Разработка и реализация применения эрлифтов на обогатительных фабриках для транспортировки пульп и повышения эффективности флотации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.15.08, кандидат технических наук Дюдин, Юрий Константинович

• Дюдин, Юрий Константинович
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Дюдин, Юрий Константинович

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТРАНСПОРТИРОВКИ ПУЛЬПЫ НА ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИКАХ.

1.1. ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПУЛЬПОПОДЬЕМНИКОВ И БЛОК-НАСОСОВ НА ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИКАХ.

1.2. ПРИМЕНЕНИЕ ВОЗДУШНЫХ ПОДЪЕМНИКОВ (ЭРЛИФТОВ) НА ЗАРУБЕЖНЫХ И ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИКАХ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и реализация применения эрлифтов на обогатительных фабриках для транспортировки пульп и повышения эффективности флотации»

В настоящее время на подавляющем большинстве обогатительных фабрик для обеспечения технологических процессов необходимо перемещать большие потоки различных пульп. При проектировании обогатительных фабрик стремятся для перемещения пульп использовать в полной мере самотечный транспорт, что достигается расположением фабрик на наклонных площадках (склоны сопок, гор). Однако многообразие используемых процессов обогащения, направленных на повышение извлечения металлов из руды, требует перемещать большую часть пульп снизу вверх. Перемещаемые потоки пульпы как правило обладают очень высокими абразивными свойствами, содержат крупные частицы измельченной руды (до 10. 15 мм), имеют очень разнообразный диапазон требуемого напора и пулыюподачи.

Применяемые для перемещения пульп на обогатительных фабриках насосы обладают существенными недостатками. Имеют очень малый ресурс времени безаварийной работы, ввиду быстрого износа прежде всего вращающихся узлов. Часто не удается подобрать насос, параметры которого соответствовали бы требуемому напору и подаче, в результате насос эксплуатируется на неэффективных режимах. Условия эксплуатации, прежде всего повышенная влажность, требуют специального использования электродвигателей насосов.

Накопленный опыт исследований, разработки и эксплуатации эрлифтных установок для подъема твердого из подземных выработок (шахт) или со дна морей и океанов при добыче полезных ископаемых подтверждает рациональность использования эрлифтов для перемещения пульп и позволяет рекомендовать их к более широкому применению на обогатительных фабриках. Вопросы транспорта гидросмеси по трубопроводам освещены в технической литературе, а по теории, проектирования эрлифтных установок особенно применительно к обогатительным фабрикам, имеются только разрозненные статьи.

Преимущества эрлифта в сравнении с насосом: простота конструкции узлов, что позволяет изготавливать их в условиях любой обогатительной фабрики, высокая надежность в работе, объясняемая отсутствием вращающихся узлов; возможность расчета параметров эрлифта, которые соответствуют практически любым требуемым напорам и подаче пульп в условиях обогатительных фабрик; возможность применения для перемещения пульп, содержащих тяжелые (металлические) и крупные (более 15 мм) частицы измельченной руды. Существенным недостатком эрлифта является более низкий КПД в сравнении с насосами. Однако эксплуатационные затраты, как показывают расчеты экономической эффективности и результаты эксплуатации для эрлифтов, в основном ниже. Очень часто попытки производственников, а иногда и проектных организаций, применить эрлифты для транспортировки пульпы на обогатительных фабриках оканчивались неудачами, так как разработанные и изготовленные эрлифты имели грубые ошибки в конструкции узлов смешения и геометрических параметрах. Именно отсутствием методики расчета и проектирования эрлифтных установок, предназначенных к применению на обогатительных фабриках, можно объяснить причины допускаемых ошибок.

Анализ результатов проведенного технического обследования напорного гидротранспорта пульп на обогатительных фабриках цветной металлургии, а также имеющийся опыт разработки и эксплуатации эрлифтов на обогатительных фабриках других отраслей позволили установить требования к расчету эрлифтов.

Расчет должен обеспечивать разработку принципиальных конструктивных узлов и схем эрлифта и всей эрлифтной установки, транспортирующей пульпу при следующих параметрах:

- массовая консистенция пульпы, Т: Ж от 0 (вода) до 1: 1;

- плотность транспортируемой измельченной руды до 3 т/м3, допускается наличие в измельченной руде отдельных частиц, плотность которых существенно больше 3 т/м3.

Исходя из стремления уменьшения энергозатрат эрлифтными установками обогатительных фабрик следует ограничить допустимое относительное погружение смесителя эрлифта минимальным значением, равным 0,3. Верхний предел значения относительного погружения эрлифтов, исходя из условий фабрик, достаточно ограничить значением, равным 0,6.

Расчет должен содержать информацию, необходимую для конструирования и проектирования эрлифтных установок, предназначенных для эксплуатации на обогатительных фабриках. Имеющийся опыт разработки эрлифтов, результаты технического обследования обогатительных фабрик, позволяют установить на данном этапе следующее:

- принципиальные схемы эрлифтных установок и рекомендуемые области их применения на обогатительных фабриках;

- методы расчета основных геометрических и эксплуатационных параметров эрлифтов, транспортирующих пульпу на обогатительных фабриках; принципиальные и конструктивные схемы основных узлов эрлифта (воздухоотделителя, смесителя, всасывающего узла);

- методы расчета и проектирования основных узлов эрлифтов.

Вопросами разработки и применения эрлифтов занимались многие учреждения и специалисты. Известны работы, выполненные во ВНИИнеруд, ВНИИпрозолото, Московском геологоразведочном институте, Гинцветмете и других учреждениях. Многие результаты выполненных работ опубликованы в печати (1 - 10, 39 - 48). Из опубликованных работ видно, что большинство авторов, предлагающих методы инженерного расчета эрлифтов, базируют их на методах подобия с использованием эмпирических зависимостей.

В Гинцветмете накоплен десятилетний опыт исследований и применения эрлифтов в промышленности, в результате которого также имеются разработанные методики расчета эрлифтов с использованием теории подобия и эмпирических зависимостей. Однако анализ существующих методик показывает, что они базируются на эмпирических обобщениях и функциональных зависимостях, которые получены для диапазонов условий применения эрлифтов, существенно отличающихся от условий обогатительных фабрик цветной металлургии.

В разработанной методике был сохранен принцип подхода, но базовые эмпирические зависимости были проверены и скорректированы по 'экспериментальным данным для эрлифтов, применяемых в условиях аналогичным обогатительным фабрикам.

В разработанной методике использовались основные положения по исследованию и применению эрлифтов, опубликованные в работах (11-50). Базовые эмпирические зависимости уточнялись и корректировались с использованием результатов экспериментальных исследований на эрлифтном стенде и данных по эксплуатации эрлифтов в условиях обогатительных фабрик. В 1978-1988 гг. лаборатория обогащения института «Гинцветмет» при участии автора провела большую серию экспериментальных исследований эрлифтных установок. Исследовались эрлифты по транспорту пульп плотностью до 2000 кг/м3 при широком диапазоне изменения подачи от 0,2 до 10 м3/ч и высоты подъема от 1,5 до 10 м. В экспериментах применялась измельченная железная окалина плотностью 5100 кг/м3. Некоторые обобщенные результаты этих исследований опубликованы в работе (25).

Расчеты транспортных скоростей движения пульпы и определение диаметра всасывающего трубопровода в методике базируется на работах (26, 27). Некоторые рекомендации и данные, в частности, по самотечному транспорту пульп, взяты из работ (28 - 30).

Так как в различных известных методиках расчета зачастую встречаются отличающиеся термины и безразмерные параметры, то в настоящей работе предусматривается разработка методик и инженерных расчетов, обеспечивающих основные элементы теории эрлифта.

Целью работы явилось создание и внедрение нового поколения эрлифтных установок для транспортирования пульп на обогатительных фабриках и на основе исследования и разработки отдельных конструктивных узлов во взаимосвязи с технико-экономическими и технологическими показателями обогащения, куда входят:

- разработка методики расчета основных геометрических и эксплуатационных параметров;

- инженерные методы расчета конструктивных узлов, составляющих эрлифтную установку с учетом обеспечения повышения технологических показателей обогащения;

- изучение влияния эрлифтного транспорта пульпы на энергосберегающие и металлосберегающие ресурсы.

Заключение диссертации по теме «Обогащение полезных ископаемых», Дюдин, Юрий Константинович

выводы

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена экономическая и технологическая эффективность применения эрлифтного транспорта вместо центробежных насосов на обогатительных фабриках в отдельных узлах схемы.

2. На экспериментальной установке эрлифта отработан ряд конструкторских решений применительно к пульпам обогатительных фабрик и сняты основные характеристики гидродинамических процессов.

3. Разработана и реализована методика расчета эрлифтных установок для перекачки пульпы различного состава.

Проведены расчеты эрлифтных установок отдельных узлов технологических схем, отличающихся производительностью и высотой подъема пульпы.

5. Разработанные типы и схемы эрлифтных установок прошли промышленные испытания на фабриках.

6. Установлена технологическая эффективность эрлифта в сравнении с центробежным насосом в части снижения ошламования мягких минералов и увеличения аэрации.

7. Снижение ошламования сульфидов было показано при испытании эрлифтов на Жирекенской и Кентаусской фабриках; извлечение сульфидов возросло на 2н-4% за счет улучшения гранулометрической характеристики флотируемой пульпы.

8. Установлено, что высокая аэрация пульпы в эрлифтах приводит к активации окислительных процессов флотации, что важно при депрессии пирита в цинковом и медном цикле флотации указанных фабрик: с учетом побочных эффектов извлечение металлов возрастает до 10%.

9. Установка эрлифтов рекомендуется также в случае необходимости улучшения пенообразования флотации (насыщение пульпы микропузырьками) и снижения обдирки реагентного слоя на минералах.

10. После длительных испытаний в различных узлах технологической схемы обогащения эрлифты были внедрены на Жирекенской фабрике при перекачке слива классификатора и промпродукта, на Кентаусской - при перекачке баритовых концентратов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Дюдин, Юрий Константинович, 2000 год

1. Метревели В.Н. Применение эрлифтных установок в условиях обогатительных фабрик Чиатурского месторождения // Труды ХУ научно технической конференции ГрузПИ. - 1970. - Вып. 16. - С. 61 - 69.

2. Багдасаров В.Г. Теория, расчет и практика газлифта. М., Л.: Гостоптехиздат, 1947. -С. 371.

3. Андрианов P.C., Сахаров В.А. Методика расчета внутрискважинного газлифта // Техника и технология добычи нефти. 1977. - Вып. 129. - С. 87 - 93.

4. Пороло Л.В. Воздушно газовые подъемники жидкости (эргазлифты).-М.: Машиностроение, 1969. - С. 160.

5. Раздольный В.А. Расчет эрлифта при помощи обобщенных характеристик // Тр. ВНИИнеруд. Тольятти, 1973. - Вып. 37. - С. 62 - 63.

6. Совершенствование гидравлической добычи песка и гравия эрлифтными земснарядами // ВНИИНТИ экономики стройматериалов. М.,1972. - С. 52.

7. Лезгинцев Г.М., Истошин С.Ю., Контарь Е.А. Применение эрлифтного оборудования для разработки морских россыпей. М.: Цветметинформация, 1973.-С. 74.

8. Истошин С.Ю., Контарь Е.А. Комплексные исследования по применению эрлифтов для разработки морских россыпей и метод расчета горно морскогоэрлифтного оборудования // ВНИИпрозолото. М., 1975. - Вып.2. - С. 12 -22.

9. Метревели В.Н. Расчет эрлифтных установок обогатительных фабрик // Горн, электромеханика и автоматика: Респ. межвед. научн. техн. сб.-1983.-№2.-С. 43 -45.

10. Ю.Белов Б.А. Характеристика эрлифта и инженерный метод расчета // Изв. вузов.

11. Сер. геология и разведка. 1975. - №11. - С. 182 -190. 11.Костанда B.C. Экспериментальные исследования эрлифта с переменными СС и D в условиях откачки ствола // Труды ДПИ. - Донецк, 1961. - Вып. 12. -С. 103 - 113.

12. Эрлифтные установки: Учебное пособие // В.Г. Гейер, Л.Н. Козыряцкий, B.C. Пащенко, Я.К. Антонов. Донецк, 1982. - С. 63.

13. Гейер В.Г. Новые технологические схемы и средства шахтного водоотлива: Учебное пособие. Донецк, 1972. - С. 34.

14. Малыгин С.С., Быков А.И. Применение эрлифтов для зумпфового водоотлива шахт т механизации очистки зумпфов скиповых стволов // Гидравлическая добыча угля. 1966. - №6. - С. 10 - 13.

15. Гейер В.Г., Данилов Е.И. Эрлифтный зумпфовой водоотлив с малойотносительной глубиной погружения // Уголь Украины. 1978. №9. - С. 28 -29.

16. Гейер В.Г., Миргородский В.Г., Усков Е.В. Эрлифтный водоотлив стволовглубоких шахт // Разраб. месторождений полез, ископаемых: Респ. межвед. науч. -техн. сб. -Киев, 1971. Вып.24. С. 42 - 45. *

17. Влияние плотности пульпы на эксплуатационные параметры эрлифта

18. Н.Г. Логвинов, Ф.Ф. Стифеев, A.B. Игнатов, С.Г. Константнов; Донецк, политех, ин-т. Донецк, 1985. - С. 20. - Деп. в УкрНИИНТИ 05.08.85, №1689 - Ук.

19. Козыряцкий Л.Н. Определение основных параметров эрлифта // Уголь Украины. 1975. - №12. - С. 35 - 36.

20. Малыгин С.С., Сорокин Л.Н. Определение удельного расхода воздуха и подачи коротких эрлифтов // Разраб. месторождений полез, ископаемых: Респ. межвед. научн. техн. сб. - Киев, 1983. - Вып.64. - С. 83 - 86.

21. Костанда B.C., Логвинов Н.Г., Скорынин Н.И. Определение основных эксплуатационных параметров эрлифта с длинной подводящей трубой и несколькими смесителями. Донецк, политехи, ин-т. - Донецк, 1982. - С. 12.-Деп. в ГРНТБ УкрНИИНТИ 20.03.82., №3463.

22. Гейер В.Г., Костанда B.C. Универсальные характеристики подъемной трубы эрлифта // Гидравлическая добыча угля. М. - Недра 1965. Вып.4. - С. 30 - 35.

23. Безразмерные характеристики эрлифта // В.Г. Гейер, B.C. Костанда, Н.Г. Логвинов, В.В. Хубаев. // Гидравлическая добыча угля. - М., Недра, 1965. -Вып.7. - С. 34-38.

24. Гейер В.Г., Логвинов Н.Г. Математическое описание безразмерных характеристик эрлифтов // Разработка месторождений полезн. ископаемых. -Киев: Техника, 1972. №29. - С. 119 -127.

25. Гейер В.Г., Логвинов Н.Г. О свойствах безразмерных характеристик эрлифтов // Разработка месторождений полезн. ископаемых. Киев: Техника, 1973. -№31.-С. 51 -56.

26. Экспериментальные исследования режимов работы эрлифтных установок // Н.Г. Логвинов, Н.И. Скорынин, Ф.Ф. Стифеев, И.В. Дикуха. Разработка месторождений полезн. ископаемых. Киев: Техника, 1987. - №78. - С. 9 -15.

27. Марков Ю.А., Смолдырев А.Е. Гидротранспорт угля и пород по вертикальным трубопроводам // Уголь. 1963. - №6. - С. 28 - 32.

28. Смолдырев А.Е. Трубопроводный транспорт. Изд., перераб. и доп. - М., Недра, 1980. - С. 293.

29. Справочник по обогащению руд. Т.1. М., Недра, 1972. - С. 448.

30. Разумов К.А., Перов В.А. Проектирование обогатительных фабрик. Учебник для вузов. 4-е изд.; перераб. и доп. - М.: Недра, 1982. - С. 518.

31. Донченко A.C., Донченко В.А. Справочник механика рудо-обогатительной фабрики. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1986. - С. 543.

32. Большая Советская энциклопедия, т.64, 1934. С. 602.

33. Техническая энциклопедия, т.2, 1928. С. 29.

34. ЗЗ.Зилоаков П.В. Окись этилена. Госхимиздат, 1946.

35. Муравьевой.М., Крылов А.И. Эксплуатация нефтяных месторождений. Гостехиздат, 1949.-у

36. Архангельская В.А. Гидродинамика и теплообмен при кипении.' Изд. АН СССР, 1955.

37. Левич В.Г. Физико химическая гидравлика. Изд. АН СССР, 1952.

38. Бронштейн И.И. Справочник по математике. Гостехиздат, 1956.

39. Шоу С.Ф. Теория практика газлифта. Гостехиздат, 1948.

40. Притула В.А. Транспорт нефти и газа. Гостехиздат, 1948.

41. Серго Е.Е. Промывка руд черных металлов. Госгортехиздат, 1963.

42. Зайцев Ю.В., Максутов P.A. и др. Теория и практика газлифта. М. Недра, 1987.

43. Ефименко С.П., Мачикин В.И., Лифенко Н.Т. Внепечное рафинирование металла в газлифтах. М. Металлургия, 1986.

44. Хохловкин Д.М. Водоотлив при проведении вертикальных стволов шахт. Углетехиздат, 1956.

45. Пирвердян A.M. Защита скваженного насоса от газа и песка. М. Недра, 45.Эртэ Е.П., Пухольский А.Б., Пухольская Э.Р. Надежностьнефтепромыслового оборудования при газлифтной эксплуатации скважин. М. ВНИИОЭНГ, 1978.

46. Криволапов A.M. и др. Применение газлифтного способа добычи нефти на Самотиорском месторождении. Труды Гипротюменьнефтегаза. вып.32. Тюмень, 1972.

47. Техника и технология газлифтной эксплуатации скважин в Западной Сибири. ТНТО, М„ ВНИИОЭНТ, 1975.

48. Гипротюменьнефтегаза. Вып.36. Тюмень, 1973. 51 .Применение газлифтного способа добычи нефти за рубежом. Обзор зарубежной литературы. Изд. ВНИИОЭНГ, 1968.

49. Кутателадзе С.С., Стырикович М.А. Гидродинамика газожидкостных систем. М.»Энергия», 1976.

50. Усаковский В.М. Водоснабжение в сельском хозяйстве. М., В.О. «Агропромиздат», 1989.

51. Справочник по обогащению руд черных металлов. М. Недра, 1980.

52. Шкундин Б.М. Землесосные снаряды. М. Энергия, 1973.

53. Флоринский М.М. Насосные установки и станции. М. ОГИЗ»Сельхозгиз», 1946.

54. Конторович Б.В. Насосы, компрессоры и воздуходувные машины. М., Издательство по черной и цветной металлургии. 1956.

55. Туманов H.JI. Водовоздушное хозяйство углеобогатительных и брикетных фабрик. М. Углетехиздат, 1954.

56. Ключко А.М., Бобрушкин Л.Г. Водовоздушное хозяйство обогатительных фабрик. М. Госгортехиздат, 1959.

57. Семидуберский М.С. Насосы, компрессоры, вентиляторы. М. -»Высшая школа». - 1974.

58. Турк В.И. Насосы и насосные станции. М. Госгортехиздат, 1961.

59. Кривченко Г.И. Гидравлические машины. М.»Энергия». - 1978.

60. Черных С.И. Внедрение пульпоподъемников и блок насосов наобогатительных фабриках. М.»Цветметинформация»- 1978.

61. Ципипович М.В. Оборудование углеобогатительных фабрик. Свердловск. -Издательство по черной и цветной металлургии. - 1958.

62. Пахоменко В.Е. К 100 летию со дня рождения В.Г. Шухова. - М.Гостопиздат, 1953.

63. Данилевский В.В. Русская техника. Ленинградское газетно журнальное и книжное издательство, 1949.

64. Животовский Л.С. Лопастные насосы для абразивных гидросмесей. М. «Машиностроение», 1978.

65. Лямаев Б.Ф. Гидроструйные насосы и установки. Л. Машиностроение, 1988.

66. Куприн А.И., Тихонцов А.М. Гидротранспорт стружки. М. Машиностроение, 1978.

67. Молочников Л.Н., Ляшевич В.В. Эксплуатация и ремонт оборудования гидромеханизации. М. Недра, 1982.

68. Метревели В.Н. Промышленные испытания эрлифтных установок на обогатительной фабрике. Труды ГПИ №10. Тбилиси, 1977.

69. КостандаВ.С. Расчет участков подъемной трубы эрлифта. Гидравлическая добыча угля. №5, 1968.

70. Дюдин Ю.К., Черных С.И. Схемы эрлифтных установок на обогатительных фабриках// Цветная металлургия №11, 12 1994, с. 9-13.

71. Дюдин Ю.К., Черных С.И., Морозов Г.Н. Устройство безарматурного перекачивания и дозирования жидкостей на обогатительных фабриках. //Цветная металлургия №11-12 1994, с. 6-9.

72. Дюдин Ю.К., Черных С.И. Теоретические основы механизма действияэрлифтов //Цветная металлургия №1-2 1995, с. 18-21.

73. Дюдин Ю.К., Черных С.И. Исследование режимов работы эрлифтныхустановок//Цветная металлургия №5 1995, с. 16-18.

74. Черных С.И., Дюдин Ю.К. Конструктивные узлы эрлифтной установкии их расчет //Цветная металлургия №6 1995, с. 9-15. 78.Дюдин Ю.К., Черных С.И. Влияние способа ввода сжатого воздуха всмеситель на работу эрлифтных установок //Цветная металлургия №6 1994,

75. Черных С.И., Дюдин Ю.К. О влиянии способа транспортирования пульпы и технологические показатели флотации //Цветная металлургия № 8-9 1998,

76. Патент РФ № 2066001 «Эрлифтное устройство». Авторы Черных С.И., Дюдин Ю.К. и Песун A.B. 1996 г.

77. Таггарт. Справочник по обогащению полезных ископаемых. Том IV. Склады, транспорт, проектирование// Государственное Научно-Техническое Горно-Геолого-Нефтяное издательство. Ленинград-Москва-Грозный-Новосибирск, 1934. С. 127-135.с. 16-19.с. 10-12.