: Наука, 1971. С. 382.

4. Богатырев Г.П., Гилев В.Г. Геологические свойства магнитных жидкостей: Тез. докл. III Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям. Плес, 1983. С. 30.

5. Cannon Н.В. US patent 2. 769. 545, 6 .11. 56.

6. Lehman E. Neuentwicklungen in der Anwendung der Rinnenwasche. Bergbautechik, 1958. N 8.

7. Dunkin H.H. Ore dressing development in Australia. Chemical Engineering and Mining Review, 1957. N 7.

8. Spenser R.V. US patent 2. 875. 898, 3. 3. 59.

9. Woodcock I.G. Ore dressing development in Australia. Chemical Engineering and Mining Review, 1960. N 7.

10. York W.H. Commonwealth of Australia. Patent Specification. 12. 1. 231. 070,3.11.60.

11. Helfricht R. Konstruktive Ausbilding von Facherrinen und einige Be-trachtungen zu den wichtigsten Einflu (go en bei Facherrinnen Berga-kademie). 1966. Bd. 18, N6.

12. Cannon H.B., Trubeau O.H. US patent 2. 766. 882,16.10. 56.

13. Fiberglass spirals, cone concentrator gain in heavy mineralsfield. Engineering and Mining journal. 1965. N 4.

14. Helfricht R. Ein Beitrag zur Dichtesortierung feiner Korningen in Facherrinnen. Freiberger Forschungshefte. 1966. P. 383.

15. Reichert E. Commonwealth of Australia. Patent Specification. 121. 247. 676, 22. 10. 63.

16. А.с. 173145 (СССР). Аппарат для разделения зернистых смесей / Бе-логай П.Д. и др. 1965.

17. Фоменко Т.Г. Гравитационные процессы обогащения полезных ископаемых. М.: Недра, 1966. С. 327.

18. Шохин В.Н., Лопатин А.Г. Гравитационные методы обогащения. М.: Недра, 1993. С. 346.

19. Волков В.Г., Елшин И.М., Харин А.И., Хрусталев М.И. Обогащение и фракционирование природных песков для бетона гидравлическим способом. М.: Стройиздат, 1964. С. 163.

20. Михальченко М.Г., Беспалов В.Д., Гуревич В.Г. Фракционирование и обогащение строительных песков. М.: Госстройиздат, 1963. С. 87.

21. Барский М.Д., Ревнивцев В.И., Соколкин Ю.В. Гравитационная классификация зернистых материалов. М.: Недра, 1974. С. 279.

22. Барский М.Д. Исследование оптимальных режимов работы воздушного шахтного классификатора // Изв. вузов. Горный журнал, 1964, № 6. С. 145.

23. Patent 537643 (Austria). Wet concentrator / Mills. J. 1980.

24. Patent 4529508 (USA). Hydraulic concentrator / Edward. J. 1984.

25. Schubert H. Aufbereitung festev mineralischer Rohstoffe. Leipzig, 1986. В. II, S. 120.

26. Цибровский Я. Процессы химической технологии. М.: Госхимиздат, 1958. С. 278.

27. А. с. 1653234 (СССР). Устройство для классификации зернистых материалов / B.C. Стрижко, В.Ф. Журавлев, Д.В. Тарасов и В.Ф.Синюшин.; 1989.

28. А. с. 1653233 (СССР). Концентратор / B.C. Стрижко, В.Ф. Журавлев, В.И. Журавлев, Д.В. Тарасов и В.Ф. Синюшин.; 1989.

29. А. с. 1653232 (СССР). Концентратор / B.C. Стрижко, В.Ф. Журавлев, В.И. Журавлев, Л.В. Тарасов и А.В. Кишнев.; 1989.

30. А. с. 1653224 (СССР). Концентратор МИСиС / B.C. Стрижко, В.Ф.Журавлев, В.И. Журавлев, Д.В. Тарасов и В.Ф. Синюшин.; 1989.

31. А. с. № 1601867 (СССР). Устройство для классификации зернистых материалов / B.C. Стрижко, В.Ф. Журавлев, В.И. Журавлев, С.Б. Егоров и Д.Ю. Романов.; 1985.

32. А. с. 1653235 (СССР). Концентратор / B.C. Стрижко, В.Ф. Журавлев, В.И. Журавлев, Д.В. Тарасов и А.В. Кишнев.; 1989.

33. Журавлев В.Ф. Теоретические основы и практика применения гравитационного поликаскадно-противоточного разделения минерального сырья: Автореф. дисс. канд. техн. наук. М.: 1992. С. 25.

34. Солоденко А.Б., Евдокимов С.И., Казимиров М.П. Обогащение россыпей золота. Владикавказ, ООО НПКП Мавр, 2001. 368 с.

35. Лопатин А.Г. Центробежное обогащение руд и песков. М.: Высшая школа, 1990. С. 235.

36. А.с. № 1513678 (СССР). Центробежный сепаратор / А.Г. Лопатин, А.М, Думов, С.М. Курочкин.

37. Бочаров В.А., Гуриков А.В., Гуриков В.В. Анализ процессов разделения золотосодержащих продуктов в концентраторах Knelson и Falcon SB // Обогащение руд. 2002. № 2. С. 17.

38. Губаревич В.Н. Исследование и создание феррогидростатических сепараторов для обогащения полезных ископаемых в ферромагнитной жидкости: Автореф. дисс. канд. техн. наук. М.: 1982. С. 22.

39. Кравченко Н.Д. Магнитогидростатическая сепарация отходов цветных металлов // Бюл ЦНИИцветмета. М. 1986. № 4. 54 с.

40. Андрее У.Ц. Магнитогидродинамическая сепарация зернистых смесей. М.: Недра, 1968. С. 72.

41. А.с. № 238471 (СССР). Магнитогидростатический сепаратор / А.И. Берлинский, Г.М. Бунин, В.И. Зеленов и др.; 1983.

42. А.с. № 385623 (СССР). Магнитогидростатический центробежный сепаратор / Н.М. Карнаухов, Г.Ф. Невструев; 1973.

43. А.с. № 1002008 (СССР). Магнитогидростатический способ разделения полезных ископаемых / О.Н. Тихонов, С.А. Гладков и др.; 1983.

44. А.с. № 862986 (СССР). Способ магнитогидростатической сепарации / В.Н. Губаревич, Ю.М. Гарин, Л.С. Зарубин и др.; 1981.

45. Кизевальтер Б.В. Теоретические основы гравитационных процессов обогащения. М.: Недра, 1979. 347 с.

46. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика сплошных сред. М.: Гостех-издат, 1953. 788 с.

47. Протодьяконов И.О., Люблинская И.Е., Рыжков А.Е. Гидродинамика и массообмен в дисперсных системах жидкость твердое тело. Л.: Химия, 1987. 336 с.

48. Ламб Г. Гидродинамика. М.: Гостехиздат, 1947. 928 с.

49. Лойцянский Л.Г. Ламинарный пограничный слой. М.: Физматиздат, 1962. 479 с.

50. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1969. 742 с.

51. Максимов Р.Н., Евдокимов С.И., Солоденко А.Б. Влияние стенки на движение частицы в канале гидросепаратора. Сев.-Кавк. гос. технол. ун-т. Владикавказ, Деп. в ВИНИТИ, 08.01.97, № 42-В97.

52. Лященко П.В. Гравитационные методы обогащения. М.: Гостехиздат, 1940. С. 358.

53. Пат. 2113906 (Российская Федерация) Гидравлический концентратор / Максимов Р.Н., Солоденко А.Б.; 1998.

54. Максимов Р.Н., Евдокимов С.И. Гидросепаратор для разделения минеральных смесей. Труды СКГТУ. Владикавказ, 1999. № 6. С. 66.

55. Барский Л.А., Козин В.З. Системный анализ в обогащении полезных ископаемых. М.: Недра, 1978. С. 486.

56. Чугаев P.P. Гидравлика. Л.: Энергия, 1971. С. 550.

57. Пат. 2080935 (Российская Федерация) Гидравлический концентратор / Солоденко А.Б., Сыса А.Б., Евдокимов С.И., Максимов Р.Н.; 1997.

58. Максимов Р.Н., Солоденко А.Б., Хутуев Т.Ю. Исследования и расчеты по созданию гидро- и магнитных сепараторов. Труды СКГТУ. Владикавказ, 1995. № 1. С. 66.

59. Максимов Р.Н., Евдокимов С.И. Вибрационное грохочение в процессах гидросепарации. Сев.-Кавк. гос. технол. ун-т. Владикавказ, Деп. в ВИНИТИ, 19.12.97, № 3713-1397.

60. Айрапетов Э.Л., Биргер И.А., Вейц В.Л. и др. Вибрации в технике. Справочник. М.: Машиностроение, 1980. Т. 3. С. 544.

61. Блехман И.И., Хайнман В.Я. О теории вибрационного разделения сыпучих смесей. Изв. АН СССР: Механика, 1965, № 5. С. 21.

62. Блехман И.И., Джанелидзе Г.Ю. Вибрационное перемещение. М.: Наука, 1964. С. 410.

63. Максимов Р.Н. Противоточный концентратор с винтовым потоком пульпы. Труды XXXI Уральского семинара. Уральское отделение РАН. Механика и процессы управления. Екатеринбург, 2001. С. 278.

64. Максимов Р.Н., Бдайциев П.Э. Разработка конструкции концентратора с винтовым потоком пульпы. Сборник научных трудов аспирантов. Владикавказ, 2001. С. 90.

65. Пат. 2164816 (Российская Федерация) Концентратор / Максимов Р.Н., Солоденко А.Б., Евдокимов С.И.; 2001.

66. Максимов Р.Н., Евдокимов С.И. Исследование процесса разделения минеральной смеси в винтовом потоке. Труды СКГТУ. Владикавказ, 2000. №7. С. 107.

67. Пат. 2182520 (Российская Федерация) Центробежно-гравитационный сепаратор / Максимов Р.Н.; 2002.

68. Максимов Р.Н. Определение параметров конструкции центробежно-гравитационного сепаратора. Труды Международного форума попроблемам науки, техники и образования / Под ред.В.П. Савиных, В.В. Вишневского. М.: Академия наук о Земле, 2001. Т.2, С. 53.

69. Максимов Р.Н. Центробежно-гравитационный сепаратор со спиральной камерой разделения. Труды СКГТУ. Владикавказ, 2002. № 9. С. 44.

70. Максимов Р.Н. Применение вибраций при разделении минеральных смесей в гидросепараторе. Труды Международного научного симпозиума Механизмы и машины ударного, периодического и вибрационного действия. Орел, Орел ГТУ, 2000. С. 178.

71. Пономарев К.К. Составление дифференциальных уравнений. М.: Высшая школа, 1973. С. 49.

72. Бабушка И., Битасек Э., Прагер М. Численные процессы решения дифференциальных уравнений. М.: Мир, 1969. С. 56.

73. Терсков Г.Д. Движение материала на транспорте с гармоническими продольными колебаниями // Вестник инженеров и техников, 1940. № 10. С. 32.

74. Гончаревич И.Ф. Динамика вибрационного транспортирования. М.: Наука, 1972. С. 135.

75. Светлицкий В.А., Стасенко И.В. Сборник задач по теории колебаний. М.: Высшая школа, 1973. С. 74.

76. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле. М.: Физматгиз, 1959. С. 152.

77. Крагельский И.В., Виноградова И.Э. Коэффициенты трения. Справочное пособие. М.: Машгиз, 1962. С. 65.

78. Пат. 2189280 (Российская Федерация) Центробежно-вибрационный сепаратор / Максимов Р.Н.; 2002.

79. Максимов Р.Н. Создание подвижного слоя в пристенной области центробежного сепаратора // Горный информационно-аналитический бюллетень М.: МГГУ, 2001. № 11. С. 204.

80. Максимов Р.Н. Центробежно-вибрационный сепаратор. Изв. вузов. Горный журнал. Екатеринбург, Уральская горно-геологическая академия, 2002. № 5. С. 86.

81. Максимов Р.Н. Центробежно-вибрационный сепаратор с пульсирующим слоем концентрата. Труды СКГТУ. Владикавказ, 2002, № 9.С. 42.

82. Гуляхин Е.В., Солоденко А.Б., Бочкарев Г.Р. Сепарация минерального сырья в псевдоутяжеленных средах. Новосибирск. Наука, 1984. С. 140.

83. Берковский Б.М., Медведев В.Ф., Краков М.С. Магнитные жидкости. М.: Химия, 1989. С. 238.

84. Вислович А.Н. Геологические характеристики феррожидкостей на ньютоновской основе / В кн.: Гидродинамика и теплофизика магнитных жидкостей. Саласпилс, 1980. С. 97.

85. Войсовский С.В. Магнетизм. М.: Наука, 1971. С. 382.

86. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. М.: Наука, 1965. С. 847.

87. Кравченко Н.Д., Кармазин В.И. Магнитная сепарация отходов цветных металлов. М.: Металлургия, 1986. С. 81.

88. Шульман З.П., Кардоновский В.И., Демчук С.А., Прохоров И.В. Всесоюзный симпозиум по гидродинамике и теплофизике магнитных жидкостей. Саласпилс. ИФ АН Латв.ССР, 1980. С. 183.

89. Богатырев Г.П., Гилев В.Г. Геологические свойства магнитных жидкостей: Тез. докл. III Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям. Плес, 1983. С. 30.

90. Майоров М.М. Измерение вязкости феррожидкостей в магнитном поле // Магнитная гидродинамика, 1980. N 4. С. 11.

91. Вислович А.Н. Геологические характеристики феррожидкостей наньютоновской основе / В кн.: Гидродинамика и теплофизика магнитных жидкостей. Саласпилс, 1980. С. 97.

92. Максимов Р.Н., Евдокимов С.И., Солоденко А.Б., Хутуев Т.Ю. Получение годрозоля закиси-окиси железа для синтеза магнитной жидкости // Изв. вузов. Цветная металлургия, 1995. N 3. С. 22.

93. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. Л.: Химия, 1974. С. 352.

94. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. М.: Химия, 1988. С. 255.

95. Адамсон А. Физическая химия поверхностей. М.: Мир, 1979. С. 195.

96. Амелин А.Г. Теоретические основы образования тумана при конденсации пара. М.: Химия, 1966. С. 325.

97. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1966. С. 512.

98. Максимов Р.Н., Евдокимов С.И. Примеры расчета гидродинамики гетерокоагуляции и практика колонной флотации. Научно-техническая конференция СКГТУ. Владикавказ, 1998. С. 49.

99. Максимов Р.Н., Евдокимов С.И. Эффект паров воды при пенной флотации. Сев.-Кавк. гос. технол. ун-т. Владикавказ, Деп. в ВИНИТИ, 19.03.99, № 856-В99.

100. Максимов Р.Н., Евдокимов С.И. Устойчивость пен при тепловом кондиционировании фаз флотационной системы. Труды СКГТУ. Владикавказ, 1998. № 4. С. 94.

101. Максимов Р.Н., Евдокимов С.И. Флотация золотосодержащих шлихов. Сев.-Кавк. гос. технол. ун-т. Владикавказ, Деп. в ВИНИТИ, 03.11.99, №3275-В99.

102. Ю2.Кройт Г.Р. Наука о коллоидах. М.: Изд-во иностранной литературы, 1955. С. 538.

103. ЮЗ.Новоженов В.М. Разложение двухкальциевого силиката при выщелачивании нефелиновых спеков // Изв. вузов. Цветная металлургия, 1991. №3. С. 54.

104. Кондратов А.П., Шестопалов Е.В. Основы физического эксперимента и математическая обработка результатов измерений. М.: Наука, 1977. С. 86.

105. Максимов Р.Н., Евдокимов С.И. Устойчивость неводных золей закиси-окиси железа. Труды СКГТУ. Владикавказ, 1998. № 4. С. 88.

106. Максимов Р.Н., Евдокимов С.И., Солоденко А.Б., Хутуев Т.Ю. Получение годрозоля закиси-окиси железа для синтеза магнитной жидкости. Изв. вузов. Цветная металлургия, 1995. № 3. С. 22.

107. Кисилев П.Г. Гидравлика. Основы механики жидкости. М.: Госэнер-гоиздат, 1963. С. 29.

108. Андрее У.Ц. Магнитогидродинамическая сепарация зернистых смесей. М.: Недра, 1968. С. 72.

109. Солоденко А.Б. Научные основы создания техники и технологии для обогащения минерального сырья в ферромагнитных коллоидах: Автореф. дисс. докт. техн. наук М.: МИСиС, 1992. С. 53.

110. ПО.Берковский Б.М., Медведев В.Ф., Краков М.С. Магнитные жидкости. М.: Химия, 1989. С. 238

111. Солоденко А.Б., Рабинович C.J1. Исследование коэффициента сопротивления движению тел в магнитных жидкостях // Изв. вузов. Цветная металлургия, 1990, N 1. С. 13.

112. Максимов Р.Н. Обогащение золотосодержащих шлихов магнито -гравитационным способом. Монография. Сев.-Кавк. гос. технол. унт. Владикавказ, Деп. в ВИНИТИ, 02.08.00, № 2155-В00.

113. Максимов Р.Н., Солоденко А.Б., Хутуев Т.Ю. Основные результаты исследований и разработок в области сепарации минералов в ферромагнитных коллоидах. Сев.-Кавк. гос. технол. ун-т. Владикавказ, Деп. в ВИНИТИ, 24.05.95, № 1465-В95.

114. Казимиров М.П., Солоденко А.Б., Дюнов В.А. Магнитные и магни-тожидкостные сепараторы для обогащения золотосодержащих шлихов. Сев.-Кавк. гос технол. ун-т. Владикавказ, Деп. в ВИНИТИ, 26.03.01, №742-В2001.

115. Богданова О.С., Олевский В.А. Справочник по обогащению руд. Подготовительные процессы. М.: Недра, 1982. С. 366.

116. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1973. С. 225.

117. Максимов Р.Н., Хутуев Т.Ю., Солоденко А.Б. Физико-технологические особенности разделительных сред магнитожидко-стных сепараторов // Изв. вузов. Цветная металлургия, 1995. № 1. С. 8.

118. Адлер Ю.Н. Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование промышленных экспериментов. М.: Металлургия, 1974. С. 25.

119. Пат. 2190480 (Российская Федерация) Магнитогидростатический центробежный сепаратор / Максимов Р.Н., Солоденко А.Б.; 2002.

120. Максимов Р.Н. Разработка конструкции магнитогидростатического центробежного сепаратора. Труды СКГМИ (ГТУ). Владикавказ, 2003. № 10. С. 61.

121. Максимов Р.Н. Центробежный магнитожидкостный сепаратор. Труды "XXII Российской школы по проблемам науки и технологий". Екатеринбург, Уральское отделение РАН, 2002. С. 103.

122. Максимов Р.Н. Магнитогидростатический центробежно-вибрационный сепаратор. Сб. докладов. Международная научно-техническая конференция "Чтения памяти В.Р. Кубачека". Екатеринбург, УГГА. 2002. С. 80.

123. Максимов Р.Н., Солоденко А.Б., Хутуев Т.Ю. Новое оборудование для обогащения шлихов на полигоне. Сб. докл. "50 лет Победы", Владикавказ, 1995. С. 3.

124. Максимов Р.Н., Голик В.И. Новые аппараты для переработки мелкофракционных хвостов обогащения // Ежемесячный научно-технический журнал. М.: Цветная металлургия, 2004. №2. С. 25.

125. Максимов Р.Н., Голик В.И. Аппараты фракционирования и гравитационного обогащения металлосодержащих хвостов // Горный информационно-аналитический бюллетень М.: МГГУ, 2004. № 12. С. 102.

126. Варсанофьев В.Д. Вибрационные бункерные установки на горных предприятиях. М.: Недра, 1984. С. 54.

127. Быховский И.И. Основы теории вибрационной техники М.: Машиностроение, 1969. С. 63.

128. Пономарев С.Д., Бидерман B.JL, Лихарев К.К. и др. Расчет на прочность в машиностроении. М.: Машгиз. Т. 3. 1959. С. 39.

129. Гончаревич И.Ф., Докукин А.В. Динамика горных машин с упругими связями. М.: Наука, 1975. С. 38.

130. Вибрации в технике. М.: Машиностроение, Т. 3. 1978. С. 256.

131. Гончаревич И.Ф., Сергеев П.Л. Вибрационные машины в строительстве. М.: Машгиз, 1963. С. 36.

132. Решение системы дифференциальных уравнений UNIT Simula;1.TERFACE$N + ,E + ,F +} TYPE RealType = extended;

133. CONST Array Size = (2 * Max Int) div Size Of (Real Type); TYPE Array Type = array 1. Array Size. of Real Type ;

134. Tout : Real Type; H : Real Type;var work);1.PLEMENTATION

135. FUNCTION Amax 1 (x, у : Real Type ): Real Type; BEGINif x > у then Amax 1 : = x else Amax 1 : = у1. END;

136. Метод Рунге Кутга - Фельберга 4 . 5 - го порядка } PROCEDURE RKF 45 (F : Proc Type ; NEQN : integer; var Y; var T : Real

137. Type; Tout: Real var Rel Err: Real Type ; AbsErr: Real Type ; var Iflag: integer; var Work, IworkI);1. VAR

138. Y : Array Type absolute YI; YP : Arrey Type absolute YPI; H: Real Type absolute HI; F1 : Array Type absolute F1I; F2 : Array Type absolute F2I; F3 : Array Typo absolute F3I; F4 : Array Type absolute F4I; F5 : Array Type absolute F5I;

139. Save RE : Real Type absolute Save REI; Save AE : Real Type absolute Save AEi; NFE : integer absolute NFEI; KOP: integer absolute KOPI; Init; integer absolute InitI; J flag : integer absolute Jflagl; Kflag : integer absolute KflagI; CONST

140. REMin= IE -12; Max NFE = 30000 ;1. VAR

141. F5 к.: = Y [к] + СН * YP [к]; F (Т + СН, F5 , F1); СН : = 3 * Н / 32 ; for к : = 1 to NEQN do

142. F5 к. : Y [к] I СН * (YP [к] f 3 * Ft fk]); F(T + 3*H/8,F5,F2); CH: = H/2197; for к : = 1 to NEQN do

143. F5 k.: = Y [k] + CH * (1932 * YP [k] + (7296 * F2 [k] -7200 * F1 [k])); F (T + 12 * Н / 13 , F5 , F3 ); CH: = H/4104; for к : = 1 to NEQN do

144. Tol: = Rel Err * ABS (Y k.) + Abs Err; if To I 0 then begin

145. Toln: = Tol; YPK : = ABS (Y kj); if YPK *H*H*H*H*H>Tol then H : = EXP (0.2 * LN ( Tol / YPK))end end; 'if TolN <= 0 then H : = 0;

146. H : = Amax 1 (H, U26 * Amax 1 (ABS (T), ABS (DT))); if Iflag < 0 then Jflag : = 2 else Jflag : = 2 ; 80: if DT > 0 then H: = ABS (H) else H: = - ABS (H); if ABS (H) >= 2 * ABS (DT) then inc(KOP); if KOP >= 100 then begin

147. DT: = Tout Т; if ABS ( DT) < ABS ( H) then begin1. H : = DT; Output: = trueend elseif ABS (DT) < 2 * ABS (H) then H : = dt / 2 ; 200: ifNFE> Max NFE then begin1.lag : = 4; Kllag : = 4 ; exitend;

148. FENL (F , NEQN, Y, T, H, YP, F1, F2 , F3 , F4 , F5 , F1 ); NFE : = NFE + 5 ; EEOET:=0; for к : = 1 to NEQN do begin

149. ET : ABS ( V kj) I ABS (11 [k.) l AE; ' if ET <= 0 then begin1.lag : = 5 ; exitend;

150. EE : = ABS ((- 2090 * YP k. + (21970 * F3 [k] 15048 * F4 [k])) + * V7 [к] 27Ы0 * F5 [k])); EEOET: = Amaxl (EEOET, EE / ET);end;

151. Est Tol: = ABS (H) ♦ EEOET * Scale / 52440; if Est Tol > 1 then begin

152. RKFS (F , NEQN, Y, T, Tout, Rel Err, Abs Err, lilag, w IJ, w [klm., w [kl], w |i-.2], w [k3], w [k4], w [k5], w [k6], w [k6 -i- 1], I work [1J, lwork [2], Iwork [3], Iwork [4], Iwork [5]) END { RKF 45 } ;

153. PROCEDURE Runge (F ; Proc Type; NEQN: integer; v;tr YT;var T: Real Type;

154. Tout: Real Type; H: Real Type; var work);1. VARw : Array 1 . 3 ,1 . ArraySize div 3 . of Real Type absolute Worl Y : Array Type absolute YI; к: integer; DT : Real Type ; CONST

155. EPS: Real Type = 0; BEGIN {Runge}if { NEQN <= 0) or (H = 0) then halt;if EPS = 0 then begin1. EPS : = 1;while 1 + EPS / 2 о 1 do EPS : = EPS / 2 ; EPS: = 20* EPSend; repeat

156. W 1 , k.: = W [1 , k] + 2 * W [3 , k]; W [2 , k]: = Y [к] + H * W [3 , k] / 2 ;end;

157. F (T + H / 2 , W 2., W [3]); for к : = 1 to NEQN do begin

158. W 1, k.: = W [1 , k] + 2 * W [3 , k]; W [2, k]: = Y [к] + H * W [3 , k];end;

159. F (T + H, W 2., W [3]); for к: = to NEQN do

160. Y kj : Y [к. I ll*(W[l ,kj l W[3,k])/6; T: = T + Huntil T = Tout END; { Runge } END. {Simula}

161. Расчет эффективной плотности

162. UNIT SplintUN INTERFACE { $ N + + }1. TYPE

163. Real Type = extended; Real Type Array =array 1. ( 2 * Max Int) div Size Of (Real Type ) . of Real Type;

164. PROCEDURE Spline ( N : word ; var XI, Yl, U1, CJ, DI) ;

165. FUNCTION Seval (N : word: var U: Real Type; var XI, YI, BI, CI, DI): Re*1. Type j

166. PLEMENTATION PROCEDURE Spline (N; word: var XI, YI, BI, CI, DI); VAR

167. X: Real Type Array absolute XI; Y: Real Type Array absolute YT; В : Real Type Array absolute BI; С: Real Type Array absolute CI; D: Real Type Array absolute DI; ib,и i" • integer; T: Real Type; BEGIN (Spline}if N <2 then exit; if N о 2 then begin

168. D 1.: = X 2. X [1]; C[2]:-(Y[2]-Y[1])/D[1);for i ; = 2 to N -1 do begin

169. Uij:-XLi i IJ-XliJ; В 1.: 2 * (D [i -1. + D [i]); С [i + 1]: = (Y [i + 1] - Y [i]) / D [i]; Cfi3: = C[i + l]-C[i];end; Bl.:--D[l];

170. П fN.: D fN 1}; C1.:»0; С N]: = 0;ifN = 2then begin

171. B1.: = (Y2.-Y[1])/(X[2]-X[1]);1. Cl.: 0;1. D1.: = 0;1. B2.:=B1.;1. C2.: = 0;1. D2.: = 0;endelse begin

172. С 1.: = С 3. / (X [4] X [2]) - С [2] / ( X [3] - X [1]); C[N]: = C[N-l]/(X[N]-X[N-2])-C[N-2]/ (X[N -1] - X [N - 3]);

173. С 1. : = С 1. * SQR (D [1]) / (X [4] X [1]); C[N]: = -C[N]*SQR(D[N-1] /(X [N] - X [N- 3]); end; lor i : - 2 lo N do begin

174. T : = D i -1. /В [i -1]; В 1.: = B [i] T * D [i -1]; С [i]: = C [i] - T * С [i -1];end;1. С N.: = С [N] / В [N];1. Jul ib I lo N -1 do

175. CN-ib.: = (C[N-ib]-D[N-ib]*C[N-ib + l])/B[N-ib]; B[N] : = (Y[N]-Y[N-1])/D[N-1] + D[N-1] * (C [N-1] + 2 * С [N]); for i : = 1 to N -1 do begin

176. B1.: = (Yi + l.-Y[i])/D[i]-D[i]*(C[I+l] + 2*r m):

177. D1.: = (Ci+l.-e[i])/D[i]; С [i] : = 3 *C[i];end;

178. С n.: = 3 * С [n]; D [N] : = D[N -1];end;

179. END ; { Spline } FUNCTION Seval ( N : word ; var U : Real Type ; var XI, YI, BI, CI, DI) : Real Type; VAR

180. X : Real type Array absolute XI;

181. Seval : Y ij + L>x + ( В [ij I Dx * ((J [ij + DX + D [ij)); END; { Seval}

182. Построение траектории движения частиц в МЖ-сепараторе

183. PROGRAM TRK5; {$ N +, Е + , F+ }

184. Uses CRT, Simula, graph, SPLINTU; N CONST NEQN = 4; G = 9.81; P = 3.14 ; VAR

185. D1 , ROl , R02 , R03 , NU , Ksopr, Si, Alfa, VI , ECC : Real Type;1. CONST

186. YO: arrey 1,. 8. of Real Type = (0,0.008,0.016, 0.024, 0.025,0.027, 0.029,0.034);

187. R030 : arrey 1.8. of Real Type = (3400,4000,5000,7000,7500,8800, 10600,11750);

188. PROCEDURE ORB (T : Real Type ; var Yl, YPI);1. VAR

189. Y : Array 1 .NEQN. of Real Type absolute YI; YP : Army [1.NRQN] of К col Type absolute YPI ; i : integer;

190. Расчет эффективной плотности (R03 = F (Y 2.)} if у [2] < 0 then begin у [2]: = 0; у [4]: = 0; end ; if у [2] <0.034 then

191. R03 : = Seval (8, Y 2., YO, R030, BO, CO, DO) else ro3; = 11750;if у 2. > 0.05 then bigin у [2]: = 0.05 ; у [4]: = 0 : end; {Расчет силы сопротивления :} for i : = 1 to 2 do begin

192. Array 1.2. of Real Type ; Arrey [1.8] of Real Type; Array [1.NEQN] of Real Type;1. BIGIN1'supr ij ; 0.115 * Ksopr * SQR(1 + 9 / SQR"l(Re 1.)) * K.02 * D.l * D * ABS (Y [i + 2.) * Y [i + 2]else

193. Fsopr 1.: = 0.115 * Ksopr * R02 * D1 * D1 * ABS (Y i + 2.) * Y [i + 2 jend;

194. VI: = P * D1 * D1 * D1 / 6 ; { Расчет ирашх частей ирошиодиых :} YP 1. : = Y 3.; YP [2] : = Y [4];

195. YP 3.: = (VI * G * (ROl R02) * SIN (Alfa) - Fsopr 1. / (VI * (ROl -Si * R02));

196. YP 4.: = (VI * G * (ROl R02) * COS (Alfa) - (R03 - R02)) - Fsopr [2 )/(VI * (ROl + Si * R02));1. END;1.BEL 10; VAR

197. Y : Array 1 .NEQN. of Real Type ;

198. Work : Array 1.6 * NEQN + 3. of Real Type ;t, Tout, Rel Err, Abs Err, TFinal, TPrint, r2 , s2 , Max D1, Min D1 , Max ROl, Min ROl , Max Alfa, Min Alfa, YY ch A2 A11 Work

199. N,k,Iflag,ii,kk,l, kl, ik, jj, mm Xs, Ys, ts, В , С, D ti.igr Driver gr Mode Err Code ss1. Begin

200. Spline (8 , YO, R030, BO, CO, DO); textcolor (15); textbackground (3); High Video ; Clr Scr; { Ввод исходных данных с экрана : )writeln (' Определить изменяющийся параметр : ');1. Real Туре; : char;

201. Array 1. 10,1.530. of word; : Array [1—10] of word; : Array of integer;integer;

202. Rel Err : = IE 9 ; AbsErr: = 0;1. lag : — 1 ;1. Y 1.: = 0 ; Y2.: = YY;

203. Y 3.: = 0 ; Y[4]: = 0; Tout: = 0.01;

204. Xs 1. : = Y 1.; Ysi.: = Y[2]; ts = [i]:=t;end;

205. Открытие графического режима : } gr Driver: = Detect;1.it Graph (gr Driver, gr Mode,' D : \ TP '); Err Code : = Graph Result; i I'tin Code у OK. then1. BEGIN

206. На всех продуктах достигнуто высокое извлечение .золота, удовлетворяющее "Заказчика" •I

207. Комелекс "Шлих-4" введен в постоянную эксплуатацию в условиях ШОФ с/а Молярная".• • •

208. Заказчик" не имеет претензий к "Исполнителю" От ТОО "Геос" СКГТУ: Доцент, к.т.н. иттг~—Евдокимов С.И.

209. Аспирант / / Максимов Р.Н.

210. От артели старателей "Лол^эная!^ Зам.председателя с/а г^^1^£1^^Белоглазов С.И*ь артелиVюлярнаяjwrnxm а.а. 1996 г.1. АКТ ВДРЕНИЯ

211. КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДРАГОЦЕННЫМ МЕТАЛЛАМ И ДРАГОЦЕННЫМ КАМНЯМ

212. АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО АРТЕЛЬ СТАРАТЕЛЕЙ *ЧУКОТКА'

213. Лярве; 66662} п. Комсомольский Шуйского р-и* Чукотского АО, тел. <-ЗВ,Э-МЛечепшЙ счл 2431091 Псюкском филиале Комбанка 'МАКСОЦБАНК* г. Пвмк МФО 182177 корр. с*(вт. 700161985.ш1.Wjim,1. Ha №от / /1. АКТприема -передачи сепарационного комплекса "Шлих -2"

214. Гидросепаратор испытывался на серых шлихахелошгона. и отвальных хвостах ШОФ. В первом случае при степени сокращения 8-12 раз в одной операции извлечение свободного золота составило 99%. Содержание Аи в концентратах 3 - 4 %.

215. Из 1 тонны хвостов ШОФ на гидросепараторе было выделено около 10 гр. золота.

216. Результаты испытаний оценены положительно. Притензий к оборудованию у "Заказчика" нет. Все аппараты комплекса "Шлих-2" приняты артелью в постоянную эксплуатацию.

217. Председатель правления АОЗТ а/с "Чукотка"

218. Гл. инженер а/с "Чукот, Профессор СКГТУ Аспирант СКГТУ

219. JL И. Шшнский. В. ЕГушко А. Б. Солоденко Р. К Максимовпромышленных испытаний и кед рения сепарационного комплеков "Шлих-а".23 июля 1996г. Усть-Оич ук

220. Нестоящий акт составлен в том, что о 13 по 22июля о. г. на Ш04 о/аТеоргий" (п.Мой-Уруста) нроведены монтаж и наладка, а также промышленные цоиытвнш оборудование репарационного комплекоа Шлих-&« . .

221. Главный инженер о/аТеорти" ^«левВ.Е* • •

222. Гл. геолог артели • / Т^в^^^В'.Я'.

223. Рук. работ док.техн.наук СолоденкоА*Б.

224. Аопиранты-иополнители: МакоимовР*й.1. АКТ ■ *проныл ленных' испытания и бнедрения сепаратного комплекса Талих-Й*Iг. Свободный,Амурской обл. 13 сентября 1995г.

225. Директор АОЗТ ' а/с "Заря-1" Гл.инженер , Рук.работ . /

226. Разработчики ковдлекса"Щлкх-2"

227. Сорокин С. И. /(' '" " к Припутнев D.H.

228. Солоденко А. Б. ^ Хутуев Т.П.1. Р.Н.

229. Шякутгеология" ,Котенев 1995Г.1. Актприема выполненных'работ

230. Комиссия: (V fst. Jf- ииж. реденков А.В.

231. Установлены оптимальные концентрации -исходных растворов, скорость, последовательность и интенсивность их смешения, что обеспечивает эффективную массовую кристаллизацию частиц коллоидной дисперсности и уменьшает эффект изотершческой перегонки.

232. Испытания проводились на серых шлихах.получаемых на полигоне гидравлического и бочечного промприборов весом 30-60 кг содержащие 0,8-1,0 процента золота),а также на хвостах pv-' чной доводки на важгерде серых шлихов,содержащих 0,1-0,2 процента золота

233. Данные выводы и соображения необходимо будет учесть бдальнейшей работе предприятия

234. Во время испытаний на оборудовании комплекса выделено 1,2 кг. золота в виде чистого металла

235. Оборудование после испытания оставлено в пункте доводки производственного участка ,где хранится и эксплуатируется при доводке шлихов .обученными работниками артели.

236. Серьёзных претензий к оборудованию комплекса "ШлйзС-й" нет.1. К. М. Гуцукаев.

237. Директор |TQC>'^c "Дендрит" Kty^

238. Комплекс включает гидрогрохот, трехканальный гидросепаратор, электропечь, двухстадиальныи магнитным сепаратор имагнитножидкостный сепаратор.

239. Испытания проводились на хвостовых продуктах доводочных операций промышленной добычи участка Красный. В результате переработки 12 кг продукта было получено 43 грамма золота и кондиционного концентрата

240. Результат оценен положительно. Оборудование принято к эксплуатации

241. Работе на аппаратах комплекса работники ассоциации обу-мены.

242. Претензий' к работе аппаратов заказчик не имеет.- ,1. Руководитель работ,доктортехнических наук1.E. Солодненко1. Аспиранты1. Р.Н.Максимов1. Т.Ю.Хутуев