CC BY
9
ной отсадки хромовых руд со шкалой классификации 10—3 и 3—0,5 мм.
3. Предложены зависимости: (15)—для определения коэффициента разрыхления минеральных зерен в водной среде, (16)—для определения скоростей стесненного падения, (14)—уточнен показатель степени (л =8) к формуле П. В. Лященко применительно к хромовым рудам, уточнена формула (8) Т. Г. Фоменко и Е. М. Погарцевой, принявшая вид (17).
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1 Качан И. Н. Скорости стесненного падения мелких минеральных зерен в воде// Гравитационные методы обогащения / Механобр,— М.: Металлургиздат, вып. 88, 1958.
2. Лященко П. В. Гравитационные методы обогащения.— М.: Гостоптехиздат, 1940.— 359 с.
3. Фоменко Т. Г., Бутовецкий В. С., Погарцева Е. М. Технология обогащения углей —М.: Недра, 1976 — 303 с.
4. Шохин В. Н. Освоение рекомендаций по замене отсадочных машин МОД-2 на пневматические отсадочные машины: Отчет, № Гос. регистрации 75048089.— Кривой Рог, 1976.
УДК 622.771.3.001.57
Е. Ф. Цыпин, В. Я. Потапов. А. Е. Пелевин, О. Ю. Слесарев,
В. В. Умнова
ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ БАРАБАННОГО ФРИКЦИОННОГО СЕПАРАТОРА
Испытание модели фрикционного сепаратора, состоящей из разгонной плоскости, вращающегося барабана и приемников продуктов, проведения с целью изучения влияния на технологические показатели конструктивных особенностей и режимных параметров, а также их оптимизации.
Объектом исследований явились асбестосодержащие продукты фабрики № 5 комбината «Ураласбест»: исходный в первую операцию разделения рудного потока класс — 40 + 0 мм, промпродукт рудного и перечнстного потока — класс — 3+0 мм.
В качестве варьируемых параметров модели использовались: угол наклона разгонной плоскости загрузочного желоба а, расстояние от нижнего края этой поверхности до оси барабана высота нижнего края плоскости над верхней точкой барабана Н, частота вращения барабана «=66,108 об/мин. Кроме того, варьировался размер диаметра барабана (£) = 500; 800 мм). В качестве материала для покрытия поверхности разделения рассматривались сталь и резина и их различные комбинации (например, полка—сталь, барабан — резина, полка — резина, барабан — сталь). Эксперименты проводились с удельной производительностью по исходному продукту 2,5—3,0 т/ч на , метр ширины разгонной плоскости.
По результатам предыдущих исследований определена оптимальная длина разгонной плоскости фрикционного сепаратора /, она составляет 1 м.
Получение математических моделей и их оптимизация по экспериментальным данным проводились с использованием ЭВМ.
В ходе опытов продукты разделения собирались в отдельные фракции, взвешивались и определялось содержание свободного и скрытого волокна. По результатам анализа фракции объединялись в однородные продукты, рассчитывались технологические показатели.
8*
115
В качестве критерия эффективности разделения продукта при формировании технологических показателей использовался максимальный выход хвостов ух с массовой долей свободного волокна v не более
0,3%.
В ходе многочисленных экспериментов (по 350 опытам) варьировались конструктивные параметры (виды покрытий поверхности барабана, разгонной плоскости, диаметр барабана, частота вращения барабана) и для каждого сочетания этих параметров изменялись все факторы регулирования (угол наклона разгонной плоскости, ее горизонтальное и вертикальное смещение относительно барабана).
Данные табл. I соответствуют лучшим результатам для различных сочетаний варьируемых факторов и конструктивных параметров.
Из таблицы следует:
— для продукта .крупностью — 40 + 0 мм лучшие показатели получены в опытах, где для покрытия разгонной полки использовались резина, а для барабана—сталь; при этом диаметр барабана был равен 800 м, а частота его вращения составляла 108 об/мин;
— при использовании резины в качестве покрытия барабана для получения такого же выхода хвостов частота вращения может быть 66 об/мин;
при использовании резины для покрытия разгонной полки и барабана достаточно использовать барабан диаметром 500 мм при частоте вращения 66 об/мин.
Исходя из опыта эксплуатации, допустимы следующие варианты использования материалов для покрытий: сталь — сталь, сталь — резина. Для выбранных видов покрытия целесообразны 1 параметры: £> = 800 мм, п= 108 тэб/мин, а=35°, ¿=45 см, // = 30—35 см.
Лучшие показатели разделения класса — 3 + 0 мм получены при частоте вращения барабана 108 об/мин. и диаметре 500 мм. Выход хвостов составил 70 %. Разгонная полка и барабан при этом имели покрытие из стали.
Снижение частоты вращения до 66 об/мин. приводит к резкому (почти на 18%) снижению выхода хвостов.
При использовании покрытия сталь — резина при тех же параметрах (£> = 500, п=108/мин) снижается выход хвостов на 5%.
Использование резины в качестве покрытия для разгонной полки и барабана приводит к существенному ухудшению результатов разделения.
Дальнейшая оптимизация проведена путем варьирования регули-. руемых факторов. Интервалы варьирования приняты, исходя из предыдущих экспериментов; нулевые уровни соответствуют оптимальным режимам разделения изучаемых продуктов (угол наклона плоскости равен 35°).
Для продуктов крупностью —3 + 0 мм получена следующая модель: у* = 42,26 — 3,01 п+ 1,66 L + 0,32 Н.
Модель адекватна при 95 % вероятности. На выход хвостов значимо влияет только частота вращения барабана, остальные факторы (L и Н) при выбранных интервалах варьирования с 95 % вероятностью не влияют на выход хвостов ух. Увеличение частоты вращения барабана с 66 до 108 об/мин. снижает выход хвостов, следовательно, * отимальной является первая величина.
Для продукта крупностью —40 + 0 мм получена модель:
Yx=83,69 + 0,41и + 3,09/. + 0,7Я. г
Она адекватна с 95 % вероятностью. Все коэффициенты модели не значимы, следовательно, факторы модели при заданных интервалах
Таблица I "
Лучшие показатели разделения продукта крупностью —40+0 мм и —3 + 0 мм при различном сочетании покрытий разгонной плоскости и барабана
Материал Крунность исходного материала, им - Массовая доли Частота вращении барабана. об/мин. Режим
разгонной плоскости барабана Продукт разделения Выход продукт». % свободного волокна +0.6 мм. % Диаметр барабана. мм а. • L. сы Н. см
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Сталь Сталь —40+0 Концентрат Хвосты Итого: 8,98 91,02 100,0 15,67 0,3 1 ,68 800 108 в 35 45 30
Резина Резина —40+0 Концентрат Хвосты Итого: 6,3 93,7 100,0 8,24 0,3 0,8 500 66 35 35 20
Резина Сталь —40+0 Концентрат Хвосты Итого: 5.61 94,39 100,0 15,63 0,3 1.16 800 108 35 35 30
Сталь Резина -40+0 Концентрат Хвосты Итого: 9,63 90,37 ! 00,0 11,31 0,30 1.36 800 66 35 45 * 35
Сталь Стал^ —3+0 Концентрат Хвосты Итого: 25,50 74,5 100,0 2,43 0,30 0,84 500 108 ^ 35 34 17,5
Резина Резина —3+0 Концентрат Хвосты Итого: . 60,65 39,35 100,0 1,65 0,3 1,12 500 66 30 40 25
Резина Сталь —3+0 Концентрат Хвосты Итоге: 75,42 . 24.58 100,0 1.49 0,3 1,2 800 108 35 35 30
Сталь Резина —3+0 Концентрат X восты Итого: 38,76 61,24 100,0 2,12 0.3 1,007 500 108 20 30 20
варьирования с 95 % вероятности не влияют на выход хвостов .с и = 0,3 %.
Незначимость факторов полученных моделей линейного вида можно объяснить так:
1. Выбранные интервалы варьирования соответствуют экстремуму функции выхода хвостов при с = 0,3%, т. е. для продукта крупностью —3+0 мм максимум функции ух при ц = 0,3% достигается при следующих значениях параметров: я=66 об/мин, ¿ = 25—30 см, /7=20—25 см; для продукта крупностью —40+0 мм — при значениях л=66—108 об/мин, ¿ = 40—45 "см, Н — =32,5—37,5 см.
2. На результаты эксперимента повлияло изменение содержания свободного асбеста в исходной руде. В опытах это учесть как фактор невозможно из-за нерегулярного характера изменений. Для оценки влияния содержания асбеста в исходной руде на выход хвостов при выполнении экспериментов проведен регрессионный анализ (табл. 2). Он показывает, что на выход хвостов с массовой долей асбеста и = 0,3% при обогаще-
. нии промпродукта крупностью —3+0 мм отрицательно влияют частота вращения барабана и содержание свободного асбеста в исходном. Влияние параметра /. на ух прямо пропорционально, хотя довольно слабое (г=0,26). Выход хвостов с у=0,3 % не зависит от параметра Н при изменении его от 20 до 25 см.
При. обогащении продукта крупностью —40+ +0 мм на выход хвостов с содержанием асбеста 0,3 % не влияют параметры сепаратора п. ¿, //, при заданных изменениях их значений, наибольшее влияние оказывает величина параметра ¿(г=0,26).
Содержание свободного асбеста в исходном продукте обратно пропорционально влияет на ■у*; влияние очень сильное, / = —0,94.
Результаты регрессионного анализа полностью совпадают с полученными по ПФЭ моделями. Сравнивая процесс разделения продуктов крупностью —40+0 мм и —3+0 мм, отметим:
1. При разделении продукта крупностью —3+0 мм частота вращения барабана должна быть 66 об/мин, при разделении продукта крупностью —40+0 мм частота вращения может быть в диапазоне 66—108 об/мин.
2. На разделение продуктов не влияют величины ¿и Н при их значениях 25—30 и 20— 25 см для продукта крупностью —3+0 мм и 32,5— 37,5 см для Продукта крупностью —40+0 мм. Экстремум функции у'х.при и=0,3 % достигается при изменении параметров ¿ и Н в этих пределах.
3. Средняя величина функции \х больше для продукта V—40+0 мм по сравнению с продуктом крупностью —3+0 мм и равна 83.69 против 42,46 %.
4. Содержание свободного асбеста в исходном продукте обратно пропорционально влияет на выход хвостов с массовой долей свободного асбеста в них 0,3 %.
а • ' • у б
ЛроизЗо&ательносгт, фт/зЗоди'лгльмР'яь, л7//м у)
Зависимость выхода хвостов обогащения класса —3 + 0 мм (а) и—40 + + 0 мм (б) от производительности фрикционного сепаратора:
о— л —108 об/мин; а-ЗС; ¿-30 см; М-20 см; 0-500 мм; покрытия для полки — сталь, для барабана резина; б — п-66 об/мин; а-35°; ¿-45 см; Н-35 см; О-^800 мм. покрытия для полки —сталь, для барабана — резина
Кроме того, определялось влияние производительности фрикционного сепаратора на эффективность разделения. Опыты проведены на продуктах той же крупности. В качестве функции отклика принят выход хвостов с массовой долей свободного асбеста 0,3%. Зависимости выхода хвостов от удельной производительности фрикционного сепаратора (на единицу длины барабана) имеют вид: для продукта крупностью —3 + 0 мм
Ух=32,81 + 5,3д — 1,41<72, т)=0,45 д.ед.; для продукта крупностью —40 + 0 мм
у* = 90,38 — 0,43*7 — 0,007д2, т] = 0,91 д. ед., где т] — корреляционное отношение.
Из рисунка видно, что с увеличением удельной производительности сепаратора снижается у*- Так, для поддержания ух>30 % при разделении продукт^ крупностью —3 + 0 мм производительность сепаратора должна быть не более 4,1 т/(м-ч); для ух>80 % при разделении продукта крупностью —40 + 0 мм производительность должна быть не выше 18 т/(м-ч).
Зависимости выхода хвостов от удельной производительности и среднего содержания свободного асбеста в исходном продукте имеют вид:
для продукта крупностью —3+0 мм
у* = 98,04 —0,47*7-52,13<*, /? = 0,97 д. ед.;
для продукта крурностью —40 + 0 мм
ух = 103,18 — 0,820*7 — 6,24а, /?=0,98 д. ед; /? — коэффициент множественной корреляции
Введение в уравнение значения а повышает коэффициент корреляции, что говорит о влиянии а на ух.
Таким образом, на выход хвостов с массовой долей свободного асбеста 0,3 % при неизменных режимах сепарации обратно пропорционально влияют производительность сепаратора и содержание асбеста в исходном продукте.
Выводы
Обобщая результаты выбора режимных и конструкционных параметров фрикционного сепаратора, можно сделать следующие выводы:
1. Подготовку руды к разделению на барабане фрикционного сепаратора целесообразно проводить на наклонной плоскости с трамплином. Это обеспечивает выход хвостов до 90 % для класса —40 + 0 мм и до 50 % Для класса —3 + 0 мм.
2. При разработке фрикционного сепаратора следует предусмотреть регулирование угла наклона разгонной плоскости, т.к. этот параметр отличен для разных продуктов при достижении максимального выхода хвостов.
3. Оптимальный диаметр барабана при разделении продукта —40 + 0 мм составляет 800 мм, для класса —3 + 0 мм — 500 мм.
4. Лучшим сочетанием видов покрытия полки и барабана является соответственно сталь — сталь, а также сталь — резина. Окончательный выбор сочетания поверхностей необходимо сделать, исходя из практики эксплуатации.
5. При разработке фрикционного сепаратора варьируемые параметры должны быть следующие: угол наклона разгонной плоскости, расстояние от нижнего края плоскости до оси барабана и высота нижнего края плоскости над верхней точкой барабана. Если разрабатывать опытные образцы машины для различных классов (промпро-дуктов), то угол наклона плоскости можно фиксировать, оставив два регулируемых параметра.
6. Максимальный выход хвостов с массовой долей асбеста 0,3 % можно получить как при частоте вращения барабана 66 об/мцн, так и при 108 об/мик, варьируя другие регулируемые параметры. С целью увеличения производительности фрикционного сепаратора в опытном образце лучше предусмотреть частоту вращения барабана 108 об/мин (относительная погрешность ±5%).
7. Разделение продуктов обогащения асбестообогатительных фабрик на фрикционном сепараторе обеспечивает выход хвостов с массовой долей свободного асбеста 0,3 % до 90 % для класса —40 + 0 мм и до 50% для класса —3 + 0 мм; средние величины выхода хвостов равны 83,69 и 42,46 % соответственно.
8. Удельная производительность фрикционного сепаратора обратно пропорционально влияет на выход хвостов. Для обеспечения выхода хвостов более 30 % удельная производительность (на 1 м длины барабана) аппарата должна быть не выше 4,1 т/(м-ч) при разделении класса —3 + 0 мм. При обогащении продукта —40 + 0 мм выход хвостов больше —80 % достигается при удельной производительности менее 18 т/(м-ч).
9. На процессе разделения во фрикционном сепараторе влияет содержание свободного асбеста в исходном продукте. Увеличение содержания свободного асбеста в исходном продукте ведет к снижению выхода хвостов.
