Использование фрикционных характеристик сыпучих материалов для их разделения Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

© В.Я. Потапов, Е.Ф. Цыпин, В.В. Иванов, В.В. Потапов, 2005

УДК 622.7.691

В.Я. Потапов, Е.Ф. Цыпин, В.В. Иванов, В.В. Потапов

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФРИКЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ИХ РАЗДЕЛЕНИЯ

Семинар № 19

~П группу процессов обогащения

.О полезных ископаемых, использующих различие в эффектах взаимодействия кусков разделяемых компонентов с рабочей поверхностью сепаратора, входят обогащение по упругости; трению; формы; а также комбинации нескольких эффектов взаимодействия с рабочей поверхностью [1, 2].

Как показывает анализ работ по обогащению с использованием эффектов взаимодействия частиц разделяемых компонентов с рабочей поверхностью сепаратора и изобретения в этой области, обогащение по упругости, по трению, комбинированное обогащение по упругости и трению широко применяется для получения высококачественных заполнителей для бетона из неравнопрочных пород, отделения гравия от глинистых включений, обогащения известкового щебня, для получения кондиционных продуктов из слюдосодержащего сырья и тальковых руд.

Содержащиеся в работах сведения о контрастности параметра разделения по упругим свойствам компонентов обрывочны, а порой противоречивы и требуют уточнения. В основном контрастность признака разделения представлена в виде значения коэффициента трения по стали.

Основной причиной разных значений упругих характеристик материалов, является методика для определения этих свойств [1].

Для количественной оценки упругих и фрикционных свойств разделяемых материалов нами предложены зависимости позволяющие определить величину коэффициентов трения при ударе частицы о поверхности разделения X и коэффициента восстановления к.

Коэффициенты X и к определяются из переопределенной системы нелинейных алгебраических уравнений одинакового вида, (при числе различных значений углов наклона плоскости разделения не менее трех) [3].

Решение системы уравнений получено методом миниминизации функционала.

рхк) = Е{(к+1 -((а -х))-х

г=3 I 1

х [к - tgai - (а - к -X- X)- соб-4 а } где п - число испытаний для различных углов наклона плоскости а ; ^ -высота, с которой падает частица для ьго опыта; ^ -дальность отскока частицы по горизонтали.

Данная методика была апробирована при определении физических характеристик асбеста и угле содержащих продуктов, а также глинистого сырья для производства кирпича (таблица).

Расчеты коэффициентов X и k по полученным уравнениям показали, что предложенная методика расчета хорошо согласуется с механикой удара частиц.

Показатели физико-механических свойств на различных поверхностях разделения. (сталь/резина)

Коэффициенты

Продукт Статического трения, р, Кинематического трения, Гек Восстановления, к Трения при ударе, к

Асбест сталь 0,96 0,79 0,01 0,29

резина 1,27 0,84 0,01 0,44

Порода сталь 0,38-0,53 0,23-0,41 0,45-0,48 0,08-0,1

резина 0,49-0,67 0,31-0,49 0,42-0,52 0,08-0,12

Уголь сталь 0,52 0,34 0,24 0,21

резина 0,7 0,56 0,16 0,26

Порода сталь 0,46 0,31 0,7 0,12

резина 0,59 0,47 0,33 0,19

Глинистое сырье: глина сталь 0,74 0,62 0,12 0,36

резина 1,1 0,88 0,09 0,48

Кварц сталь 0,46 0,37 0,76 0,08

резина 0,59 0,47 0,33 0,12

Для обоснования конструкции аппаратов, выбора их параметров, а также схем обогащения для рассмотренных продуктов (асбеста, угля и глинистого сырья), выполнены теоретические и экспериментальные исследования процесса разделения на полупромышленных моделях сепараторов с подвижной (барабаннополочный фрикционный сепаратор:

Сепараторы для разделения по трению и упругости: а) БПФС; б) СПРУТ БПФС) и неподвижной (сепаратор для

1і&&па і *

5 тар ті краід

6 Ьвёг »уа£и?

’ (ОТ» М ХІХЖіА

3 6+*жр вві 9 ЫЛе

гдстср порсЭз

разделения сыпучих материалов по трению и упругости - СПРУТ) разделительными поверхностями (рисунок).

Испытания показали, что сепаратор БПФС обеспечивает выделение концентрата предварительного обогащения асбеста с содержанием обогащаемого свободного волокна асв от 8 %-16 % при выходе хвостов 90 % с массовой долей асбеста 0,3 % для класса - 40+0 мм.

Pразделение углесодержащих формаций класса - 50+0 мм позволило выделить

42 % низкозольного и 58 % высокозольного угля с массовой долей золы соответственно 12,5 % и 52,8 %; использования БПФС в схемах выделения твердых включений из глины, позволило выделить глины 43,2: с содержанием твердых включений 8 % и твердых включений 56,8 % с содержанием глины 12 %.

Показатели разделения этих продуктов на сепараторе СПРУТ следующие:

Содержащих асбеста - получен концентрат предварительного обогащения с содержанием свободного волокна асв -1018 % при выходе хвостов 79 % с массовой долей асбеста 0,25 %.

Углесодержащих формаций выделено: низкозольного угля 34,6 % и высокозольного 65,4 % с массовой долей золы соответственно 9,75 % и 54,23 %.

Глинистого сырья - выделено глины 38,8 % с содержанием твердых включений 6 % и твердых включений 61,2 % с содержанием глины 11 %.

1. Тимченко Н.К. Основы механического разделения зерен щебня и гравия по упругости и трению.//Строительные материалы - 1964. N 4, с.17-19.

2. Олюнин В.В. Переработка нерудных строительных материалов. - М.: Наука, 1988. - 232 с.

Выводы

Полученные данные - фрикционных и упругих характеристиках асбеста и угле содержащих продуктах глинистого сырья, свидетельствуют о высокой контрастности исследуемого признака и возможности для разделения этих продуктов.

Этот признак был положен в основу, разработки новых обогатительных аппаратов.

Такими устройствами являются БПФС И СПРУТ, технологические испытания которых позволили успешно разделять продукты по трению и упругости. Данные сепараторы могут быть рекомендованы для использования в технологических схемах предварительного обогащения асбеста и угля, а также в схемах подготовки сырья кирпичного производства для обеспечения качества производимой продукции.

--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

3. Потапов В.Я., Цыпин Е. Ф., Ляпцев С.А.,

Афанасьев А.И. Методика определения упругих и фрикционных характеристик сыпучих материалов. Известия вузов, Горный журнал, 1998, N 5-6, С. 103-108.

— Коротко об авторах

Цыпин Е. Ф. - доктор технических наук, профессор кафедры Обогащения полезных ископаемых, Потапов В.Я. - кандидат технических наук, доцент кафедры горной механики,

Потапов В.В. - аспирант, ассистент кафедры разработки пластовых месторождений,

Уральский государственный горный университет.

Иванов В.В. - кандидат технических наук, директор ОАО «Ниипроект Асбест»,