CC BY
38
УДК 622.022:553.622
О.Н. Шагарова
ГИДРОАБРАЗИВНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ГИДРОЦИКЛОНА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА И СОДЕРЖАНИЯ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ В ПЕРЕРАБАТЫВАЕМОЙ ПУЛЬПЕ
Семинар № 20
Ж"'т идроциклоны в схемах обогаще-
.1 ния кварцевого песка находят широкое применение. В основном гидроциклоны выполняют операции обесшлам-ливания, но могут применяться и в операциях сгущения.
Кроме применения для осуществления указанных операций, гидроциклоны в технологических линиях обогащения полезных ископаемых используются как классифицирующие аппараты и позволяют решать на высоком технологическом уровне различные задачи при значительном сокращении площадей обогатительных фабрик.
Устройство, принцип действия и область применения гидроциклонов рассмотрены в работах [1, 2, 3, 4]. Из этих работ можно сделать вывод, что гидроциклоны имеют достаточно хорошо отработанную конструкцию, принцип их действия не изменяется в зависимости от области применения.
Известны монографии, в которых обобщены сведения о гидроциклонах применительно к различным отраслям промышленности [5, 6]. В них рассматривается влияние технологических параметров на показатели работы гидроциклона.
Из анализа приведенной литературы можно сделать вывод, что наиболее широкому применению гидроциклонов мешает два их существенных недостатка:
1. Увеличение расхода электроэнергии на классификацию;
2. Проблема низкой долговечности их проточных частей, т.е. патрубков, песковых насадок и сливных патрубков.
Второй недостаток является следствием износа в результате воздействия гидроабразивной пульпы на рабочие поверхности этих элементов гидроциклона в целом.
Характер воздействия зависит от технологических параметров работы гидроциклона и характеристик перерабатываемой пульпы. Основными параметрами, характеризующими пульпу, являются гранулометрический состав и абразивность ее твердой фазы.
Интенсивность изнашивания рабочих поверхностей, приводящая к изменению параметров гидроциклона, зависит как от характера воздействия пульпы, так и от механических характеристик материала, из которого изготовлены рабочие поверхности гидроциклона.
Этот комплекс указанных факторов определяет долговечность гидроциклонов в технологических линиях обогащения полезных ископаемых, в том числе и кварцевого песка.
Для определения влияния гранулометрического состава твердой фазы пульпы на износ одной из проточных частей гидроциклона - пескового насадка, были проведены исследования. Как установлено в ряде работ [1, 3, 7] песковый насадок яв-
Удельный массовый износ в зависимости от энергии и гранулометрического состава твердой фазы пульпы
№ Содержа- Энергия Размер зерна
ние твердой фазы, % воздейст- от -2,5 до +1 мм от -1 до +0,05 мм
вия Дж/с*107 Массовый износ, г Удельный массовый износ, г/Дж/с *10-7 Массовый износ, г Удельный массовый износ, г/Дж/с *10-7
1 5 10.183 9,6 0,9431 2,2 0,2299
2 10 10.446 17,9 1,7201 6,1 0,5996
3 20 10.927 32,9 3,0112 11,2 1,0340
4 30 11.428 40,2 3,5238 15,5 1,3638
5 40 11.923 48,4 4,0668 16,9 1,4245
6 50 12.416 52,9 4,2687 17,3 1,3950
7 60 12.911 60 4,6554 20,3 1,5700
8 70 13.412 65,2 4,8607 24,1 1,8040
9 80 13.903 69,1 4,9743 26,5 1,9139
10 90 14.404 72,4 5,0386 28,7 1,9982
11 95 14.653 76,3 5,2147 30 2,0563
ляется самым быстроизнашивающимся конструктивным элементом из проточных частей гидроциклона, в результате износа рабочей поверхности его внутреннего диаметра. В тоже время, стабильность разгрузочного отношения гидроциклона, т.е. отношение внутреннего рабочего диаметра пескового насадка к внутреннему рабочему диаметру сливного патрубка является самым важным критерием, влияющим на качественные показатели работы гидроциклона в технологических схемах обогащения полезных ископаемых. Исследования проводились на установке по методике, описанной в работе [7].
Для исследования кварцевые пески Егорьевского месторождения разделили на три класса:
1. Класс - 2,5 - 1 мм;
2. Класс - 1 - 0,05 мм;
3. Класс - 2,5 - 0,05 мм.
Песковый насадок изготавливался из
ст. 3.
Расчет энергии воздействия на рабочий диаметр пескового насадка проводился по методике описанной в работе [7]. Содер-
жание твердой фазы в пульпе определялось исходя из соотношения =0.2;
Ж
0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.7; 0.8; 0.9; 1. Результаты исследований представлены в таблице.
На рисунке приведены зависимости износа пескового насадка от содержания твердой фазы пульпы и ее гранулометрического состава.
Данные хорошо описываются логарифмической зависимостью, например, для крупной фракции, вариация содержания твердой фазы в пульпе почти на 99 % определяет вариацию удельного массового износа, а для мелкой фракции - 98 %.
Обработка данных исследований, представленных в табл. 3.2., показывает, что зависимость удельного массового износа от содержания твердой фазы в перерабатываемой пульпе для гранулометрического состава «от +2,5 до +1 мм» описывается уравнением:
Ут = 1,4836* Ш(Гф) -1,5094 (1)
где Уст3 - удельный массовый износ пес-кового насадка, изготовленного из ст.3
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Содержание твердой фазы в пульпе, %
Зависимость удельного массового износа пескового насадка от содержания твердой фазы пульпы и ее гранулометрического состава: 1 - для гранулометрического состава «от-+2,5 до +1 мм»; 2 - для смешанной пульпы вскрышных пород; 3 - для гранулометрического состава «от -1 до+-0,05 мм».
при воздействии гидроабразивной пульпы гранулометрическим составом «от +2,5 до г
+1 мм»,
содержание твер-
Дж/с’ ф
дой фазы в пульпе, %.
Зависимость удельного массового износа от содержания твердой фазы в перерабатываемой пульпе для гранулометрического состава «от -1 до -0,05 мм» описывается уравнением:
У спз = 0,602* ШТГф) - 0,773 (2)
где Усп3 - удельный массовый износ пес-
кового насадка, изготовленного из ст.3 при воздействии гидроабразивной пульпы гранулометрическим составом «от -1 до -г
0,05 мм»,-; Тф - содержание твер-
Дж / с ф
дой фазы в пульпе, %.
Зависимость удельного массового износа от содержания твердой фазы в перерабатываемой пульпе для смешенного гранулометрического состава описывается уравнением:
У спз = 1,2491 * ШТф) -1,717
(3)
где Усп3 - удельный массовый износ пес-
кового насадка, изготовленного из ст.3 при воздействии гидроабразивной пульпы со смешанным гранулометрическим со-
г х
ставом,--------; Тф - содержание твердой
Дж / с
фазы в пульпе, %.
Анализируя характер представленных зависимостей можно сделать вывод, что с увеличением содержания твердой фазы в перерабатываемой пульпе, удельный массовый износ возрастает, но достигнув определенной величины будет оставаться постоянным, несмотря на увеличения содержания твердой фазы в пульпе.
Подобный характер зависимости удельного массового изнашивания можно объяснить только тем, что количество твердой фазы в пульпе настолько возросло, что данный процесс стал подчиняться
закономерностям абразивного изнашивания.
Кроме того, из рисунка видно, что величина интенсивности изнашивания резко возрастает в области содержания твердого
1. Поваров А.И. Гидроциклоны на обогатительных фабриках. - М.: Недра, 1978.
2. Курумчин Х.А. Практика внедрения гидроциклонов в цветной металлургию Ц.И.Н.Т.И., Алма-Ата, 1958.
3. Пекина Н.С. Повышение износостойкости горно-обогатительного оборудования. - М.: Недра, 1992.
4. Олевский В.А. Конструкции и расчет механических классификаторов и гидроциклонов. - М.: ГНТИ, 1960.
вещества в пульпе от 5 % до 30 %, т.е. соприкосновение зерен крупного размера с рабочей поверхностью в этой области приводит к наиболее интенсивному изнашиванию.
---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
5. Применение гидроциклонов на обогатительных фабриках. Сб. статей под редакцией По-ворова А.И. - «Труды института Механобр», вып. 130, 1961, 186 с.
6. Шестов Р.Н. Гидроциклоны, - Л.: Маши-ностроение,1976., с. 80.
7. Шагарова О.Н. Обоснование и выбор способов повышения долговечности оборудования технологических линий производства кварцевого песка, дисс. на соискание уч. ст. к.т.н., М., МГГУ, 2005.
— Коротко об авторах ---------------------------------------
Шагарова О.Н. — Московский государственный горный университет.
ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор
Название работы
Специальность Ученая степень
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ им. Г.В. ПЛЕХАНОВА
БАБАЕВ Рустам Михайлович Обоснование рациональных параметров конусной инерционной дробилки для получения заданного гранулометрического состава продукта дробления 05.05.06 к.т.н.
ЗАДКОВ Денис Александрович Обоснование рациональных динамических параметров гидропривода механизма резания выемочного модуля 05.02.06 к.т.н.
КУТЯЙКИНА Мария Николаевна Организация гидрогеоэкологического мониторинга при ликвидации шахт на месторождениях горючих сланцев 25.00.07 к.г.-мн.н.
