CC BY
33
------------------------------------------ © В.В. Потапов, В.Я. Потапов,
П. С. Куликов, 2006
УДК 622.7.691
В.В. Потапов, В.Я. Потапов, П.С. Куликов
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФРИКЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
Семинар № 15
~П группу процессов обогащения 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 протеречивы и требуют уточнения. В основном контрастность признака разделения представлена в виде значения коэффициента трения по стали.
Основной причиной разных значений упругих характеристик материалов, явля-
ется 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 А и коэффициента восстановления к.
Коэффициенты А 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) = 'Т\~г~(к +1 '((а -Х))х
г =3 I г
х [к - tgai - (аг - к -А-Л)]- соб-4 аг }
где п-число испытаний для различных углов наклона плоскости аг; -высота, с
которой падает частица для ьго опыта; 1г -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).
Показатели физико-механических свойств на различных поверхностях разделения (сталь/резина)
Коэффициенты
Продукт Статического трения, ц Кинематического трения, ¡Ск Восстановления, к Трения при ударе, X
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
Расчеты коэффициентов X и к по полученным уравнениям показали, что предложенная методика расчета хорошо согласуется с механикой удара частиц.
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:
БПФС) и неподвижной (сепаратор для 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.
Разделение 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 -10-18 % при выходе хвостов 79 % с массовой долей асбеста 0,25 %.
Углесодержащих формаций выделено:
Сепараторы для разделения по трению и упругости: а) - БПФС; б) - СПРУТ
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 %.
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
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.
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 ------------------------------------------------------
Потапов В.Я. - кандидат технических наук, доцент кафедры горной механики, Потапов В.В - аспирант, ассистент кафедры разработки пластовых месторождений, Куликов П. С. - магистр кафедры горной механики,
Уральский государственный горный университет.
