CC BY
4
11. Marusic K. Comparison of measurements of soil properties in assessing pipeline corrosion // Materials and corrosion - Werkstoffe und Korrosion. 2019. Vol. 70. No. 9. pp. 1700-1707.
12. Vitek M. Structural integrity of steel pipeline with clusters of corrosion defects // Materials. 2021. V14. No. 4. pp. 1-15.
УДК 622.73 DOI 10.46689/2218-5194-2022-1-1-403-411
ИССЛЕДОВАНИЕ ГРАНСОСТАВА ТОНКОДИСПЕРСНОГО
ДОЛОМИТА, ИЗМЕЛЬЧЕННОГО В ЦЕНТРОБЕЖНОЙ МЕЛЬНИЦЕ ВЕРТИКАЛЬНОГО ТИПА
В.Н. Хетагуров, Е.С. Каменецкий, М.В. Гегелашвили, А.Т. Марзоев
С использованием рентгеновской аналитической центрифуги ВгооШауеп В1-ХОС впервые исследовано дифференциальное распределение гранулометрического состава тонкодисперсного измельченного продукта крупностью 0,08 мм, полученного в результате измельчения кускового доломита в центробежной мельнице вертикального типа при разных режимах ее работы. При всех исследованных режимах основная часть тонкодисперсной фракции в установившемся режиме работы мельницы находится в диапазоне 7,1... 30,4 мкм.
Ключевые слова: центробежная мельница вертикального типа, доломит, измельчение, режимы работы, гранулометрический состав, тонкодисперсный продукт, дифференциальное распределение.
Введение. Применение центробежных мельниц вертикального типа для измельчения сырьевых материалов показало их высокую эффективность при получении тонкодисперсных материалов [1]. Исследования этих мельниц в различных условиях эксплуатации позволили создать массив данных по гранулометрическому составу измельченного материала в зависимости от конструктивных особенностей мельниц и технологических параметров процесса измельчения. Определенный интерес представляют исследования распределения грансостава измельченного продукта по классам крупности частиц менее 80 мкм, которые до настоящего времени не проводились.
Цель исследований
Исследование распределения гранулометрического состава тонкодисперсного продукта крупностью менее 80 мкм, полученного при измельчении кускового доломита в центробежной мельнице вертикального типа при различных режимах ее работы.
Методика выполнения экспериментов
Для решения поставленной задачи отбирались пробы измельченного материала, полученные при размоле доломита Боснинского месторождения (РСО-Алания) в центробежной мельнице вертикального типа МВ-
0,3 с диаметром ротора 300 мм при применении следующих технологических режимов процесса измельчения: частота вращения ротора мельницы п=310; 360 мин-1, высота столба материала над вращающемся ротором #=180; 270 мм, время испытаний 6 час [2, 3].
Отобранные пробы классом крупности - 0,08 мм анализировались в рентгеновской аналитической центрифуге ВгоокЪауеп Б1-ХВС, предназначенной для определения распределения частиц по размерам в области от 0,01 до 100 мкм [4-6]. Измерения в центрифуге ВгоокМуеп Б1-ХБС выполняли на суспензии, приготовленной из смеси 0,5 г отобранной пробы с 20 %-ным раствором сахарозы и дистиллированной воды. Пробы с классом крупности 0,08 мм взвешивались на лабораторных весах ЛВ СП.005.048 РЭ. Полученная суспензия диспергировалась в ультразвуковой ванне в течение 3 - 5 минут. После диспергирования суспензия заливалась в диск анализатора. При перемешивании измерялась нижняя базовая линия поглощения гомогенной суспензией частиц. После прекращения перемешивания образца, запускалась процедура измерения седиментационной кривой. При проведении исследований фиксировались измерения в режиме естественной седиментации, когда диск анализатора был неподвижен в ходе эксперимента. Полученные данные седиментационного анализа крупности тонких фракций обрабатывались программным обеспечением компьютера центрифуги и строились графики дифференциального распределения частиц при различных технологических режимах измельчения доломита в центробежной мельнице.
Схема для анализа дифференциального распределения частиц, полученных с применением центрифуги ВгоокЪауеп Б1-ХЭС, приведена на рис. 1. При схематизации результатов обработки экспериментов не учитывались незначительные всплески концентрации измельченного продукта с размерами меньшими, чем 11 и большими, чем 13.
Результаты исследования и обсуждение
В ходе ранее проведенных исследований было отмечено, что установление стабильного режима измельчения материалов, зафиксированного по показателям производительности мельницы, наступало после 4 - 6 часов ее работы [7, 8]. Анализ распределения тонкодисперсного продукта крупностью -0,08 мм, полученного с применением центрифуги ВгоокЪауеп Б1-ХВС, показал установление стабильного режима измельчения материалов, зафиксированного по показателям производительности центробежной мельницы за 6-й час работы мельницы. Поэтому при дальнейшем анализе распределения тонкодисперсного продукта крупностью менее 80 мкм использовались результаты процесса измельчения доломита, полученные за этот период времени испытаний центробежной мельницы.
Рис. 1. Схема для проведения анализа фракций тонкодисперсных частиц: 11 - минимальный размер; 12 - размер частиц, концентрация которых максимальна; 13 - максимальный размер
Схематичное изображение результатов анализа распределения тонкодисперсного продукта за 6-й час испытаний центробежной мельницы приведено на рис. 2.
,.о 100
н к
и Ц
и Ч и О, с о га
о.
ал
О К
н0
и
га К 1=Г ш
и &
<и -€Н
К
80
60
40
20
1 / -3
4
10 20
Диаметр частиц, мкм
30
Рис. 2. Дифференциальное распределение частиц за шестой час работы центробежной мельницы: 1 - п = 310 мин1, Н = 180 мм; 2 - п = 360 мин1, Н = 180 мм; 3 - п = 310мин1, Н = 270мм; 4 - п = 360мин1, Н = 270мм
Определено, что в ходе шестого часа работы центробежной мельницы происходит стабилизация показателей распределения тонкодисперсных частиц при различных режимах процесса измельчения материалов.
Результаты фракционного анализа гранулометрического состава тонкодисперсного продукта крупностью 0,08 мм, полученные при использовании центрифуги Вгооkhаvеn BI-ХDС, приведены в табл. 1 - 4.
Таблица 1
Крупность тонкодисперсного измельченного продукта, мкм
Величина Режим Время работы мельницы, ч
частиц измельчения
1 2 3 4 5 6
Минимальная Н =180, п = 310 мин-1 10,584 5,750 10,430 10,639 8,847 7,100
Н =270, п = 310 9,909 6,083 8,483 6,449 10,505 8,460
мин-1
Максимальная Н =180, п = 310 мин-1 25,534 31,883 19,621 29,692 29,018 23,525
Н =270, п = 310 31,036 20,736 26,169 27,676 21,624 21,172
мин-1
Как видно из табл. 1 при частоте вращения ротора п = 310 мин-1 наблюдается отсутствие тонкодисперсных фракций: для тонких фракций менее 7,100 мкм (при Н =180 мм) и менее 8,460 мкм (при Н =270 мм), а также крупных фракций более 23,525 мкм (при Н =180 мм) и более 21,172 мкм (при Н =270 мм).
Таблица 2
Крупность тонкодисперсного измельченного продукта, мкм
Величина частиц Режим измельчения Время работы мельницы, ч
1 2 3 4 5 6
Минимальная Н =180, п = 360 мин-1 8,935 9,514 8,997 6,933 11,447 11,073
Н =270, п = 360 7,083 11,445 10,435 10,641 7,748 7,353
мин-1
Максимальная Н =180, п = 360 мин-1 29,869 36,854 26,858 25,736 24,554 30,410
Н =270, п = 360 27,691 20,675 21,819 21,239 31,108 21,745
мин-1
Как видно из табл. 2, при частоте вращения ротора п = 360 мин-1 наблюдается отсутствие тонкодисперсных фракций: для тонких фракций менее 11,073 мкм (при Н =180 мм) и менее 7,353 мкм (при Н =270 мм), а также крупных фракций более 30,410 мкм (при Н =180 мм) и более 21,745 мкм (при Н =270 мм).
Таблица 3
Крупность тонкодисперсного измельченного продукта, мкм
Величина частиц Режим измельчения Время работы мельницы, ч
1 2 3 4 5 6
Минимальная Н =180, п = 310 мин-1 10,584 5,750 10,430 10,639 8,847 7,100
Н =180, п = 360 8,935 9,514 8,997 6,933 11,447 11,073
мин-1
Максимальная Н =180, п = 310 мин-1 25,534 31,883 19,621 29,692 29,018 23,525
Н =180, п = 360 29,869 36,854 26,858 25,736 24,554 30,410
мин-1
Как видно из табл. 3, при высоте столба материала Н = 180 мм наблюдается отсутствие тонкодисперсных фракций: для тонких фракций менее 7,100 мкм (при п = 310 мин-1) и менее 11,073 мкм (при п = 360 мин-1), а также крупных фракций более 23,525 мкм (при п = 310 мин-1) и более 30,410 мкм (при п = 360 мин-1).
Таблица 4
Крупность тонкодисперсного измельченного продукта, мкм
Величина частиц Режим измельчения Время работы мельницы, ч
1 2 3 4 5 6
Минимальная Н =270, п = 310 мин-1 9,909 6,083 8,483 6,449 10,505 8,460
Н =270, п = 360 7,083 11,445 10,435 10,641 7,748 7,353
мин-1
Максимальная Н =270, п = 310 мин-1 31,036 20,736 26,169 27,676 21,624 21,172
Н =270, п = 360 27,691 20,675 21,819 21,239 31,108 21,745
мин-1
Как видно из табл. 4, при высоте столба материала Н = 270 мм наблюдается отсутствие тонкодисперсных фракций: для тонких фракций менее 8,460 мкм (при п = 310 мин-1) и менее 7,353 мкм (при п = 360 мин-1), а также крупных фракций более 21,172 мкм (при п = 310 мин-1) и более 21,745 мкм (при п = 360 мин-1).
Выводы
1. Впервые, с использованием рентгеновской аналитической центрифуги Вгоо^ауеи Б1-ХВС проведен анализ гранулометрического состава измельченного материала крупностью менее 0,08 мм, полученного в результате измельчения кускового доломита в центробежной мельнице вертикального типа при различных режимах ее работы.
2. Установлено, что при принятых режимах работы центробежной мельницы в установившемся режиме ее работы основная часть тонкодисперсной фракции находится в диапазоне размеров от 7,1 до 30,4 мкм. При этом диапазон размеров тонкодисперсных частиц - от минимальных ее размеров до максимальных в зависимости от режимов работы мельницы -составляет 12,7... 19,7 мкм.
3. Полученные результаты исследований могут быть полезными при проектировании промышленных образцов центробежных мельниц производительностью более 50 т/ч, в частности, на предприятиях горнодобывающей промышленности [9 - 12].
Список литературы
1. Хетагуров В.Н. Разработка и проектирование центробежных мельниц вертикального типа. Владикавказ: Терек, 1999. 225 с.
2. Экспериментальное исследование характера движения измельчаемого материала в корпусе центробежной мельницы вертикального типа / В.Н. Хетагуров, Е.С. Каменецкий, А.М. Лапинагов, Б.М. Наниева // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2004. №3. С. 309-312.
3. Влияние режимов работы центробежной мельницы вертикального типа на эффективность измельчения доломита / В.Н. Хетагуров, Е.С. Каменецкий, С.В. Хетагуров, С.Е. Соболев // Горный информационно -аналитический бюллетень. 2011. №7. С.261-265.
4. Применение седиментационного метода с центрифугированием для оценки гранулометрического состава пылевидных материалов на предприятиях Северного Кавказа / А.Ю. Атаева, З.М. Дреев, Г.И. Сверд-лик, Х.С. Хосаев // Грозненский естественнонаучный бюллетень. 2017. №3(7). С.8-11.
5. Атаева А.Ю., Свердлик Г.И. Разработка экспериментальной установки для исследования процессов очистки пылегазовых выбросов предприятий предгорной зоны // Устойчивое развитие горных территорий. 2017. Т. 9. № 1(31). С.92-97.
6. Атаева А.Ю., Свердлик Г.И., Гетоева Е.Ю. Исследование процесса образования пузырьков при барботаже из прямоугольных вертикальных прорезей // International Journal of Advanced Studies. 2017. Т. 7. №2-2. С.20-28.
7. Напряженное состояние измельчаемого материала в процессе работы вертикальной мельницы принудительного самоизмельчения / М.В. Гегелашвили, И.Р. Бурлаков, Ю.В. Дмитрак, Г.И. Свердлик // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. №S30. С.107-121.
8. Результаты испытаний центробежной мельницы вертикального типа при размоле доломита / В.Н. Хетагуров, Е.С. Каменецкий, А.С. Вы-
скребенец, С.В. Хетагуров // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2011. №10. С.201-205.
9. Васильев П.В., Стась Г.В., Смирнова Е.В. Оценка риска травматизма при добыче полезных ископаемых // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2016. Вып. 2. С. 45-58.
10. К концепции одностадийной выемки запасов металлических месторождений / В.И. Голик, Ю.И. Разоренов, Ю.В. Дмитрак, В.Б. Заалишви-ли // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. Вып. 4. С. 151-167.
11. Анализ состояния изоляции электрооборудования горнометаллургических комбинатов / Р.В. Клюев, И.И. Босиков, О.А. Гаврина, К.С. Крысанов // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. Вып. 2. С. 201-215.
12. Учет влияния ситуационных геомеханических условий для совершенствования дегазации подрабатываемого массива горных пород / В.С. Бригида, В.И. Голик, Ю.В. Дмитрак, О.З. Габараев // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2019. Вып. 2. С. 279288.
Хетагуров Валерий Николаевич, д-р техн. наук, проф., проф. hetag@mail.ru, Россия, РСО-Алания, Владикавказ, Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет),
Каменецкий Евгений Самойлович, д-р физ.-мат.наук, доц., гл. науч. сотр., esk@smath.ru, Россия, Владикавказ, Южный математический институт - филиал федерального государственного бюджетного учреждения науки, федерального научного центра «Владикавказский научный центр Российской академии наук»,
Гегелашвили Михаил Владимирович, д-р техн. наук, проф., gegelashvili@,mail.ru, Россия, Владикавказ, Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет),
Марзоев Азамат Таймуразович, асп., marzoev. a@mail. ru, Россия, Владикавказ, Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет)
GRANULOMETRIC COMPOSITION STUDY OF FINE PRODUCT OBTAINED BY DOLOMITE GRINDING IN A CENTRIFUGAL MILL OF VERTICAL TYPE
V. N. Khetagurov, E. S. Kamenetsky, M. V. Gegelashvili, A. T. Marzoev
A fractional analysis of the grinded material with a grain size of 0.08 mm, obtained as a result of lump dolomite processing in a centrifugal mill of the vertical type, was carried out using the Вrооkhаvеn BI-XDC X-ray analytical centrifuge. An integrated distribution of a thin grinding product particle size depending on the work regimes of the mill was obtained
for the first time. The main part of the finely dispersed fraction in the steady-state operation of the mill under all investigated regimes is in the range of 7.1 ...30.4 ¡j.m.
Key words: vertical type centrifugal mill, dolomite, grinding, operating regimes, granulometric composition, fine dispersed product, differential distribution.
Khetagurov Valery Nikolayevich, doctor of technical sciences, professor, he-tag@,mail.ru, Russia, Vladikavkaz, North Caucasus Mining and Metallurgical Institute (State Technical University),
Kamenetsky Evgeny Samoylovich, doctor of phys.-matem. sciences, docent, ch. sci. officer, esk@,smath.ru, Russia, Vladikavkaz, Southern Mathematical Institute - branch of the Federal State Budgetary Institution of Science of the Federal Scientific Center "Vladikavkaz Scientific Center of the Russian Academy of Sciences",
Gegelashvili Mikhail Vladimirovich, doctor of technical sciences, professor, gege-lashvili@,mail.ru, Russia, Vladikavkaz, North Caucasus Mining and Metallurgical Institute (State Technical University),
Marzoev Azamat Taymurazovich, postgraduate, marzoev.a@mail.ru, Russia, Vladikavkaz, North Caucasus Mining and Metallurgical Institute (State Technical University)
Reference
1. Khetagurov V.N. Development and design of vertical centrifugal mills. Vladikavkaz: Terek, 1999. 225 p.
2. Experimental study of the nature of the movement of the crushed material in the housing of a vertical centrifugal mill / V.N. Khetagurov, E.S. Kamenetsky, A.M. Lapinagov, B.M. Nanieva // Mining information and analytical bulletin. 2004. No. 3. pp. 309-312.
3. The influence of the operating modes of a vertical-type centrifugal mill on the efficiency of grinding dolomite / V.N. Khetagurov, E.S. Kamenetsky, S.V. Khetagurov, S.E. Sobolev // Mining information and analytical bulletin. 2011. No.7. pp.261-265.
4. Application of the sedimentation method with centrifugation to assess the granulometric composition of pulverized materials at enterprises of the North Caucasus / A.Yu. Ataeva, Z.M. Dreev, G.I. Sverdlik, H.S. Khosaev // Grozny Natural Science Bulletin. 2017. No.3(7). pp.8-11.
5. Ataeva A. Yu., Sverdlik G. I. Development of the experimental setup for the study of processes of cleaning dust and gas emissions of the foothill zone // Sustainable development of mountain territories. 2017. T. 9. № 1(31). P. 92-97.
6. Ataeva A. Yu., Sverdlik G. I., Gataeva E. Y. a Study of the process of formation of bubbles in the bubbling of vertical rectangular slots // International Journal of Advanced Studies. 2017. Vol. 7. No.2-2. pp.20-28.
7. The stressed state of the crushed material in the process of operation of a vertical mill of forced self-grinding / M.V. Gegelashvili, I.R. Burlakov, Yu.V. Dmitrak, G.I. Sverdlik // Mining information and analytical bulletin. 2017. No.S30. pp.107-121.
8. Test results of a vertical centrifugal mill when grinding dolomite / V.N. Khetagurov, E.S. Kamenetsky, A.S. Vyskrebenets, S.V. Khetagurov // Mining information and analytical bulletin. 2011. No. 10. pp.201-205.
9. Vasiliev P.V., Stas G.V., Smirnova E.V. Assessment of the risk of injury in the extraction of minerals // Izvestiya Tula State University. Earth sciences. 2016. Issue. 2. pp. 4558.
10. To the concept of one-stage extraction of reserves of metal deposits / V.I. Golik, Yu.I. Razorenov, Yu.V. Dmitrak, V.B. Zaalishvili // Izvestiya Tula State University. Earth sciences. 2020. Issue 4. pp. 151-167.
11. Analysis of the state of insulation of electrical equipment of mining and metallurgical plants / R.V. Klyuev, I.I. Bosikov, O.A. Gavryna, K.S. Krysanov // Izvestiya Tula State University. Earth sciences. 2020. Issue. 2. pp. 201-215.
12. Taking into account the influence of situational geomechanical conditions for the improvement of degassing of a part-time rock mass / V.S. Brigida, V.I. Golik, Yu.V. Dmitrak, O.Z. Gabaraev // Izvestiya Tula State University. Earth sciences. 2019. Issue. 2. pp. 279-288.
УДК 622.02; 622.23; 622.34; 622.83 DOI 10.46689/2218-5194-2022-1-1-411-425
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ВЫЕМОЧНЫХ СТОЛБОВ УГОЛЬНЫХ ШАХТ
А.А. Исаченко, Т.В. Петрова
Приведены результаты реконструкции напряженно -деформированного состояния недр участка горного отвода шахты, определен вектор максимальных и минимальных горизонтальных напряжений. Установлены зависимости горизонтальных и вертикальных напряжений от горно-геологических условий горного массива.
Ключевые слова: горизонтальные напряжения, вертикальные напряжения, реконструкция напряженно-деформированного состояния, вектор напряжений, угольное месторождение.
Горнодобывающие предприятия по добыче угля подземным способом проектировались, как правило, без учета природного напряженно-деформированного состояния и направления вектора распространения трещиноватости массива горных пород. Нерациональное пространственное расположение выемочных участков относительно векторов напряжений и трещиноватости приводит к таким непрогнозируемым негативным событиям как образование куполов в породах кровли, интенсификация отжима угля в краевой части пласта, в том числе в форме динамических явлений и пр.
Поэтому при проектировании схем вскрытия и подготовки панелей лицензионных участков необходимо учитывать влияние указанных факторов на эффективность и безопасность горных работ.
Для этого необходимо разработать методику определения оптимального расположения очистных и подготовительных горных выработок относительно векторов напряжений и естественной трещиноватости. Исследование проводятся для условий геодинамического полигона, расположенного в Ерунаковском геолого-экономическом районе Кузбасса. Рельеф поверхности участка резко пересеченный, с многочисленными неодно-
