Влияние состава суспензии на работу тяжелосредного гидроциклона Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

- © В.А. Козлов, E.H. Чернышева,

М.Ф. Пикалов, 2014

УДК 622.7:658.512; 622.766.43; 622.7.017.2

В.А. Козлов, Е.Н. Чернышева, М.Ф. Пикалов

ВЛИЯНИЕ СОСТАВА СУСПЕНЗИИ НА РАБОТУ ТЯЖЕЛОСРЕДНОГО ГИДРОЦИКЛОНА

Рассмотрены результаты исследований влияния состава суспензии на ее устойчивость и на плотность разделения в тяжелосредном гидроциклоне, выполненных в исследовательском центре Австралии (ACARP). Приведены уравнения для расчета состава среды на примере использования в качестве утяжелителей магнетита, глины, зернистого и тонкого угольного шлама. Отражено влияние каждого компонента на работу тяжелосредного гидроциклона. Расширено понимание влияния глины, тонкого и зернистого шлама на свойства суспензии. Приведены производственные данные по составу тяжелой среды на углеобогатительных фабриках. Результаты исследования показывают, что чистая магнетитовая суспензия при относительной плотности ниже 1,4, менее стабильна, чем суспензия, дополнительно содержащая глину и/или тонкий угольный шлам (с содержанием немагнитного материала >20% вес.), и что наибольшему влиянию изменения состава среды подвержена плотность суспензии в песках гидроциклона. Данные исследования также показывают, что наличие зернистого шлама (угольных частиц крупностью > 0,2 мм) слабо влияет на устойчивость суспензии.

Ключевые слова: кондиционная магнетитовая суспензия, угольный шлам, глина, устойчивость среды, тяжелосредный гидроциклон, плотность суспензии, плотность разделения, погрешность разделения.

В статье рассмотрены результаты исследований влияния состава суспензии на ее устойчивость и на плотность разделения в тяжелосредном гидроциклоне, выполненные в исследовательском центре Австралии (ДСДИР) [1].

Структурная устойчивость суспензии, проходящей через тяжелосредный гидроциклон (ТСГЦ), играет важную роль в процессе разделения угля и влияет на эффективность работы гидроциклона. Под устойчивостью суспензии в рамках данной статьи будем понимать способность компонентов среды - мелкодисперсных твердых частиц - не расслаиваться под действием центробежной силы. Это главный фактор, определяющий плотность суспензии в потоках тяжелого (песках) и легкого (сливе) продуктов.

Устойчивость суспензии будет определяться следующими факторами:

• гидродинамическими условиями процесса движения среды в ТСГЦ,

• геометрией ТСГЦ,

• давлением питания на входе в ТСГЦ (и, следовательно, производительностью по питанию),

• количеством крупных кусков в питании в ТСГЦ,

• составом суспензии, т.е. гранулометрическим распределением и содержанием магнетита, глины и угольного шлама, являющимися компонентами тяжелой среды.

Два последних фактора являются следствием несовершенства процессов предварительной классификации и дешламации угля непосредственно перед его поступлением в схему ТСГЦ, в результате чего некоторые частицы угля

и породы с размером меньше граничного остаются в надрешетном продукте. Кроме этого, в результате прохождения угля через технологические процессы происходит измельчение крупных частиц угля и размокание породы.

Исследовательскими работами было установлено, что в магнетитовой суспензии в схемах с ТСГЦ на фабриках Австралии содержится значительное количество немагнитного материала [2]. Количество, распределение по размерам и состав немагнитных частиц сильно отличаются для разных обогатительных фабрик. Была применена процедура обратного восстановления первоначального состава и распределения тяжелой среды, дающая хорошие результаты. С этой целью было сделано предположение о наличии четырех компонентов в суспензии: магнетита, глины, зернистого (>0,2 мм) и тонкого угольного шлама (<0,2 мм).

Высокая степень изменчивости состава компонентов среды предполагает постановку вопросов об их относительном влиянии на устойчивость среды в ТСГЦ, о минимальном размере частиц угля, при котором они фактически перестают быть разделяемым материалом и становятся компонентом разделяющей среды. Основной целью работы, результаты которой представлены в данной статье, было изучить влияние состава суспензии на плотность разделения в ТСГЦ в экспериментах с контролируемыми параметрами.

Для исследования влияния изменения состава среды на ее устойчивость в лаборатории CSIRO QCAT была применена схема с ТСГЦ диаметром 150 мм [3]. Геометрические параметры гидроциклона соответствовали рекомендациям Горнорудного Управления Нидерландов (DSM). Диаметр песковой насадки составлял 35 мм, сливного патрубка - 50 мм, входа гидроциклона - 52 мм. В большинстве опытов плотность рабочей суспензии задавалась низкой, поскольку в этом случае сложнее обеспечить стабильность суспензии. Но для полноты картины и сравнения результатов были проведены эксперименты и при более высокой плотности суспензии.

Исходными компонентами для приготовления искусственных смесей тяжелой среды были магнетит со средним размером частиц 0,03 мм, глина со средним размером частиц 0,01 мм, а также тонкий и зернистый угольные шламы со средней крупностью частиц 0,1 мм и 0,5 мм, соответственно. Относительные плотности исходной суспензии находились в диапазоне 1,24-1,63. Эксперименты проводились при двух значениях давления на входе в гидроциклон - 11 и 15 кПа (4,6D и 8,2D). В ряде опытов плотность и давление рабочей суспензии поддерживались постоянными, при этом менялись только содержания четырех компонентов тяжелой среды.

Характеристики ТСГЦ были рассчитаны по плотностям суспензии в песках и в сливе гидроциклона, а для оценки плотности разделения использовались цветные маркеры в виде двухмиллиметровых кубиков различной плотности. Маркеры разной плотности имели разный цвет, что позволяло визуально по цветам кубиков быстро определить плотность разделения. Было проведено 99 опытов, подробное описание которых представлено в работе [3]. Расчеты выполнялись в соответствии с рекомендациями работы [4].

Параметры суспензии фиксировались при следующих условиях работы ТСГЦ: относительная плотность рабочей суспензии 1,28, диаметр пескового отверстия 35 мм, давление рабочей суспензии на входе в гидроциклон 15 кПа. Состав среды менялся замещением определенного количества магнетита глиной или тонким угольным шламом. В табл. 1 приводятся итоговые изменения

Таблица 1

Изменения характеристик работы ТСГЦ при разном составе тяжелой среды

Содержание компонентов, % (вес.) Плотность сусп.в песках (РпЬ т/м3 Плотность сусп. в сливе (Рсл), т/м3 Разница в плотности (рп - Рсл), т/м3 Плотность разделения (НО50), т/м3

Магнетит (100%) 1,88 1,09 0,79 1,48

Глина (10%) 1,68 1,10 0,58 1,45

Глина (20%) 1,67 1,11 0,56 1,44

Глина (30%) 1,62 1,16 0,46 1,38

Тонкий шлам (10%) 1,69 1,10 0,59 1,45

Тонкий шлам (20%) 1,59 1,12 0,47 1,41

Глина (10%) + Тонкий шлам (10%) 1,56 1,17 0,39 1,43

Глина (10%) + Тонкий шлам (20%) 1,56 1,17 0,39 1,38

Глина (20%) + Тонкий шлам (10%) 1,51 1,20 0,31 1,38

Глина (20%) + Тонкий шлам (20%) 1,46 1,19 0,27 1,34

в значениях плотности среды тяжелого и легкого продуктов, разницы их плотностей и плотности разделения. Тяжелая суспензия, содержащая 100% магнетита, по сравнению со средой, содержащей 10 или 20% глины и 10% тонкого шлама, значительно отличаются по плотности. В то же время для суспензии с высоким содержанием немагнитного материала наблюдаются значительно меньшие отличия между плотностью исходной среды и плотностью разделения в гидроциклоне.

Ниже приведены результаты 34 экспериментов с различным содержанием компонентов в рабочей суспензии, при этом давление на входе в ТСГЦ было постоянным и составляло 15 кПа.

Сначала проводились опыты со средой, содержащей только магнетит, в широком диапазоне значений плотности рабочей суспензии, результаты которых приведены на рис. 1. Разница плотностей суспензии в песках и в сливе (р - р ) возрастает с уменьшением плотности исходной суспензии ниже 1,4. Полученные результаты доказывают, что устойчивость для рабочей суспензии с относительной плотностью более 1,4 является второстепенной проблемой, но при более низких значениях плотности важность

1.9

1-Я

1.6

1.4

13

у = 3.1179х г- 9.2701** 8.1 759

♦

в

254 0.685!! 0.990? ■

1 Р.т 1 Рт _ 1 ррчкгат

).9829 <

Г1 — Линии трети |

1.2 13 1.4 Ц5 1.6 1.7

Относительная плотность исходной суспензии Рис. 1. Зависимость плотности чистой (без добавок) магнетитовой суспензии в песках и в сливе ТСГЦ с давлением на входе 15 кПа от плотности исходной суспензии

1.7

г,б

1.1

8 1,3

♦ ♦

♦ 1 т <

; Е *

Га ■

1 ■ • Р-т

1 ■ Ра

* Рц

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1-7

Огодсяпслыздя Платность m:\uyjcoii 1.1 Л' |:I:.1

Рис. 2. Зависимость плотности разделения, плотности суспензии в песках и в сливе от плотности исходной суспензии при давлении на входе в ТСГЦ 15 кПа

устойчивости суспензии возрастает.

На рис. 2 приведены данные по плотности разделения, плотности суспензии в песках и в сливе ТСГЦ в зависимости от плотности исходной суспензии. В случае более высоких плотностей (выше 1,4) взаимосвязь плотностей суспензии в песках и в сливе с плотностью разделения является практически линейной, при этом оказывается, что с повышением плотности исходной суспензии влияние состава тяжелой среды на плотность разделения уменьшается. На рис. 2 видно, что при плотности рабочей суспензии ниже 1,4 имеется сильный разброс результатов. Это является исчерпывающим доказательством того, что состав среды (и ее качество) влияет на разницу в плотностях, и это влияние усиливается при плотности исходной суспензии ниже 1,4.

На рис. 3 изображены данные для относительной плотности исходной суспензии, равной 1,28, в зависимости от доли магнетита в тяжелой среде в сочетании с глиной и тонким угольным шламом. Очевидно, что при такой низкой плотности исходной суспензии устойчивость суспензии и плотность разделения зависят от состава тяжелой среды.

Данные по изменению погрешности разделения Е т проверялись аналогичным образом, но заметного влияния установить не удалось. Причиной этого возможно является недостаточная точность определения плотности разделяемых частиц из-за большого шага в ряде плотностей кубических маркеров (0,04).

Принимая во внимание линейность зависимостей, приведенных выше, все результаты были обобщены с использованием полилинейной регрессии. Дан-

Рис. 3. Изменение плотности разделения, плотности суспензии в песках и в сливе от содержания магнетита при относительной плотности исходной суспензии 1,28

ные экспериментов (всего 59) были разделены на две группы по давлению на входе в гидроциклон при значениях 11 и 15 кПа.

Первоначально рассматривались эксперименты на суспензиях, содержащих только магнетит, с относительной плотностью исходной суспензии ниже 1,3. В линейном уравнении, описывающем изменение плотности суспензии в песках гидроциклона в зависимости от давления, доли магнетита, содержания глины и тонкого угольного шлама коэффициент детерминации составил 82%. Но очевидно, что на этот результат сильно повлияло заметное увеличение плотности суспензии в песках в экспериментах с магнетитом без добавок (рис. 1). Эти данные были удалены из дальнейшего анализа, а для плотности суспензии в песках рп и в сливе рсл гидроциклона и плотности разделения р (RD50) были получены следующие уравнения:

Рп = 0,90 + 0,047 • р + 0,96 vMag - 1,30 uclay - 1,68 VFine Соа, R2 = 90% (1

Рсл = 0,80 - 0,0025 • Р + 4,62 VMag + 3,54 VClay + 1,47 VFine Coa, R = 97% (2) RD50 = 1,03 + 0,011 • P + 3,28 VMag + 0,11 VClay - 0,25 VFine Coal R = 95% (3)

где: P - давление суспензии на входе в гидроциклон (кПа); рп - относительная плотность суспензии в песках; рсл - относительная плотность суспензии в сливе; VMag - объемная доля магнетита в исходной суспензии; VClay - объемная доля глины в исходной суспензии; VFine Coal - объемная доля тонкого угольного шлама в исходной суспензии.

Значения коэффициента детерминации R2 > 90% означают достоверное описание данных. Можно установить два следующих соотношения, связывающих плотность разделения с плотностью суспензии в песках и в сливе гидроциклона:

RD50 = 0,10 + 0,43рп + 0,55рсл R2 = 91% (4)

RD50 = - 0,065 + 1,06рисх + 0,25 (рп - рСл) R2 = 95% (5)

где: рисх - относительная плотность исходной суспензии на входе в гидроциклон.

Как и ожидалось, здесь имеется более сильная взаимосвязь плотности разделения с плотностью исходной суспензии:

RD50 = 0,16 + 0,95риСХ R2 = 88% (6)

На рис. 4 показано, как уравнение 5 описывает полученные эмпирически значения плотности разделения. Очевидно, что это уравнение можно использовать в регуляторах со встроенным вычислительным устройством в схемах автоматического управления работой ТСГЦ.

Для схем ТСГЦ характерны некоторые очевидные соотношения, такие, как повышение плотности суспензии в песках и снижение плотности суспензии в сливе при увеличении давления на входе, а также рост плотности разделения с ростом плотности исходной суспензии. Повышение доли магнетита увеличивает плотность суспензии в песках, а повышение доли немагнитных веществ понижает это значение, но все три компонента тяжелой среды увеличивают плотность суспензии в сливе. Таким образом, для улучшения устойчивости суспензии при низких плотностях требуется наличие немагнитных компонентов. Оказывается также, что разница во влиянии на устойчивость суспензии при использовании глины тонкого помола и тонкого угольного шлама минимальна при условии, что они рассчитываются по объемному отношению.

1кС[<СркМСН1ЯЛ1.НЫС ■

Рис. 4. Сравнение экспериментальных данных и значений плотности разделения, рассчитанных по уравнению 5

1.8

1.7

1.6

Влияние на плотность разделения плотности суспензии в песках и в сливе соответствует результатам других исследований [5-8].

Чувствительность плотности суспензии в песках и плотности разделения к доле немагнитных компонентов изучалась по уравнению 1 и по уравнению 3 для фиксированной относительной плотности питания (1,28) и при изменении доли немагнитных компонентов, замещающих магнетит. На рис. 5 видно, что устойчивость среды повышается с ростом содержания немагнитных компонентов и при этом наблюдается соразмерное снижение плотности разделения. Это поднимает вопрос о роли немагнитных компонентов в контуре циркуляции тяжелой среды в схеме ТСГЦ для адекватного контроля его работы.

Следующие примеры оптимизации схем ТСГЦ на четырех фабриках в разных странах приведены из данных работы [1]. Основной проблемой на этих четырех фабриках было то, что схемы ТСГЦ были приспособлены для работы при относительных плотностях рабочей суспензии выше 1,4, однако, при попытках работы при низких плотностях рабочей суспензии (ниже 1,4) с целью получения продукта с низкой зольностью, достичь устойчивых показателей не удалось.

Добавка некоторого количества тонкого осадка из сгустителя в кондиционную суспензию привела к значительному улучшению как характеристик, так и устойчивости работы схем ТСГЦ. Например, на фабрике «А» установлен ТСГЦ диаметром 1300 мм для обогащения рядового угля класса 1-25 мм при плотности рабочей суспензии 1,28. Этот высокопроизводительный гидроциклон имеет входное отверстие размером 0,3Э и песковую насадку с отверстием 0,35Э, и работает при давлении на входе 10,5Э. Без добавки осадка из сгустителя

1.5

1.4

1.3

1.2

О 10 20 30 40

Содержание вемивитаых гонткщеятой н тяжелой среде, % (явс.)

Рис. 5. Влияние повышения доли немагнитного компонента в тяжелой среде на плотность суспензии в песках и на плотность разделения КО50

в опытах получены плотности разделения 1,35 и 1,39, а значения погрешности разделения £рт составили 0,087 и 0,102 для классов 2-4 и 1-2 мм, соответственно. Доля немагнитных компонентов в рабочей суспензии составляла 11% вес.

Чтобы обеспечить возможность добавления осадка из сгустителя в кондиционную суспензию в шламовой схеме фабрики были сделаны некоторые изменения. В результате добавки тонкого угольного шлама в кондиционную суспензию содержание немагнитных компонентов в рабочей суспензии составляло 21% вес. При относительной плотности исходной суспензии 1,29 увеличился выход концентрата на 2,5% и, при этом, снизилась его зольность на 0,3%. Для мелких классов угля 2-4 и 1-2 мм относительные плотности разделения составили 1,32 и 1,35, а погрешности разделения Е т составили 0,057 и 0,068, соответственно.

Очевидно, что эти улучшения демонстрируют на практике важность контроля количества содержания немагнитных компонентов в рабочей суспензии при низких плотностях разделения.

В начале исследований на обогатительной фабрике «В» было проведено сравнение плотностей разделения в гидроциклоне для двух вариантов: при наличии в суспензии тонкого угольного шлама и при наличии зернистого шлама при одинаковом содержании магнетита. Результат данного сравнения приводится на рис. 6. Видно, что точки экспериментов находятся либо на линии эквивалентности, либо выше (в пределах экспериментальной ошибки). Положение точек указывает, что значения И050, полученные для тонкого угольного угля, больше значений для зернистого шлама, и превышение плотности разделения составило около 0,06.

Этот наблюдаемый факт предполагает постановку вопроса о размере частиц угля, при котором в процессе разделения в ТСГЦ они перестают быть частью структуры тяжелой среды и становятся отдельными частицами в составе разделяемого угля. Предполагается, что тонкий уголь является частью структуры среды, а более крупные частицы зернистого шлама являются уже обособленными элементами.

Если эта гипотеза верна, то с помощью анализа экспериментальных данных далее можно было исследовать действие трех эффектов.

Эффект А. Значительное снижение эффективной объемной доли частиц в тяжелой среде при наличии зернистого шлама и мелкого угля.

На рис. 7 изображена зависимость эффективной

а 1 145 3 Е

*

♦

♦

X 4

§ 1 ^ ♦ <

> С 1 6 о

4 N

Линня 'Чп.|:.. 1. 1*11: !.:('!; -

* ♦ ♦ *

5 0 К 1 130 01 § X О * ♦

♦

✓

♦

1.25 1,30 1.35 1.40 1.45 1.50

Зиачсмыч ЕШ^для зернистого щлзма

Рис. 6. Сравнение плотностей разделения в гидроциклоне, полученных для суспензий, содержащих тонкий угольный шлам и зернистый шлам при одинаковом объемном содержании

Рис. 7. Фактические и эффективные значения объемной доли частиц зернистого шлама в исходной суспензии

объемной доли частиц в рабочей суспензии от заданной фактической доли содержания частиц угля. В этом случае объем присутствующего зернистого шлама вычитается при пересчете объемной доли частиц тяжелой среды. Данные для магнетита и смеси (магнетит/глина/тонкий уголь) остаются на линии эквивалентности, однако другие данные находятся ниже линии, и степень их смещения зависит от количества присутствующего зернистого шлама.

Эффект В. Экспериментально измеренные значения плотности разделения И050 сравнивались с расчетными значениями, полученными с использованием уравнения 3, в котором учитывалось объемное замещение магнетита и глины зернистым шламом в соответствии с эффектом «А». Равномерный разброс экспериментально измеренных значений плотности разделения относительно трендовой прямой на рис. 8 говорит об адекватности математической модели.

Эффект С. Увеличение значений плотности разделения НО,-

50 для суспензии, содержащей глину и/

Рис. 8. Сравнение экспериментальных значений плотности разделения Н050 и расчетных данных при изменении соотношения объемных долей магнетита и глины

или тонкий угольный шлам,

очевидно связано с их фактическими объемными долями. Это также можно исследовать с помощью уравнения 3. И, как отмечено выше, плотности разделения кубических маркеров в суспензии, содержащей глину и/или тонкий угольный шлам, находятся выше линии эквивалентности, а уровень отклонений зависит от количества этих немагнитных материалов в тяжелой среде. На рис. 9 видно, что экспериментальные значения плотности разделения снижаются с ростом содержания немагнитного компонента в исходной суспензии. Следо-

вательно, можно сделать вывод, что даже наличие в среде зернистого шлама, повышающего объемную плотность среды, не влияет на эффективную плотность среды.

Таким образом, для рабочей суспензии с плотностью выше 1,4 количество присутствующих в среде немагнитных компонентов слабо влияет на устойчивость суспензии. Но для рабочей суспензии с плотностью ниже 1,4 устойчивость суспензии повышается с увеличением содержания немагнитных компонентов, однако соотношение между собой содержания глины и содержания тонкого угольного шлама особой роли не играет. Данный эффект усиливается при снижении плотности рабочей суспензии.

Плотность разделения в ТСГЦ определяется количеством немагнитного материала в исходной суспензии, которое, в свою очередь, зависит от изменения производительности по питанию, от эффективности дешламапии угля перед обогащением, структурной прочности угля и породы, наличия глины в угле, переизмельчения угля в технологических потоках обогатительных фабрик.

Непрерывное измерение содержания немагнитного материала может улучшить пропесс обогащения, особенно для углей с трудной степенью обо-гатимости.

Для достижения оптимальных показателей работы в условиях фабрики требуется адекватное количественное описание состава тяжелой среды в схеме тяжелосредного гидропиклона, особенно при работе на относительно низких плотностях рабочей суспензии. В этом случае необходимо учитывать возможность добавки некоторого количества немагнитного материала в кондипион-ную суспензию на входе в гидропиклон. Источником такого материала может стать перенаправление небольшого количества осадка из сгустителя в зумпф кондипионной суспензии.

Датчики со встроенными вычислительными устройствами, которые дают ин-формапию о плотности суспензии в сливе и в песках гидропиклона, а также обеспечивают контроль количества немагнитных материалов в кондипионной среде, могут значительно улучшить и оптимизировать работу всей схемы ТСГЦ. Поэтому для обеспечения устойчивой работы гидропиклонов на низких плотностях разделения необходимо предпринять меры по установке приборов, позволяющих измерять и контролировать содержание немагнитного материала в кондипионной суспензии.

1.8 1.7

3

к

и

Ъ 1.6

в

и

«й

¡1.3

н о с

С 1 л

- 1.4

1.3

1.2

О 10 20 30 40

Содержание некщгнмных гонпокеятой н тяжелой среде, % (яес.)

Рис. 9. Зависимость плотности разделения кубических маркеров от содержания глины и/или тонкого угольного шлама

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Michael O'Brien, Bruce Firth и Clint McNally. Affect of Medium Compsition on Medium Cyclone Operation. XVII International Coal Preparation Congress ICPC-2014.

2. Firth B, O'Brien M. and McNally. Consideration on DMC Medium Stability', in Atkinson, B & S (eds.), Proceedings of the Thirteenth Australian Coal Preparation Coriference, 2010. pp. 141-153.

3. Firth B., O'Brien M. and McNally C. Influencing Factors for Dense Medium Cyclones. ACARP Project C /8040, Australian Coal Association Research Program, 2011. pp. 101.

4. Atkinson B., Swanson A., Firth B. and O'Brien M. Best practice guide to dense medium cyclone sampling and analysis. ACARP Report Cl6005, Australian Coal Association Research Program, 2007.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_

Козлов Вадим Анатольевич - кандидат технических наук, доцент, vak@cetco.ru, главный технолог,

Чернышева Елена Николаевна - кандидат технических наук, инженер-технолог, Пикалов Михаил Федорович - инженер-технолог, ООО «Коралайн Инжиниринг» (СЕТСО), e-mail: info@cetco.ru.

UDC 622.7:658.512; 622.766.43; 622.7.017.2

INFLUENCE OF PULP COMPOSITION ON FLOAT-AND-SINK CYCLONE PERFORMANCE

Kozlov V.A., Candidate of Engineering Sciences, Assistant Professor, Chief Technologist, Chernyshova E.N., Candidate of Engineering Sciences, Engineer-technologist, Pikalov M.F., Engineer-technologist, Coraline Engineering Ltd. (CETCO), e-mail: info@cetco.ru.

The article analyzes research findings on influence of pulp composition on the stability and density of separation in float-and-sink cyclone within the Australian Coal Association Research Program. The author presents equations for pulp composition calculation in instances of using magnetite, clay and granular and fine coal slack as the weighting materials. The influence of each material on the float-and-sink cyclone performance is described. The understanding of the influence exerted by clay and granular and fine coal slack on the pulp properties is expanded. Coal preparation plant production data on the dense medium compositions are cited.

The research findings show that the pure magnetite pulp having relative density under 1.4 is less stable than the pulp added with clay and/or fine coal slack (nonmagnetic material content >20% by weight), and the changed pulp composition exerts the strongest impact on the pulp density. The presence of granular slack (coal particles larger than 0.2 mm in size) weakly influences the pulp stability.

Understanding these dynamic relationships is important for describing the actual separation density and operation stability of a float-and-sink cyclone. The knowledge on the analyzed phenomena is also important to carry out routine run-ups of the float-and-sink cyclone circuit, especially in terms of the circuit stabilization time (the time of the sustained performance attained).

Key words: conditioned magnetite pulp, coal slack, clay, medium stability, float-and-sink cyclone, pulp density, separation density, separation error.

5. Napier-Munn T. The mechanism of separation in dense medium cyclones. 2nd Intl. Conference on Hydrocyclones, sponsored by BHRA, 1984. pp. 253-280.

6. Upadrashta K. and Venkateswarlu D. Study of hydrocyclones as heavy medium separation for fine ores. J. Powder and Bulk Solids Tech., #6(3), 1982. pp. 22-32.

7. Collins D., Turnbull T., Wright R. and Ngan W. Separation efficiency in dense medium cyclones. Trans. Inst. Min. Met., March, 1983. pp. 38-51.

8. Davies D., Driessen H. and Oliver R. Advances in hydrocyclone heavy medium separation for fine ores. Proc. 6'h Int. Miner. Proc. Cong., Cannes (Pergamon), 1965. pp. 303321. EQ3

REFERENCES

1. Michael O'Brien, Bruce Firth h Clint McNally. Affect of Medium Compsition on Medium Cyclone Operation. XVII International Coal Preparation Congress ICPC-2014.

2. Firth B., O'Brien M. and McNally. Consideration on DMC Medium Stability', in Atkinson, B & S (eds.), Proceedings of the Thirteenth Australian Coal Preparation Conference, 2010. pp. 141-153.

3. Firth B., O'Brien M. and McNally C. Influencing Factors for Dense Medium Cyclones. ACARP Project C /8040, Australian Coal Association Research Program, 2011. pp. 101.

4. Atkinson B., Swanson A., Firth B. and O'Brien M. Best practice guide to dense medium cyclone sampling and analysis. ACARP Report Cl6005, Australian Coal Association Research Program, 2007.

5. Napier-Munn T. The mechanism of separation in dense medium cyclones. 2nd Intl. Conference on Hydrocyclones, sponsored by BHRA, 1984. pp. 253-280.

6. Upadrashta K. and Venkateswarlu D. Study of hydrocyclones as heavy medium separation for fine ores. J. Powder and Bulk Solids Tech., #6(3), 1982. pp. 22-32.

7. Collins D., Turnbull T., Wright R. and Ngan W. Separation efficiency in dense medium cyclones. Trans. Inst. Min. Met., March, 1983. pp. 38-51.

8. Davies D., Driessen H. and Oliver R. Advances in hydrocyclone heavy medium separation for fine ores. Proc. 6'h Int. Miner. Proc. Cong., Cannes (Pergamon), 1965. pp. 303-321.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗДЕЛЕНИЯ

МЕЛКОДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ГРАВИТАЦИОННЫХ АППАРАТАХ

Коновалов Александр Борисович - кандидат технических наук, доцент, Санкт-Петербургский государственный университеа сервиса и экономики, e-mail: alex_bor_kon@mail.ru,

Александрова Татьяна Николаевна - доктор технических наук, профессор, e-mail: igd@rambler.ru,

Корчевенков Степан Алексеевич - аспирант, e-mail: stepan_korcheven@mail.ru, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».

Проблема извлечения мелких частиц благородных металлов из песков возникла с началом промышленного освоения россыпей. Извлечение мелких частиц технически и технологически реализуемо, что представляет промышленный интерес. Особое место, среди гравитационных процессов для разделения мелкодисперсных материалов, занимает винтовая сепарация. В винтовых аппаратах реализуется сложный режим течения жидкости и разделения частиц, изучение и моделирование данных процессов позволит прогнозировать характеристики потока, которые напрямую влияют на технологическую эффективность данного процесса.

Ключевые слова: гравитационное обогащение, винтовая сепарация, отсадка, морфологические особенности, платина, критическая скорость, коэффициент гидравлического разделения.

DEVELOPMENT OF METHODOLOGY FOR DETERMINING CHARACTERISTICS OF WATER STREAM IN TROUGH OF SPIRAL SEPARATOR CONSISTENT WITH IT'S GEOMETRICAL CHARACTERISTICS

Konovalov A.B., Candidate of Engineering Science, Assistant Professor, Saint-Petersburg State University of Services and Economics, e-mail: alex_bor_kon@mail.ru, Alexandrova T.N., Doctor of Technical Sciences, Professor, e-mail: igd@rambler.ru, Korchevenkov S.A., Graduate Student, e-mail: stepan_korcheven@mail.ru, National Mineral Resource University «University of Mines».

Considered fluid flow along the trough spiral separator in a Cartesian coordinate system, which is described by the Navier-Stokes equation with variable characterizing the geometry of the spiral separator (form trough, speed flow and flow depth).

Key words: spiral separation, water stream, geometric characteristics.

- ОТДЕЛЬНЫЕ СТАТЬИ

ГОРНОГО ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО БЮЛЛЕТЕНЯ

(ПРЕПРИНТ)