Изучение закономерностей и разработка метода расчета расслоения минеральных частиц по плотности в стесненных условиях при гравитационном обогащении тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.13, кандидат технических наук Туробова, Ольга Николаевна

• Туробова, Ольга Николаевна
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Туробова, Ольга Николаевна

Введение

Принятые обозначения основных физических величин

1. Современные представления о падении минеральных частиц в 6 жидкой среде и применение разницы в скоростях падения для разделения частиц

1.1. Падение частиц при гравитационных процессах

1.2. Свободное падение частиц

1.3. Стесненное падение частиц

1.4. Стесненное падение разнородных частиц и расслоение взвесей

1.5. Гравитационное разделение материалов восходящем потоке 3 8 жидкости

2. Экспериментальные установки и методика проведения 48 экспериментов

2.1. Используемые материалы

2.2. Экспериментальные установки

2.3. Методики проведения опытов со взвешенным слоем

2.4. Пьезометр и методика измерения статического давления 59 внутри взвешенного слоя

3. Формирование системы уравнений для определения скорости 69 стесненного падения минеральных частиц

3.1. Схема сил, действующих на минеральную частицу 69 в стесненных условиях

3.2. Уравнение связи коэффицентом сопротивления с параметром 79 Рейнольдса и разрыхленностью.

4. Изучение скорости стесненного падения мономинеральных 89 взвесей

5. Метод расчета расслоения частиц по высоте взвешенного слоя

6. Экспериментальное изучение расслоения смесей минеральных 123 частиц разной плотности и расчет расслоения по разработанному методу

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изучение закономерностей и разработка метода расчета расслоения минеральных частиц по плотности в стесненных условиях при гравитационном обогащении»

Гравитационное обогащение - один из старейших процессов переработки минерального сырья. Тем не менее, он все еще остается не полностью понятым.

В последнее время стали все шире распространяться аппараты, реализующие гравитационную сепарацию в восходящем потоке воды. Они просты, отличаются большой производительностью при повышенном качестве концентрата. Типичным примером является гравитационный сепаратор Р1оа1ех фирмы Ои-1:о1ес.

То, что в подобных аппаратах идет не классификация, а разделение по плотности, объясняется стесненными условиями падения минеральных частиц в рабочей зоне.

Явление увеличения коэффициента равнопадаемости и улучшения расслоения по плотности в стесненных условиях хорошо известно. Это явление — одно из фундаментальных для гравитационного обогащения. И тем не менее оно не получило пока убедительного теоретического объяснения. Непонимание основ этого явления сдерживает развитие гравитационного оборудования и технологии.

Поэтому актуальной является задача совершенствования теории стесненного падения минеральных частиц, установления причин улучшения разделения по плотности в стесненных условиях.

При разработке технологических схем для гравитационного обогащения важной проблемой является определение количества классов и диапазона их крупности для последующего раздельного обогащения. Для этого требуется предсказывать состав классов, как правило, выделяемых сепарацией в вертикальном потоке среды, а также оценивать гравитационную обогатимость классов по распределению материала по крупности и плотности. Требуется также иметь надежный метод прогноза качества работы аппаратов, осуществляющих разделение по плотности в стесненных условиях в восходящем потоке воды.

Поэтому актуальна разработка метода, позволяющего расчетным путем оценивать обогатимость сырья сепарацией в восходящем потоке при разной степени стесненности и предсказывать достижимые технологические показатели.

Цель диссертационной работы - создание метода расчета расслоения минеральных частиц в восходящем потоке среды в стесненных условиях для прогнозирования технологических показателей гравитационного обогащения.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

• экспериментальное изучение расслоения минеральных взвесей в стесненных условиях;

• установление причины явления, заключающегося в повышении в стесненных условиях роли плотности как фактора разделения;

• установление зависимости коэффициента сопротивления движению минеральных частиц от параметра Рейнольдса и разрыхленности взвеси;

• разработка алгоритма и компьютерной программы расчета расслоения полиминеральных, полидисперсных взвесей в стесненных условиях и для прогноза технологических показателей разделения.

Принятые обозначения основных физических величин

• Н — координата (координатная ось направленная верх)

• и время

• /л — динамический коэффициент вязкости жидкой среды

• 8- плотность жидкой среды

• с1 — эквивалентный диаметр частиц

• р- плотность частиц

• g = 981 см/с ускорение свободного падения

• в- разрыхленность

• р- давление в жидкой фазе в координате Н

• Б — площадь поперечного сечения аппарата

• у/- коэффициент гидродинамического сопротивления частиц

• X — коэффициент гидродинамического сопротивления частиц

• Яе — параметр Рейнольдса движения частиц

• Уо - скорость свободного падения

• V -скорость жидкости относительно частиц в слое

• В{ - объёмное содержание сорта г частиц в общем объёме твердого.

• II- скорость частиц относительно стенок аппарата

• и^г— скорость жидкости относительно стенок аппарата

• £) - коэффициент продольного перемешивания частиц в аппарате

• 0^ — расход воды в аппарате

• А- средняя плотность взвешенного слоя

• сила тяжести

• Ер- выталкивающая сила

• Ел- сила гидродинамического сопротивления

Остальные величины объясняются в тексте работы

Заключение диссертации по теме «Обогащение полезных ископаемых», Туробова, Ольга Николаевна

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В работе экспериментальным и расчетным путем установлено, что закономерность расслоения минеральных частиц в стесненных условиях определяется наличием в жидкой среде градиента давления, дополнительного к градиенту давления в свободной жидкости. Это приводит к псевдоутяжелению среды. Увеличение градиента давления происходит как вследствие уменьшение разрыхленности, так и вследствие увеличения доли тяжелого минерала во взвеси, что имеет положительное значение для практики гравитационного обогащения.

2. Предложен вид закономерности для расчета коэффициента гидродинамического сопротивления движению минеральных частиц в зависимости от параметра Рейнольдса и разрыхленности. Соответствующая формула применима для полиминеральных, полидисперсных взвесей

3. Разработаны метод и компьютерная программа для расчета расслоения полиминеральных полидисперсных взвесей в стесненных условиях. Корректность результатов расчета проверена экспериментально.

4. Разработанная компьютерная программа применима для оценки обогати-мости минерального сырья гравитационной сепарацией в восходящем потоке воды. ООО «Интегра Групп.Ру», приняло программу к использованию для оценки обогатимости природного и техногенного сырья разделением в восходящем потоке.

5. Теоретические и экспериментальные результаты работы внедрены в учебный процесс в курсе «Гравитационные методы обогащения» г

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Туробова, Ольга Николаевна, 2009 год

1. Гравитационные методы обогащения. П.В. Лященко, М.: Гостоптехиздат, 1940, 430 с

2. Теоретические основы гравитационных процессов обогащения. Б.В.

3. Кизевальтер, М., Недра, 1979, 295 с.

4. Гравитационные методы обогащения М.В. Верхотуров, М: Макс Пресс, 2006г.

5. Гравитационные методы обогащення.В.Н.Шохин, А.Г. Лопатин. Учебное пособие для вузов. 2-е изд.,перераб. и доп. -М.:недра,1993.- 350с.:ил.

6. Гравитационные процессы обогащення.И. С. Благов, А. М Коткин., Т. Г. Фоменко. Госгортехиздат, 1962

7. Конструирование п расчет аппаратов со взвешенным слоем. В.И. Муштаев, A.C. Тимонин, В.Я. Лебедев.Учебное пособие для вузов. М.:Химия, 1991-344 е.,ил.

8. Методы расчета процессов п аппаратов химической технологии (примеры н задачи) П.Г.Романков,В.Ф. Фролов, О.М. Флисюк, М.И. Курочкина. Учебное пособие для вузов.- СПб: Химия,1993. -496с.:ил.

9. Технология гравнтацнонного обогащения. Р.О.Берт при участии К.Миллза. Пер.с англ./Пер. Е.Д. Бачевой.-М.: Недра, 1990.-574с.:ил.

10. Богдановнч A.B. Теоретические основы н методы повышения эффективности разделения при гравитационном обогащении руд.

11. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. СПб, 2002, с.324

12. Закономерности эффективного разделения минералов в процесах обогащения полезных ископаемых. О.Н.Тихонов, Изд-во: Недра, М.,1984.208с.

13. О расчете скоростей свободного падения шарообразных частиц в среде.

14. Липман А. А. «Горный журнал» .1989 .№ 7 .стр. 35-36 .(рус).

15. Гндродннамнка п теплообмен в псевдоожижснном (кипящем) слое.

16. С.С.Забродский. М.-Л.,Госэнергоиздат, 1963., 488с. с черт.

17. Стесненое падение шара в цилиндрической трубке. Р.Б.Розенбаум, О.М. Тодэс. ДАН СССР, т.115, №3, 1957г.,504-507с.

18. Универсальная формула для скорости падения шара в жидкости. Изв.АН СССР Серия геофизическая, М.,1958 №2 312-317с.

19. Гидравлическая крапность частиц горных пород при свободном н стесненом падении. Ю.А. Марков, А.Е. смолдырев «Обогащение руд», 1960, № 3, стр.71-7217