Особенности дезинтеграции плотных глинистых агрегатов в промывочных машинах барабанного типа при добавлении обломочного материала

© А.И. Матвеев, Г.В. Ширман, 2013

УДК 622.23.05

А.И. Матвеев, Г.В. Ширман

ОСОБЕННОСТИ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ ПЛОТНЫХ ГЛИНИСТЫХ АГРЕГАТОВ В ПРОМЫВОЧНЫХ МАШИНАХ БАРАБАННОГО ТИПА ПРИ ДОБАВЛЕНИИ ОБЛОМОЧНОГО МАТЕРИАЛА

Описаны исследования по формированию и разрушению тинистых окатышей при шихтовке крупнообломочным материалом высокоглинистых песков в процессе дезинтеграции в промывочных барабанах различных конструкций. Ключевые слова: дезинтеграция, промывка, высокоглинистые пески, промывочный барабан, окатыши.

В настоящее время, для промывки полезных ископаемых зачастую применяют машины барабанного типа, обеспечивающие высокое качество дезинтеграции легко- и сред-непромывистых песков, но для высокоглинистых материалов эффективность резко снижается. В процессе промывки наблюдается формирование особоп-лотных глинистых агрегатов - прочных комков сферической формы — окатышей, которые выводят в галечные отвалы. За счет избыточных адгезионных свойств, не продезинтегрированные глинистые окатыши могут аккумулировать в себе часть полезного компонента, соответственно это сказывается на общий уровень потерь, также часть не продезинтегрированных комков, попадая на обогатительное оборудование, нарушает режим работы и может существенно снизить эффективность разделения минералов.

Природа формирования окатышей остается малоизученной и представляет научный и практический интерес, так как современные промывочные машины не могут обеспечить достаточный уровень размываемости глинистого материала.

В ходе проведенных исследований по динамике формирования глинистого окатыша в процессе промывки в глухом промывочном барабане были установлены три стадии - стадия набора веса, уплотнения, разрушения с образованием новых более мелких комков [1].

Одним из возможных вариантов эффективного разрушения высокоглинистых агрегатов является использование дополнительной загрузки крупнообломочного материала в процессе дезинтеграции. Нами изучалась степень влияния крупнообломочного материала в исходных песках в процессе промывки на поведение окатыша в глухом промывочном барабане.

Для определения динамики разрушения окатышей при введении дополнительных геоматериалов в процесс диспергирования исследовались воздушносухие глинистые комки, загружаемые в глухой барабан с галеч-но-глинистой смесью (глина — 70 %, галя кл. -5+2 мм — 30 %) с заданной влажностью 50 %, имитирующая промывочную среду с добавочными геоматериалами и без. В первом случае, в процесс промывки к комку был до-

Время нахождения комке в барабане, мин.

^^^без доп. геоматериалов Дополнительный щебень "^—Дополнительная гаги

Рис. 1. Динамика разрушения особоплотных глинистых агрегатов в промывочных аппаратах барабанного типа при введении в процесс дезинтеграции дополнительного обломочного материала

бавлен щебень (кл. -40+30 мм), во втором — галя с гладкими поверхностями (кл. -40+30 мм), а в третьем случае, комок дезинтегрировался без дополнительных пород, с интервалом 5 минут комки извлекались и взвешивались.

Эксперименты показали, что при добавлении щебня и гали наблюдается значительное сокращение набираемого исходным глинистым агрегатом, дополнительного материала на всех этапах нахождения окатыша в барабане, по сравнению с процессом дезинтеграции без введения дополнительного обломочного материала.

На стадии набора веса, комок, дезинтегрируемый без дополнительных материалов, накапливал на себе почти вдвое больше материала, чем комки, разрушаемые с введением в процесс промывки гали или щебня. На стадии разрушения, комки, дезинтегрируемые с добавочными породами

(щебень, галя), интенсивно теряли набранный материал и не представляли собой прочной композиции, тогда как комок, дезинтегрируемый без дополнительных материалов, оставался достаточно крепким и плотным глинистым агрегатом.

Результаты исследований приведены на рис. 1.

Экспериментально установлено, что при промывке высокоглинистых агрегатов в промывочных аппаратах барабанного типа, наличие гали и щебня существенно уменьшает набор веса на всех стадиях формирования окатыша.

Последующие исследования по определении динамики формирования и разрушения окатышей при условии шихтовки исходного материала обломочным материалом и при различных режимах дезинтеграции проводились на лабораторной модели промывочного барабана (рис. 2) состоящей

Рис. 2. Лабораторная модель промывочного барабана

из сетчатого барабана 1, привода 2, сборной ванны 3, сливного патрубка 4 и оросителя 5.

Методика проведения экспериментов заключалась в следующем: воздушно сухой комок загружался в барабан с галечноглинистой смесью (глина 50 %, галя -7+2 мм 50 %) при разных режимах промывки, с добавочными геоматериалами и без, с интервалом в 1 минуту комок извлекался и взвешивался. В первом случае, в процесс дезинтеграции к комку был добавлен щебень (-150+100 мм) в

равных долях, при выключенном оросителе и заполненной водой ванной, во втором, комок промывался также с дополнительными геоматериалами, но под воздействием высоконапорных струй, поданных с оросителя, и при постоянном удалении промытого материала через сливной патрубок, в третьей и четвертой серии опытов процесс дезинтеграции осуществлялся без дополнительных пород в режимах промывки, реализованных в первом и втором случаях.

Результаты дезинтеграции четырех наиболее характерных выбранных вариантов промывки приведены на рис. 3.

Наилучшим вариантом промывки высокоглинистого материала является промывка в водной среде (дезинтеграция в барабане, погруженном в ванну, заполненную водой), с добавкой обломочного материала при соотношении 1:1, где процесс в отличие от других вариантов промывки проходит без формирования глинистых окатышей.

еоо

500 400

2

§ 300 га

и

| 200 100 о

и

и Ц ц

ц

И 1

1 •1 1, N - ч 1.

1 'ч ч 1>м н и N Г! И

О 1 2 3 4 5 6 7 8 Э 10 и 22 13 14 15 16 17 1В 19 20 21 22 23 ¡4 25 26 27 23 29 30 31 32

Время промыэкИгМННч

— Ванна 2 31 юл не н а, круп ниоб л омоч нын м 31 ?рнал I »ваннаэаполенз

* -Ш- >Высоконапорные струн, крупнооблргиочный материал — ••Высоконэпорныб струн

Рис. 3. Динамика формирования и дезинтеграции особоплотных глинистых агрегатов в промывочных аппаратах барабанного типа в различных режимах промывки

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Матвеев А.И., Ширман Г.В. Динамика формирования глинистого окатыша в процессе дезинтеграции высокоглинистых песков в промывочном барабане.

Горный Информационно-Аналитический Бюллетень. №10. 2011- Москва: Издательство «Горная Книга», 2012. - С. 266—

268. ЕПЗ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Матвеев Андрей Иннокентьевич — доктор технических наук, заведующий лабораторией, Ширман Григорий Владимирович - старший инженер, shirman@inbox.ru, Институт горного дела Севера им. Н.В.Черского Сибирского отделения Российской академии наук.

- ОТДЕЛЬНЫЕ СТАТЬИ

ГОРНОГО ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО БЮЛЛЕТЕНЯ

ПОЧВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ

Семина Ирина Сергеевна — кандидат биологических наук, доцент,

semina.i@mail.ru,

Шипилова Ася Максимовна — старший преподаватель,

Сибирский государственный индустриальный университет,

Беланов Иван Петрович — кандидат биологических наук, младший научный сотрудник

Института почвоведения и агрохимии СО РАН.

Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2012. — № 12. — 36 с.— М.: Издательство «Горная книга».

На основании оценки почвенно-экологического состояния, было установлено, что формирование корнеобитаемого слоя из суглинистого материала значительно ускоряет процессы почвообразования, и уже в течение 20 лет нарушенные земли в районе исследования восстанавливаются и характеризуются хорошим почвенно-экологическим безопасным состоянием. При валовой схеме отвалообразования процессы почвообразования развиты очень слабо, и для улучшения почвенно-экологического состояния таких ландшафтов требуется проведение специальных мероприятий, улучшающих условия почвообразования

Ключевые слова: рекультивация, эмбриоземы, почвенно-экологическое состояние.

SOIL-ECOLOGICAL STATE OF TECHNOGENIC LANDSCAPES

Semina I.S., Shipilova A.M., Belanov I.P.

On the basis of pedogenic-ecological condition evaluation it was determined that the formation of a root-inhabited zone from loamy material accelerates the pedogenic process considerably and the disturbed soils have been rehabilitating on the territory of investigations for 20 years and they are characterized by the satisfactory pedogenic-ecological harmless condition. The pedogenic processes are worked out poorly under the gross scheme and the organization of some special activities improving the pedogenic process conditions are necessary for pedogenic-ecological amelioration.

Key words: contaminated soil remediation, embryo ground and pedogenic-ecological condition.