Исследования пылеобразования и разработка рекомендаций по пылеподавлению при работе центробежной мельницы ЦМВУ-800

УДК 551.345.3:552.578.1 С.М. Федосеев

ФАЗОВЫЙ СОСТАВ ПОРОВОЙ ВЛАГИ МЕРЗЛЫХ ГИДРАТОСОДЕРЖАЩИХ ГОРНЫХ ПОРОД

На основе экспериментальных данных сделана количественная оценка фазового состава поровой влаги в разных мерзлых гидратосодержащих горных породах. Ключевые слова: газовые гидраты, криолитозона, поровая влага, лед, незамерзшая вода.

Особый интерес при исследовании формирования мерзлых гидратосодержащих пород представляет знание фазового состава поровой влаги [1]. Фазовый состав поровой влаги в разных гидратосодержащих горных породах нами изучались на образцах доломитов с открытой пористостью Кпор= 0,1 (1); песчаников с

Кпор=0,22 (3) и песков с Кпор=0,33 (5).

Газовые гидраты в поровом пространстве образцов были наработаны при термобарических условиях образования в течение суток из пресной воды и природного газа Северо-Нельбинской ГКП. В состав газа входят СН4 - 70,6%, 1С2^С4 - 21,5% и 1,О2+^2+СО2 -7,9% (объ.). Для максимального водогазового контакта водо-насыщенность пор взята равной 0,6.

Содержание поровой влаги в разных фазах определено по объему гид-ратного газа при равновесных условиях (Т=274 К, Р=3,0 МПа) и неравновесных условиях (Т=263 К, Р=0,1 МПа). Расчет содержания поровой влаги в разных фазах в мерзлых гидратосодержащих породах произведен при допущении, что составы

гидрата в равновесных условиях и законсервированного внутри ледяного панциря постоянны и характеризуются наиболее вероятным гидратным числом п=7 .

В равновесных условиях поровая влага состоит из гидратной (клатрат-ной) влаги и влаги неперешедшей в гидрат (неклатратная влага).

В неравновесных условиях поровая влага состоит из льда, образовавшегося из части неклатратной влаги при равновесных условиях, незамершей воды и льда образовавшегося за счет поверхностной диссоциации гидратов. В неравновесных условиях доля незамершей воды зависит от энергии связи влаги с поверхностью минеральных частиц и структуры порового пространства образцов и переохлаждения системы. Для определения количества незамершей воды существует множество экспериментальных методов, которые после успешной адаптации могут быть полезны и в данном случае [2].

7 6

71°/

а - при равновесных условиях

- влага поровых гидратов;

- неклатратная влага при равновесных условиях;

- неклатратная влага при неравновесных условиях (лед+незамершая вода); [1]

7 —I - влага, перешедшая в лед за счет поверхностной диссоциации гидратов.

Фазовый состав влаги в мерзлых гидратосодержащих горных породах: 1 - доломит; 2 - песчаник; 3 - песок

---------------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Чувилин Е.М., Козлова Е.В.. Исследова-

2. . Ефимов С.С. Влага гигроскопических

ния формирования мерзлых гидратосодержа- материалов. - Новосибирск: Наука, 1986. - 159

щих пород //Криосфера Земли - 2005. - №1. - с. Н5Н=Д

С. 73 - 80.

— Коротко об авторе ---------------------------------------------

Федосеев С.М.- научный сотрудник Института горного дела Севера (ИГДС) им. Н.В.Черского СО РАН, Якутск, Е-mail: vaviro @ mail. Ru.

3

3

5

© А.И. Матвеев, Е.С. Львов, В.Р. Винокуров, 2010

УДК 622.73

А.И. Матвеев, Е. С. Львов, В.Р. Винокуров

ОЦЕНКА ВЫХОДА ФРАКЦИЙ СТРОИТЕЛЬНОГО ЩЕБНЯ ПРИ ДРОБЛЕНИИ КАМЕННО-БУТОВОГО СЫРЬЯ НА ДРОБИЛКЕ КОМБИНИРОВАННОГО ДЕЙСТВИЯ ДКД-300

Приведены результаты исследования по дроблению каменно-бутового сырья на дробилке комбинированного ударного действия ДКД-300, показана возможность производства кубовидного щебня наиболее востребованных фракций.

Ключевые слова: щебень, дробилка ударного действия, строительная сфера.

~МУ строительной сфере наиболее

-Л# востребованным и ценным строительным материалом является щебень. Область применения этого материала настолько широка и охватывает практически все основные виды строительных работ. Щебень используется в производстве бетона, железобетонных конструкций, при изготовлении мостовых конструкций, дорожных и аэродромных покрытий, в строительстве авто и железных дорог. Нами были проведены экспериментальные исследования по дроблению камней и оценке выхода различных фракций щебня на дробилке комбинированного действия ДКД-300.

Кинематическая схема дробилки ударного действия ДКД-300. представлена на рис. 1.

Дробилка состоит из корпуса 1, имеющего делитель исходного материала 2, располагаемого ниже питающего патрубка 3, пары роторов первичного 4, дополнительного (нижнего) 5 и вторичного 6 дробления, разгрузочного патрубка 7. Центры вращения пар роторов (первичного и вторичного дробления) располагаются симметрично по линии окружности, образованной одним радиусом от центра корпуса. Таким обра-

зом, геометрический центр корпуса совпадает с центром вероятной зоны ударного столкновения горных пород, вылетающих при ударе рабочей поверхностью всех роторов. Корпус дробилки 1 обеспечивает симметричную двухпоточную подачу исходного материала по наклонным боковым внутренним стенкам на ротора первичного дробления 4, которые сообщают кускам ударный импульс. Под действием этого куски породы соударяются в рабочем пространстве дробилки под углом более 90 градусов. Далее, породы с разрушенной структурой отбрасываются по направлению результирующего вектора скорости к ударной поверхности встречно вращающихся верхних роторов 6 вторичного дробления, где происходит следующая фаза дезинтеграции кусков. Затем, разрушенные частицы отбрасываются к нижним роторам дополнительного дробления 5, стакиваются с частицами, которые не смогли разгрузиться через зазоры между лопастями вращающихся роторов первичного и дополнительного дробления. После очередного цикла столкновения материал в последующем разгружается через разгрузочный патрубок 7, просыпаясь между роторами.

Рис. 1. Кинематическая схема дробилки ДКД-300

В качестве основного материала по производству щебня использовались крупные фракции речной гальки. Экс-

перименты по определению динамики гранулометрического состава продуктов дробления проводились в трех вариантах крупности исходного материала. Первый вариант крупности -100+70 мм, второй вариант -150+100 мм, третий вариант -200+150 мм. Основными регламентированными фракциями щебня являются фракции: -10+5 мм, -20+5 мм, -20+10 мм, -40+20 мм.

Результаты проведенных исследований представлены на рис. 2.

Из графика приведенного на рис.1, видно, что наибольший выход дробленого материала приходиться во втором варианте исходной фракции -150+100 мм: на класс крупности -20+10 и составляет 23,92%, для фракций крупности -10+5

Классы крупности, мм

—»—100+70 -150+100мм -*—-200+150 мм

Рис. 2. Гранулометрическая характеристика продуктов дробления 28

мм составляет 15,96%. Выход общего класса крупности -20+5 мм составляет 39,88 %. Выход средних фракций крупностью -40+20 мм составляет 12,92%.

При рассмотрении трех вариантов исходной крупности существенного различия в выходе продуктивных классов не наблюдается и максимальное отклонение находится в пределах 3-х процентов. Следовательно, при принятой исходной крупности -200+70 мм речной гали, результат дробления по выходу фракций щебня -40+5 мм не меняется, что можно их использовать в качестве

прогнозируемых параметров по выпуску строительных материалов.

Анализ формы частиц щебня показал, что в полученных классах щебня содержание зерен пластинчатой и игловидной форм (лещадность) не превышает 10% для фракции -40+20 мм, и не превышает 15 % для фракций крупностью -20+10 мм и -10+5 мм. Это означает, что по классификации по группам в зависимости от лещадности, щебень, получаемый в процессе дробления на дробилке ДКД-300, является кубовидным более качественным строительным материалом. [ДШ

— Коротко об авторах ---------------------------------------------------

Матвеев А.И. - доктор технических наук, ст. научный сотрудник,

Львов Е. С. - мл. научный сотрудник,

Винокуров В.Р. - мл. научный сотрудник

Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского Отделения РАН, Е-mail: vaviro @ mail. ru.

----------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

Автор Название работы Специальность Ученая степень

ЯКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.К.Аммосова

ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ЗАРИПОВА СИРЕНА НАИЛЕВНА Обеспечение безопасного функционирования экскаваторно-автомобильных комплексов угледобывающих предприятий 05.26.01 д.т.н.

© А.И. Матвеев, В.Р. Винокуров,

2010

А.И. Матвеев, В.Р. Винокуров

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ МЕЛЬНИЦЫ ЦМВУ-800

Описаны преимущества ступенчатого измельчителя, заключающееся в том, что вследствие конструктивных особенностей рабочих органов в рабочей камере центробежной мельницы образуются циркулирующие потоки частиц руды.

Ключевые слова: ступенчатый измельчитель, центробежная мельница.

Основным критерием эффективности и конкурентоспособности дробильно-измельчитель-ного оборудования кроме низкой энерго- и материалоемкости на единицу полученного продукта, являются конструктивные особенности дезинтегрирующих установок, позволяющие повысить эффективность дезинтеграции геоматериалов вследствие чего становится возможным сокращение технологических операций в процессе дезинтеграции рудной массы и уменьшение эксплуатационных и энергетических затрат.

В лаборатории ОПИ ИГДС СО РАН разработан центробежный измельчитель ЦМВУ-800, учитывающий эти принципиальные требования.

Конструкция разработанной мельницы включает в себя два противоположно вращающихся ступенчатых рабочих органа. При исследовании процессов измельчения в центробежной мельнице ЦМВУ-800, установлено образование в рабочей камере мельницы циркулирующих потоков из частиц измельчаемой руды, а так же установлено влияние образованных потоков на эффективность измельчения за счет дополнительного самоизмельчения частиц руды. Преимущество ступенчатого измельчителя заключается в том, что вследствие конструктивных особенностей рабочих органов в рабочей камере центробежной

мельницы образуются циркулирующие потоки частиц руды, на уровне каждой ступени, измельчаемые частицы подвергаются динамическим нагрузкам не только в процессе многократных ударных нагрузок, но и в процессе самоиз-мельчения частиц друг с другом. Циркуляционные потоки (рисунок) образуются в рабочей камере ступенчатого измельчителя на кромках ступеней за счет центробежной силы и ударных нагрузок.

При этом специально проведенными исследованиями с варьированием скорости вращения верхнего рабочего органа при заданной неизменной скорости вращения нижнего рабочего органа (7000 об/мин), выявлено наиболее выгодное соотношение скоростей 3,5:1, что соответствует скорости вращения верхнего рабочего органа в 2000 об/мин.

Эффект самоизмельчения при образовании циркулирующих потоков зависит от исходной загрузки мельницы. Проведенными исследованиями по выявлению зависимости выхода контрольного класса крупности -0,1 мм от производительности мельницы при измельчении в центробежной мельнице ЦМВУ черносланцевых руд, крупностью -12 + 5 мм, выявлено, что максимальный выход контрольного класса -0,1 мм, наблюдается при производительности от 4 до 6 т/ч.

циркуляционные потоки Таким образом, установлено, что условия образования циркулирующих потоков и их влияние на эффективность измельчения рудных частиц, зависит от особенностей конструкции и исходной загрузки центробежной мельницы ЦМВУ-800.

Выявленные скоростные параметры рабочих органов мельницы позволят учитывать данные параметры при

Схема циркулирующих потоков в рабочей камере ЦМВУ- к°нструир°вании мельниц 800 разного типоразмера, гагсга

— Коротко об авторах -------------------------------------------------

Матвеев А.И. - доктор технических наук, ст. научный сотрудник,

Винокуров В.Р. - мл. научный сотрудник

Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского Отделения РАН, Е-mail: vaviro @ mail. ru.

Д И С С Е Р Т А Ц И И

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

Автор Название работы Специальность Ученая степень

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

НЕМЧИКОВА Лариса Александровна Совершенствование технологических процессов гидромеханизации земляных работ при разработке обводненных месторождений нерудных строительных материалов 05.23.08 к.т.н.

© А.И. Матвеев, Е.С. Львов, В.Р. Винокуров, 2010

А.И. Матвеев, Е. С. Львов, В.Р. Винокуров

ИССЛЕДОВАНИЯ ПЫЛЕОБРАЗОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПЫЛЕПОДАВЛЕНИЮ ПРИ РАБОТЕ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ МЕЛЬНИЦЫ ЦМВУ-800

Приведены результаты исследований по определению концентрации запыленности и установлено, что максимальная эффективность измельчения руды в центробежной мельнице и соответственно максимальное образование тонкодисперсной пыли происходит при производительности 4 т/ч.

Ключевые слова: центробежная мельница, выброс пыли, тонкодисперсная пыль.

процессе испытания центробежной мельницы ЦМВУ-800 с проектной производительностью 6 т/ч в составе рудообогатительной установки МПРОУ на ряде золоторудных объектах был установлен большой выброс пыли при открытом режиме работы (рис. 1). В связи с этим были проведены специальные исследования по изучению процесса пылеобразования и разработке рекомендаций по пылеподавлению.

Основные исследованные параметры: определение концентрации запыленности вблизи работающей мельницы и сравнительный анализ грансостава измельченного геоматериала при разной производительности мельницы.

Для вывода образующихся при измельчении пылевидных фракций, к мельнице ЦМВУ- 800 через патрубок был подсоединен вентилятор ВД с пылеулавливающим циклоном. Исследования по изучению процесса пылеобразо-вания проводились при работе центробежной мельницы в открытом и закрытом режимах работ. Под работой мельницы в закрытом режиме, подразумевается работа ЦМВУ в первичном испол-

нении с одним защитным кожухом, а под работой в закрытом режиме, работа мельницы с установленным дополнительным защитным кожухом, что позволило значительно сократить выброс пыли.

Определение концентрации пыли производилось пробоотборником АПП 3/4, пробы отбирались непосредственно при работе центробежной мельницы с разной исходной загрузкой.

Исходным геоматериалом служила черносланцевая руда классом крупности -10 +2,5 мм пробы отбирались непосредственно в местах наибольшей концентрации пыли.

Проведенными экспериментальными исследованиями по определению концентрации пыли с точками отбора на циклоне и на разгрузке центробежной мельнице ЦМВУ-800 при закрытом и открытом режимах работы были получены следующие результаты (таблица).

Как видно, по результатам из таблицы, при работе мельницы в закрытом режиме, концентрация пыли на точках отбора проб, который производился в местах наибольшей концентрации

Рис. 1. Выброс тонкодисперсной пыли при работе мельницы ЦМВУ-800 в открытом режиме

пыли (после пылеулавливающего циклона и на разгрузке мельницы) практически одинакова. Тогда как при работе центробежной мельницы в открытом режиме концентрация пыли на разгрузке мельницы выше, более чем в два раза, чем на пылеулавливающем циклоне. Таким образом, видно, что установка дополнительного защитного кожуха и

работа мельницы в закрытом режиме позволяет значительно сократить выброс пыли и вывести около 50% образовавшейся тонкодисперсной пыли с помощью пылеулавливающего отсасывающего устройства.

Так же по результатам из таблицы видно, что выделение и наибольшая

Точки отбора при разных режимах Производительность мельницы, т/ч

2 т/ч 3 т/ч 4 т/ч 5 т/ч 6 т/ч

Разгрузка мельницы В зак рытом режиме работы

51,1мг/м3 62,8 мг/м3 82,7 мг/м3 61,9 мг/м3 45,9 мг/ м3

После циклона 44,9 мг/м3 56,8 мг/м3 74,8 мг/м3 53,8 мг/м3 38,9 мг/м3

Разгрузка мельницы В отк рытом режиме заботы

71,7 мг/м3 85,6 мг/м3 118,5 мг/м3 91,7 мг/м3 62,8 мг/м3

После циклона 25,9 мг/м3 37,9 мг/м3 52,8 мг/м3 41,9 мг/м3 23,9 мг/м3

Рис. 2. Гранулометрическая характеристика продуктов измельчения при разной производительности центробежной мельницы ЦМВУ

концентрация тонкодисперсной пыли происходит при работе центробежной мельницы с производительностью 3-4 т/ч, что подтверждается и гранулометрическим составом измельченных проб (рис. 2).

По результатам проведенных исследований по определению концентрации запыленности работы ЦМВУ-800 и ее зависимости от производительности при измельчении черносланцевых руд, крупностью -10 + 2,5 мм, установлено, что максимальная эффективность измельчения руды в центробежной мельнице и соответственно максимальное образование тонкодисперсной пыли происходит при производительности 4 т/ч.

Что подтверждается ранее проведенными экспериментальными исследованиями, которые показывают, что

максимальная эффективность измельчения центробежной мельницы достигается при производительности 3-4 т/ч.

Таким образом, экспериментально подтверждается, что наибольшая эффективность измельчения руды в ступенчатой мельнице ЦМВУ-800 соответственно и максимальная концентрация запыленности достигается при производительности 4 т /ч.

Учитывая полученные результаты экспериментальных исследований для вывода тонкодисперсной пыли, образующейся при работе центробежной мельницы ЦМВУ-800 предлагается модернизировать защитный кожух мельницы для наиболее полной герметизации рабочей камеры и использовать пылеулавливающее отсасывающее устройство.

— Коротко об авторах -------------------------------------------------

Матвеев А.И. - доктор технических наук, ст. научный сотрудник,

Винокуров В.Р. - мл. научный сотрудник Львов Е. С. - мл. научный сотрудник

Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского Отделения РАН, Е-mail: vaviro @mail. ru.

ДИССЕРТАЦИИ

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

Автор Название работы Специальность Ученая степень

КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ и НОВОКУЗНЕЦКИЙ ОТДЕЛЬНЫЙ ВОЕНИЗИРОВАННЫЙ ГОРНОСПАСАТЕЛЬНЫЙ ОТРЯД

АКСЕНОВ Владлен Владимирович Усовершенствование способа инверти-зации атмосферы аварийного участка парогазовой смесью 05.26.03 к.т.н.

---------------------------------------- © Н.Г. Еремеева, А.И. Матвеев,

А.М. Монастырев, 2010

УДК 622-15

Н.Г. Еремеева, А.И. Матвеев, А.М. Монастырев

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ГРАВИТАЦИОННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ НА КРУТОНАКЛОННОМ КОНЦЕНТРА ТОРЕ

Предлагается новая конструкция крутонаклонного концентратора в качестве обогатительного оборудования для обогащения золотосодержащих песков.

Ключевые слова: обогащение золотосодержащих песков, промприбор, крутонаклонный концентратор.

Для повышения эффективности обогащения золотосодержащих песков включающих мелкое и тонкое золото все актуальнее становится задача модернизации существующих промпри-боров. Нами разрабатывается промпри-бор, где в качестве обогатительного оборудования предлагается вариант применения новой конструкции крутонаклонного концентратора, работающего на восходящих потоках воды по наклонной поверхности, в отличии от традиционного способа обогащения песков в нисходящих потоках реализованных в отечественных шлюзовых промприбо-рах.

Основная идея исследований заключается в возможности использования комплексного способа гравитационного обогащения, реализованного в работе крутонаклонного концентратора при обогащении неклассифи-цированных песков содержащих россыпное мелкое и тонкое золото.

Крутонаклонный концентратор представляет собой концентратор, состоящий из двух секций, одна из которых имеет форму параллелепипеда, наклоненного, относительно продольной вертикальной плоскости, и снабженного крутонаклонными пластинами с рифлями, от-

стоящими друг от друга на равном расстоянии, вторая секция с наклонными пластинами выполнена в виде раструба, ширина которого постепенно увеличивается по ходу пульпы, а высота соответственно уменьшается, где от начала секции установлены наклонные подвесные рифленые пластины, причем верхняя и нижняя пластины выполнены длиной до патрубка для удаления хвостов.

Крутонаклонный концентратор работает следующим образом: исходный испытуемый материал через патрубок для подачи питания попадает в первую секцию и под воздействием установившегося горизонтального потока воды попадает в узкое пространство между параллельно установленными осадительными пластинами. Благодаря расположению кассеты пластин относительно направления потока пульпы частицы веерообразно перемещаются по поверхности пластин, где происходит гравитационное распределение минералов. Легкие частички увлекаются потоком к хвостовой секции и при помощи восходящих потоков выносятся через сливной патрубок в хвосты, а тяжелые частицы (мелкое и золото пластинчатой формы) попавшие в хвостовую секцию продавливаются к по-

верхности наклонных пластин и сползают вниз в накопитель концентратов.

Наиболее важным конструктивным параметром концентратора является_по-перечный угол наклона рабочей поверхности делителя (деки по аналогии с поверхностью концентрационного стола).

Для определения рационального угла наклона концентратора были проведены серии экспериментальных исследований. Эксперименты проводились на искусственной смеси, состоящей из 300 г речного песка и 3 г чугунного скрапа. Интенсивное разделение поступающего материала при устойчивом выносе легких частиц через хвостовой патрубок

концентратора происходит при обеспечении потока воды 5,5-6,2 л/мин. При этом дебит исходной смеси составляет 65-75 г/мин.

Из экспериментальных исследований выявлен наиболее рациональный угол поперечного наклона делителей равный 70-800, наклон хвостовой части концентратора 450. Существенное сокращение материала в накопителях концентратов происходит при вертикальной дополнительной подаче воды в накопители за счет чего накопленные тяжелые минералы находятся во возвещенном барбо-тажном состоянии и происходит перечистка концентратов.

— Коротко об авторах -------------------------------------------------------

Еремеева Н.Г. - научный сотрудник,

Матвеев А.И. - зав. лабораторией, доктор технических наук,

Монастырев А.М. - ведущий инженер,

Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения РАН Якутск, Е-mail: danng@mail. ru.

-------------------------------------------------- РУКОПИСИ,

ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ

МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА

Мазаник Е.В. Разработка рекомендаций по выбору технологических схем управления газовы-делением выемочного участка при заблаговременной дегазационной подготовке (738/02-10 от 01.10.09 г.) 8 с.,

Лупий М.Г. Анализ структуры газового баланса высокопроизводительного выемочного участка для условий шахты Котинская (739/02-10 от 05.10.09 г.) 5 с.,