Экспериментальные исследования возможности обогащения различных минералов в аэродинамической трубе с псевдокипящей постелью

Д.М. Гаврильев, И.Ф. Лебедев

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗМОЖНОСТИ ОБОГАЩЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ МИНЕРАЛОВ В АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ТРУБЕ С ПСЕВДОКИПЯЩЕЙ ПОСТЕЛЬЮ

В результате проведенных экспериментальных исследований извлечения различных минералов в аэродинамической трубе с псевдокипящей постелью найдена область высокого извлечения минералов средней плотности (чугун) от 77 до 94%, в зависимости от скорости транспортирующего (7,3 м/с) и взвешивающего потока воздуха (5,2 м/с). При этом минералы средней плотности (чугунный скрап), накапливаются равномерным слоем по всей длине камеры, причем происходит распределение частиц (чугуна) по крупности, более крупные частички оседают в начале камеры разделения, а мелкие ближе к выходу хвостов. Ключевые слова: пневмосепарация, винтовой пневмосепаратор, сухое обогащение, воздушный поток, минералы различной плотности.

В последние годы геологами установлено широкое распространение россыпей эолового происхождения, которые образовались за счет концентрации свободного золота под действием ветровой эрозии. Это обстоятельство послужило причиной для постановки исследований поведения частиц свободного золота в воздушно-песчаном потоке и условий их концентрации.

В процессе изучения частиц золота сформированных в воздушно-песчаной и гидродинамической среде установлено, что частички золота эолового происхождения имеют специфическую, хорошо отличаемую форму от россыпного золота. На рис. 1 показаны частицы золота, претерпевшие обработку в воздушно-песчаном потоке.

В результате проведенных исследований установлено, что формирование утолщений по краям золотин происходит в ре-

ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2016. № 11. С. 150-157. © 2016. Д.М. Гаврильев, И.Ф. Лебедев.

УДК 662.7

зультате многочисленных столкновений с другими частицами в воздушно-песчаном потоке. Авторы работы утверждают, что золотины в воздушном потоке существенно отстают в своем перемещении от зерен песка, влекомых ветром [1]. Известно, что локальные концентрации металла в эоловых россыпях в несколько раз больше, чем в водно-аллювиальных или в прибреж-но-пляжевых условиях. Этот факт указывает на то, что имеются естественные предпосылки концентрации золота посредством управляемого воздушного потока, при котором можно достичь показателей качества, не уступающих гравитационным способам обогащения.

Отсюда следует, что если в природе существуют естественные концентрации золота, сформированные в результате деятельности ветров, то, следовательно, могут быть найдены технические устройства (пневматические установки), позволяющие эффективно обогащать золото и тяжелые минералы из россыпного материала.

В настоящее время существуют различные пневматические устройства для обогащения различных материалов. Пневматические методы обогащения в основной массе используются для обогащения легких материалов, в основном при обогащении углей. Известны пневматические отсадочные машины

Рис. 1. Частички золота, претерпевшие обработку воздушно-песчаным потоком

отечественного производства ПОМ-1; ПОМ-1М; ПОМ-2М; ПОМ-2А, концентрационные типа ОСП. Из иностранных машин можно выделить отсадочные машины Супер-Аэрофлой фирмы «Роберт энд Чагфер компани» (США). По принципу действия и конструктивному оформлению машины мало отличаются друг от друга. Пневматические отсадочные машины и концентрационные столы не используются для обогащения полезных компонентов средней и высокой плотности.

Из современных сепараторов которые сегодня продвигаются на рынок можно отметить «СЕПАИР» разработанный компанией «Гормашэкспорт» совместно с разработчиками ООО «Про-мобогащение» (Новокузнецк) работающий в режиме кипящего слоя по воздействием отсоса материалов с перфорированной поверхности движущего конвейера. Имеются некоторые примеры их использования не только для углей, но и для обогащения золота и руд цветных металлов, алмазов.

Общим недостатком имеющихся пневмосепараторов является ограниченность зоны разделения минералов и вследствие его низкая эффективность разделения по плотности [2].

Для поиска новых эффективных способов пневматической сепарации, были проведены экспериментальные исследования обогащения минералов средней и высокой плотности и разработаны несколько вариантов пневмосепараторов [3, 4].

Одним из вариантов пневмосепаратора является аэродинамическая труба с псевдокипящим слоем, принципиальная схема представлена на рис. 2.

Принцип работы заключается в следующем, через загрузочную воронку 2 подается исходная минеральная смесь, воздуш-

2

Рис. 2. Аэродинамическая труба с псевдокипящей постелью

ный поток нагнетается через патрубок 1 (транспортирующий несущий поток) в зону разделения, через патрубок 6 нагнетается воздушный поток, благодаря которому создается псевдо-кипящий слой 3 в зоне разделения, где происходит осаждение тяжелых частиц на постели 5, а легкие фракции выносятся через патрубок выхода хвостов 4.

При проведении исследований использовалась искусственная смесь, состоящая из кварцевого песка и в качестве имитатора минералов средней плотности, чугунный скрап.

Результаты проведенных исследований приведены в табл. 1—8, где подбирались условия разделения путем поиска рациональ-

Таблица 1

Извлечение минералов в зависимости от скорости воздушного потока

Скорость потока, м/с Минералы, г Продукт Выход Извлечение

верхн. нижн. песок чугун г % г %

конц 46,1 43,74 7,0 70,00

11,6 4,45 100 10 хв 59,3 56,26 3 30,00

Итого 105,4 100 10 100

Таблица 2

Извлечение минералов в зависимости от скорости воздушного потока

Скорость потока, м/с Минералы, г Продукт Выход Извлечение

верхн. нижн. песок чугун г % г %

9,4 4,45 100 10 конц 52,9 51,76 7,7 77,00

хв 49,3 48,24 2,3 23,00

Итого 102,2 100 10 100

Таблица 3

Извлечение минералов в зависимости от скорости воздушного потока

Скорость потока, м/с Минералы, г Продукт Выход Извлечение

верхн. нижн. песок чугун г % г %

конц 40,90 22,00 9 90,00

7,3 8 100 10 хв 59,10 1,69 1 10,00

Итого 100 10,00 10 100

Таблица 4

Извлечение минералов в зависимости от скорости воздушного потока

Скорость потока, м/с Минералы, г Продукт Выход Извлечение

верхн. нижн. песок чугун г % г %

7,3 11,3 87,1 9,4 конц 3,7 4,39 2 21,51

хв 80,5 95,61 7,3 78,49

Итого 84,2 100 9,3 100

Таблица 5

Извлечение минералов в зависимости от скорости воздушного потока

Скорость потока, м/с Минералы, г Продукт Выход Извлечение

верхн. нижн. песок чугун г % г %

13,6 5,2 75,1 9,2 конц 2,4 2,94 0,3 3,45

хв 79,2 97,06 8,4 96,55

Итого 81,6 100 8,7 100

Таблица 6

Извлечение минералов в зависимости от скорости воздушного потока

Скорость потока, м/с Минералы, г Продукт Выход Извлечение

верхн. нижн. песок чугун г % г %

7,3 5,2 66,4 8,6 конц 52,4 34,29 8,1 94,19

хв 100,4 65,71 0,5 5,81

Итого 152,8 100 8,6 100

Таблица 7

Извлечение минералов в зависимости от скорости воздушного потока

Скорость потока, м/с Минералы, г Продукт Выход Извлечение

верхн. нижн. песок чугун г % г %

конц 46,2 16,58 7,7 88,51

7,3 9,3 200 8,7 хв 232,5 83,42 1 11,49

Итого 278,7 100 8,7 100

Рис. 3. Сводная гистограмма извлечения минералов средней плотности в зависимости от скорости потока

Таблица 8

Извлечение минералов в зависимости от скорости воздушного потока

Скорость потока, м/с Минералы, г Продукт Выход Извлечение

верхн. нижн. песок чугун г % г %

7,3 7,5 320 8,7 конц 71,1 22,35 8,1 93,10

хв 247 77,65 0,6 6,90

Итого 318,1 100 8,7 100

ного режима работы пневмосепаратора: скорости транспортирующего потока (верхнего) и скорости взвешивающего потока воздуха (нижнего).

Сводная гистограмма проведенных исследований приведена на рис. 3. На рис. 4 показана установка в работе.

В результате проведенных опытов найдена область высокого извлечения минералов средней плотности (чугун) от 77 до

Рис. 4. Разделение чугуна в аэродинамической трубе с псевдокипящей постелью

94%, в зависимости от скорости транспортирующего (7,3 м/с) и взвешивающего потока воздуха (5,2 м/с) (рис. 3). При этом минералы средней плотности (чугунный скрап), накапливаются равномерным слоем по всей длине камеры, причем происходит распределение частиц (чугуна) по крупности, более крупные частички оседают в начале камеры разделения, а мелкие ближе к выходу хвостов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Филиппов В. Е., Никифорова З. С. Формирование россыпей золота при воздействии эоловых процессов. — Новосибирск: Изд-во Наука СО РАН, 1998. - 160 с.

2. Степаненко А. И. Инновации в сухом обогащении руд и нерудных материалов. Комплекс пневматической сепарации «Сепаир». — Иркутск: Изд-во ОАО «Иргиредмет», 2009. № 133. — С. 19—23.

3. Филиппов В. Е., Лебедев И. Ф., Матвеев А. И., Григорьев А. Н. Патент № 2194581. Винтовой пневмосепаратор. Ин-т горн. Дела Севера СО РАН. Заявл.11.01.01; Опубл. 20.12.02 // Изобретения. Полезные модели. —2002. —№ 35.

4. Матвеев А. И., Филиппов В. Е., Федоров Ф. М., Григорьев А. Н., Яковлев В. Б., Еремеева Н. Г., Слепцова Е. С., Гладышев А. М., Винокуров В. П. Патент № 2167005, 7 В 07 В 7/08. Пневмосепаратор. Ин-т горн. дела Севера СО РАН; заявл. 11.06.99; опубл. 20.05.2001 // Изобретения. Полезные модели. — 2001. — № 14. Ч. 2. — С. 346. EES

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Лебедев Иван Феликсович1 — кандидат технических наук, старший научный сотрудник, e-mail: ivleb@mail.ru, Гаврильев Дмитрий Макарович1 — старший инженер, 1 Институт горного дела Севера им. Н.В.Черского СО РАН).

Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2016. No. 11, pp. 150-157. D.M. Gavril'ev, I.F. Lebedev EXPERIMENTAL STUDIES OF POSSIBILITY OF CONCENTRATION OF DIFFERENT MINERALS IN WIND TUNNEL WITH FLUIDISED BED

As a result of experimental studies of the extraction of various minerals in the wind tunnel with a fluidised bed found an area of high mineral extraction medium density (iron) from 77 to 94%, depending on the conveying (7.3 m/s) and weighting of the flow of air speed (5.2 m/s). Herewith the mineral's average density (iron scrap) are accumulate evenly along the length of the chamber, and there is a distribution of particles (cast iron) on the particle size, larger particles are settle at the beginning the chamber separation, and smaller is closer to the release of tailings.

Key words: pneumoseparation, screw sifter, powder concentration, airflow, minerals of different densities.

UDC 662.7

AUTHORS

Lebedev I.F.1, Candidate of Technical Sciences, Senior Researcher, e-mail: ivleb@mail.ru, Gavril'ev D.M.1, Chief Engineer, 1 N.V. Chersky Institute of Mining of the North,

Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, 677980, Yakutsk, Russia.

REFERENCES

1. Filippov V. E., Nikiforova Z. S. Formirovanie rossypey zolotapri vozdeystvii eolovykh protsessov (The formation of gold placers under the influence of Aeolian processes), Novosibirsk, Izd-vo Nauka SO RAN, 1998, 160 p.

2. Stepanenko A. I. Innovatsii v sukhom obogashchenii rud i nerudnykh materialov. Kom-pleks pnevmaticheskoy separatsii «Sepair» (Innovation in dry milling of ores and non-metallic materials. The complex air separation «Sepair»), Irkutsk, Izd-vo OAO «Irgired-met», 2009, pp. 19-23.

3. Filippov V. E., Lebedev I. F., Matveev A. I., Grigor'ev A. N. PatentRU2194581, 20.12.02.

4. Matveev A. I., Filippov V. E., Fedorov F. M., Grigor'ev A. N., Yakovlev V. B., Ere-meeva N. G., Sleptsova E. S., Gladyshev A. M., Vinokurov V. P. Patent RU2167005, 7 V07 V7/08, 20.05.2001.

ОТДЕЛЬНЫЕ СТАТЬИ

ГОРНОГО ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО БЮЛЛЕТЕНЯ

БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА В СТРОИТЕЛЬСТВЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДА ЭКСПРЕСС МОНИТОРИНГА УСЛОВИЙ ТРУДА

Алибекова И.ВУ — аспирант, e-mail: lakks65@yandex.ru,

Лактионов К.С.1 — доктор биологических наук, доцент,

1 Орловский государственный аграрный университет им. Н.В. Парахина.

Проведен анализ травматизма и заболеваемости в строительной отрасли. Предложен новый метод экспресс мониторинга условий и безопасности труда, который основан на органолептической балльной оценке факторов условий труда с использованием 4 тестов. Исследования показали, что результаты предложенной методики отличаются от традиционной не более чем на 20%, а затраты на ее проведение минимальны. Мониторинг можно осуществлять многократно в течение года.

Ключевые слова: травматизм, заболеваемость, условия труда, метод экспресс мониторинга, мероприятия по охране труда.

THE SAFETY IN BUILDING AND DEVELOPMENT OF THE METHOD RAPID MONITORING OF WORKING CONDITIONS

Alibekova I.V}, Laktionov K.S.1, 1 Orel State Agrarian University name N.V. Parafina.

In this article the analysis of injury and illness in the construction industry. A new method for rapid monitoring of working conditions and occupational safety, based on a organoleptic of working conditions factors using 4 tests. One evaluates the harmful factors of production, the other - risk of injury, the third - personal protective equipment, the fourth - the effectiveness of labor protection in the organization. Diagnostician of parameters of working conditions - is the worker, which directly involved in it, and tracks all the features of the labor process Experts - workers with experience, master, head of production departments. Then calculated averages scores that correspond to the classes of working conditions and the consistency of the views of various experts. Studies have shown that the results of the proposed method differs from traditional by not more than 20%, and its implementation costs are minimal. Monitoring can be carried out several times during the year.

Key words: injuries, disease, working conditions, method of rapid monitoring, labor protection measures.