Интенсификация процесса классификации железорудной пульпы в гидроциклонах за счет стабилизации крупности граничного зерна

• Автор: Першина, Анастасия Викторовна
• Шифр специальности: 25.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 146 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ КЛАССИФИКАЦИИ В ГИДРОЦИКЛОНАХ И ОЦЕНКА ИХ ВЛИЯНИЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОБОГАЩЕНИЯ

1.1 Анализ практического применения гидроциклонов на обогатительных фабриках

1ЛЛ Элементы конструкции и принцип работы гидроциклонов

1Л .2 Типы гидроциклонов и их целевое назначение

1Л.З Основные особенности работы гидроциклонов в качестве классифицирующих

аппаратов

1 Л.4 Применение гидроциклонов в циклах измельчения

1.2 Теоретические основы процесса гидроциклонирования и их влияние на эффективность классификации
1.2.1 Движение твердой фазы в гидроциклоне
1.2.2 Изменение плотности суспензии по объему гидроциклона
1.2.3 Движение жидкости в гидроциклоне
1.2.4 Эффективность турбулентной сепарации
1.2.5 Скоростное поле
Выводы по первой главе
ГЛАВА 2 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ ГИДРОЦИКЛОНОВ НА
ОСНОВЕ ИХ СЕПАРАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
ПРОТЕКАНИЯ ПРОЦЕССА КЛАССИФИКАЦИИ
2.1 Основное понятие и физический смысл крупности граничного зерна и эффективности классификации
2.2 Кривые эффективности
2.3 Анализ сепарационных характеристик гидроциклонов
2.4 Моделирование процесса гидроциклонирования
2.4.1 Математическое моделирование
2.4.2 Обзор современных прогнозирующих программных комплексов для моделирования технологических процессов обогатительных фабрик
2.4.3 Сравнительный анализ прогнозирующих программных комплексов. Обоснование выбора симулятора для проведения модельных испытаний
Выводы по второй главе

ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОЦЕНКЕ ВЛИЯНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖЕЛЕЗОРУДНОЙ ПУЛЬПЫ И КОНСТРУКТИВНЫХ
ПАРАМЕТРОВ ГИДРОЦИКЛОНОВ НА ПРОЦЕСС ГИДРОЦИКЛОНИРОВАНИЯ
ЗЛ Экспериментальный стенд для исследования параметров работы гидроциклонных аппаратов
3.2 Методика проведения эксперимента
3.3 Обоснование выбора конструктивных параметров гидроциклона для проведения исследований
3.4 Анализ влияния плотности пульпы на разделение в гидроциклоне
3.5 Исследование влияния вязкости пульпы на процесс гидроциклонирования
3.6 Система оптимального управления процессом классификации в гидроциклоне с помощью
стабилизации крупности граничного зерна
Выводы по третьей главе
ГЛАВА 4 ВЗАИМНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ГИДРОЦИКЛОНА, РАБОТАЮЩЕГО В ЗАМКНУТОМ ЦИКЛЕ С ШАРОВОЙ МЕЛЬНИЦЕЙ
4.1 Предпосылки и исходные данные для симуляции технологического цикла «шаровая мельница - гидроциклон»
4.2 Модели гидроциклонов на базе компьютерного пакета ЮттМе!
4.3 Модель мельницы идеального перемешивания Ж8ипМе
4.4 Методика составления согласованного материального баланса на основе
экспериментальных данных
4.5 Методика проведения исследований на модели
4.6 Результаты имитационного компьютерного моделирования цикла «шаровая мельница -гидроциклон»
4.6.1 Моделирование диаметра входного отверстия
4.6.2 Моделирование диаметра сливного патрубка
4.6.3 Моделирование диаметра Песковой насадки и разгрузочного отношения
4.6.4 Моделирование длины цилиндра, числа гидроциклонов и угла конусности
4.6.5 Выбор оптимального режима работы гидроциклона на основе результатов
имитационного компьютерного моделирования
4.7 Экономическая оценка проведенных исследований
Выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. В настоящее время важнейшими направлениями горной промышленности во всем мире является повышение технико-экономических показателей комплексной переработки минерального сырья и развитие ресурсосберегающих технологий. Расширение объемов освоения сырьевой базы экономически целесообразно только на основе самых современных разработок в области совершенствования процессов переработки полезных ископаемых.
По мере совершенствования технологии обогащения и повышения комплексности использования природных ресурсов исследовано и разработано большое множество аппаратов классифицирующего типа, среди которых особую популярность получили гидроциклоны за счет простоты конструкции и широкого спектра возможностей. Первое упоминание о гидроциклоне зарегистрировано в 1891 г., однако, в промышленности гидроциклоны применили лишь в 1939 г. на углеобогатительной фабрике в Нидерландах [37, 116]. Отечественное серийное производство аппаратов гидроциклонного типа начато в 1956 г. В виду относительно низких капитальных и эксплуатационных вложений при увеличенной эффективности гидроциклоны с успехом заменяют классификаторы материалов по крупности и аппараты для обезвоживания и обогащения по плотности частиц [22, 41, 101].
Одной из неотъемлемых и определяющих операций в технологических схемах обогащения является классификация материалов по крупности, составляющая основу процесса обогащения и представляющая часть измельчительного цикла «мельница - классификатор», который является своего рода элементом управления работой всей обогатительной фабрики в целом [101, 103, 105]. Несмотря на весьма обширные возможности применения гидроциклонов в технологических процессах наиболее характерным является их эксплуатация в качестве классифицирующего оборудования именно в циклах измельчения. Классификация в схеме мокрого замкнутого измельчения является основным процессом, который должен обеспечить заданное качество готового продукта, поскольку от этого в значительной степени зависят конечные показатели работы последующих переделов обогатительных фабрик.
На большинстве существующих предприятий эту задачу гидроциклоны выполняют не всегда эффективно [9, 14, 41, 53, 86, 91], что приводит к переизмельчению материала, снижению извлечения и увеличению материальных и энергетических затрат на единицу производимого продукта. Зачастую случаи снижения эффективности разделения в гидроциклонах возникают за счет нестабильного поддержания крупности граничного зерна 650, вызванного изменениями физических свойств пульпы, к которым приводят колебания технологических параметров и сезонные изменения рабочих условий. Как показывает практика, гидроциклоны достаточно чувствительны к изменениям режима работы мельницы, позволяет

уравнением (1.21):
_____г-йІ-со28-А)
Р ^324-и + 4-с/:-со2-5-(5-А)
^ ’ . (1.21)
— 18// + д/18// ч- 4с/<а>5 (<5 — Д) ^ -18^ -т/18^ + 4йа>8(8 - Д) ^
ехр £ ехр I
2й8 2йд

Профессор Таггарт предположил [1, 3], что при разделении частицы до 50 мкм, величиной под корнем можно пренебречь. В этом случае упрощенный вариант уравнения, используемого на практике, примет вид [8]:
и <ІІ-со2г0-{8-А)
18-//
В литературе используется и более простой вариант формулы:
(1.22)
и А) (123)
18 • /и
Если учесть, что «а, = - , то формулу можно представить в виде (1.24):
= ^.<:И2-Г.(Д-Д)
16200-ц
Аналогичным образом можно найти радиальную скорость частиц (1.25) и для турбулентного движения, определяя силу сопротивления по формуле Риттингера [55, 59, 61]:
= ^2 со2 г^-^-с1 (1.25)
При использовании условия отсутствия относительного движения частиц в тангенциальном направлении, силу сопротивления лучше определять по закону Стокса. Применение этого закона сопротивления, несмотря на турбулентный характер течения жидкости в гидроциклоне, обусловлено тем, что параметр Рейнольдса для движения частицы в радиальном направлении составляет величину порядка единицы [76].
Получив значение скорости, возможно также определить разницу между разделением в центробежном и в гравитационном полях в тяжелых средах относительно скорости разделения.
Т. Г. Томовым был выведен коэффициент скорости разделения (1.26), рассчитываемый на основе закона Стокса [35]:
С с1г с г2 <-(д-Д)§
откуда