Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ современного состояния определения потерь при разработке месторождений ПГС землесосными снарядами 9
1.1. Классификация горных пород по трудности разработки земснарядами 9
1.2. Основные потери, технологически связанные со схемой и технологией разработки месторождений песчано-гравийных смесей землесосными снарядами 12
1.2.1. Общая классификация потерь нерудных строительных материалов 12
1.2.2. Эксплуатационные потери (потери первой группы) 15
1.2.3. Технологические потери (потери второй группы) 20
1.2.4. Анализ попутного извлечения золота при разработке месторождений ПГС 23
1.3. Особенности определения потерь при разработке месторождений ПГС. Цель и задачи исследования 27
2. Физико-механическое обоснование величины эксплуатационных потерь при разработке месторождений ПГС землесосными снарядами 29
2.1. Физико-механическое обоснование величины недобора на днекарьера 29
2.1.1. Грунтозабор без предварительного рыхления (грунтозабор свободным всасыванием) 29
2.1.2. Определение физико-механических характеристик ПГС 32
2.1.3. Грунтозабор с предварительным гидродинамическим рыхлением 35
2.2. Определение величины потерь в межходовых целиках и призабойных гребнях при выемке ПГС 37
2.2.1. Условия оптимизации параметров грунтозабора 37
2.2.2. Выемка отдельными воронками 40
2.2.3. Траншейная выемка ПГС 46
2.2.4. Выемка ПГС с механическим рыхлением при параллельном и веерном папильонировании 50
Выводы по главе 2 -
3. Гидродинамическое обоснование величины технологических потерь при переработке ПГС 54
3.1. Анализ динамики потока воды в коническом грохоте 54
3.2. Извлечение твердых частиц под решето конического грохота 62
3.3. Определение выноса мелких частиц при намыве штабеля ПГС 65
3.3.1. Схематизация процесса фракционирования частиц по крупности при намыве 65
3.3.2. Параметры растекания потока гидросмеси на откосе намыва. Определение удельного расхода 69
3.3.3. Исследование распределения частиц ПГС по крупности на откосе намыва 73
3.3.4. Функция распределения частиц на откосе намыва.
Определение коэффициента выноса мелких частиц с откоса 79
Выводы по главе 3 - —
4. Обоснование технологических потерь при извлечении из ПГС попутных полезных ископаемых 84
4.1. Трубчатые обогатители для извлечения золота и размещение их на земснаряде 84
4.2. Динамика потока в напорном пульповоде и осаждения твердых частиц в трубных обогатителях 85
4.3. Обоснование параметров попутного извлечения золота из ПГС в ТО 90
4.4. Обоснование параметров модели ТО 94
4.5. Исследование на модели извлечения металла в ТО 97
4.6. Определение потерь напора в трубных обогатителях 99 Выводы по главе 4 аааааааааааааааааааааааааааааа a aaaaaaaata ataa а ааааааааааа» 102
Заключение 104
Список использованной литературы 106
Приложения
- Основные потери, технологически связанные со схемой и технологией разработки месторождений песчано-гравийных смесей землесосными снарядами
- Грунтозабор с предварительным гидродинамическим рыхлением
- Определение выноса мелких частиц при намыве штабеля ПГС
- Динамика потока в напорном пульповоде и осаждения твердых частиц в трубных обогатителях
Введение к работе
Актуальность темы
Добыча песчано-гравийных смесей (ПГС) землесосными снарядами по экономической эффективности значительно выше по сравнению с другими способами извлечения и транспортирования нерудных ископаемых. Большое значение при этом имеет обоснование потерь, связанных с принятой технологией разработки месторождения и последующей переработки минерального сырья. Обоснование потерь и разубоживания минерального сырья является одной из первоочередных задач рационального природопользования.
Особую важность имеет обоснование потери по конкретным местам их образования и по отдельным процессам технологии разработки месторождения землесосными снарядами. Обоснование производится при проектировании горных работ и уточняется при подготовке ежегодных планов развития в зависимости от горно-геологических условий, применяемых схем, способов и систем разработки участка месторождения, планируемого к разработке. При отсутствии утвержденных нормативов потерь все фактические потери считаются сверхнормативными. Теоретическое и экспериментальное обоснование потерь ПГС является актуальной задачей проектирования при разработке месторождения землесосными снарядами.
В условиях истощения запасов россыпного золота особое значение имеет оценка возможности его попутной добычи при разработке месторождений ПГС землесосными снарядами. Золотоносность песчано-гравийных месторождений в руслах рек установлена в районах Пермской, Челябинской, Оренбургской областей, Республики Башкортостан и Республике Коми. Новые возможности и перспективы попутной добычи золота открывает современное обогатительное оборудование.
Определение величины потерь золота при попутной добыче ПГС особенно важно при экспериментальных работах и для целей геологоразведки.
Объект исследования – технология разработки песчано-гравийных месторождений.
Предмет исследования – зависимости потерь полезного ископаемого от процессов и технологии добычи и переработки ПГС.
Цель исследования – обоснование величины эксплуатационных и технологических потерь в зависимости от технологии выемки и переработки при разработке месторождений песчано-гравийных смесей землесосными снарядами.
Идея работы – на основе закономерностей геомеханики пород и гидродинамики потоков установить потери запасов при разработке месторождений ПГС землесосными снарядами.
Тема исследования соответствует паспорту специальности 25.00.22 – «Геотехнология (подземная, открытая и строительная)» (пп. 4, 5).
Задачи исследования:
1. Анализ современного состояния определения эксплуатационных и технологических потерь при земснарядной разработке месторождений ПГС.
2. Физико-механическое обоснование величины эксплуатационных потерь при разработке месторождений ПГС земснарядами.
3. Гидродинамическое обоснование величины технологических потерь при переработке ПГС.
4. Оценка возможности попутного извлечения золота при размещении оборудования обогащения на землесосном снаряде.
Методы исследования. Теоретическое обобщение и анализ образования эксплуатационных и технологических потерь, математическое моделирование и исследование на физической модели. Использованы методы статистического и вероятностного анализа.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Оптимизировать подсчет эксплуатационных потерь позволяет их обоснование по прочностным свойствам ПГС.
2. Технологические потери обусловливаются динамикой потока пульпы и определяются по установленным зависимостям:
- при классификации в коническом грохоте – от выхода воды и твердых частиц в подрешетный продукт;
- при намыве штабеля – от гранулометрического состава ПГС и консистенции пульпы.
3. Технологические потери при извлечении из ПГС попутного золота в напорном пульповоде соответствуют потерям на шлюзах при разработке россыпных месторождений.
Достоверность научных результатов и выводов обосновывается хорошей их сходимостью с данными исследований других авторов; результатами экспериментальных работ в лабораторных условиях, достаточным объемом работ и наблюдений в промышленных условиях.
Научная новизна результатов исследования:
- установлена зависимость эксплуатационных потерь запасов от прочностных характеристик (угла внутреннего трения и сцепления) ПГС;
- установлена зависимость технологических потерь продукции от гидродинамики потока пульпы в коническом грохоте и на откосе штабеля намыва;
- обосновано соответствие извлечения металла в трубных обогатителях, установленных в напорный пульповод, извлечению золота на шлюзах.
Практическая значимость работы
Использование результатов исследования рекомендуется для определения потерь запасов песчано-гравийной продукции по конкретным местам их образования и по отдельным процессам технологии разработки месторождения при проектировании и уточнении ежегодных планов развития горных работ.
Личный вклад автора состоит в разработке методик проведения экспериментальных работ и теоретических изысканий, проведении наблюдений в промышленных условиях, статистической обработке результатов исследований, разработке научных положений, выводов, рекомендаций по определению потерь ПГС.
Реализация результатов работы
Результаты исследования внедрены в практику проектирования горных работ в ОАО «Уралсибгидромеханизация».
Апробация результатов исследования. Результаты исследования докладывались на Международных научно-практических конференциях УГГУ «Уральская горная школа – регионам» в 2009, 2010, 2011 гг.
В целом диссертация обсуждалась и получила одобрение в ОАО «Геотехпроект» (г. Екатеринбург), на техническом совете ОАО «Уралсибгидромеханизация».
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 4 работах, в т.ч. 1 статья в журнале, определенном ВАК.
Объем и структура диссертации
Основные потери, технологически связанные со схемой и технологией разработки месторождений песчано-гравийных смесей землесосными снарядами
Основным видом технологических потерь, для которых необходимо специальное обоснование являются потери при обогащении ПГС и потери при сбросе воды через водосбросные сооружения.
В соответствии с требованиями ТУ и ГОСТов продукция при разработке земснарядами представлена фракциями песчано-гравийного материала определенной крупности. Соответственно, для обогащения ПГС применяется оборудование грохочения и классификации: грохоты (плоские, дуговые, конические), гидравлические классификаторы. В нашем исследовании рассматриваются потери, связанные с грохочением на коническом грохоте и потери мелких фракций, выносимых с карт намыва вместе с водой через водосбросные сооружения.
Первоначальная конструкция конического грохота (КГ) была разработана коллективом авторов: Кабановым В. И., Кисловым В. А., Сивокиным Ю.А., Симусевым В. И., Хрусталевым М. И. [34].
Конические гидрогрохоты (табл. 1.2) относятся к центробежным классификаторам, предназначены для разделения в системах напорного гидротранспорта песчано-гравийной смеси по заданному граничному зерну 3; 5 и 10 мм на два продукта - песок и гравий, а также для обезвоживания гравия и отделения глинистых окатыщей от песка. В целях повышения точности классификации конические гидрогрохоты целесообразно применять при содержании в исходном материале фракций крупнее 5 мм в пределах от 15 до 50 % (рис. 1.5).
Внутри кожуха конического гидрогрохота (рис. 1.5) расположено сито, верхняя часть которого имеет форму цилиндра, а нижняя - усеченного конуса, который заканчивается патрубком для отвода верхнего крупного продукта в штабель. Сито изготовлено из листовой стали толщиной 5 ... 10 мм со штампованными или сверлеными отверстиями. Для повышения износостойкости сито покрывают листовой резиной с отверстиями или набирают из стальных (чугунных) колосников сечением 16x16 мм. Размер отверстия (щель) сита должен быть примерно в 2 ... 2,4 раза больше размера заданного граничного зерна.
Влажность гравия после выделения на коническом грохоте составляет 30-10 % и Т : Ж = (1 : 10) - (1 : 22). Путем увеличения коэффициента живого сечения до 40 % влажность можно уменьщить до приемлемой для транспорта гравия конвейерами.
Конические грохоты обеспечивают выделение из песчано-гравийной смеси и отходов дробления крупных фракций +5 (+3) мм. При выделении гравия скорость выхода пульпы на грохот составляет 2,5-3,5 м/с. Диаметр отверстия сита в 2,5-3,5 раза больще граничного зерна классификации. При таких скоростях, размерах отверстий и содержании гравия до 30 % засоренность крупного продукта мелким (потери мелкого продукта) составляет 9-23 % в среднем 17 %, а засоренность песка гравием 1,3-6,4 % в среднем 3,7 %. Извлечение фракций в подрешетный продукт по данным Ф. Ф. Ша-ненко [35] приводится в табл. 1.3.
Широкое распространение для отделения илисто-глинистых фракций при намыве штабелей продукции получил их сброс в шандорный колодец. Вместе с илисто-глинистыми частицами теряются и более крупные песчаные фракции. Величина потерь зависит от технологии намыва и гранулометрического состава намываемых ПГС. Согласно СНиП 2.06.05-84 нормативная величина установлена в пределах от 0,15 для фракции (-0,25+0,1 мм) до 1,0 для частиц менее 0,01 мм. Нормативные значения не имеют необходимого теоретического обоснования.
Практически во всех месторождениях песчано-гравийных смесей присутствует свободное золото. Как правило, это золото представлено мелкими и тонкими фракциями и с низким содержанием, обычно на уровне бортового содержания россыпных месторождений [39, 40].
В условиях истощения запасов россыпного золота особое значение имеет оценка возможности его попутной добычи при разработке месторождений ПГС землесосными снарядами. Месторождения, содержащие более 50 % песка относятся к песчано-гравийным, а менее 50 % гравия - гравийно-песчаными. Наиболее перспективными для попутной добычи золота являются косовые месторождения ПГС. Так при опытной добыче золота при очистке фарватера р. Енисей содержание составило 126 мг/м3, в пробах косовых месторождений песка р. Надым содержание золота от 175 до 247 мг/т. Золо тоносность песчано-гравийных месторождений в руслах рек установлена в нескольких районах Пермской, Челябинской, Оренбургской областей, Бащ-кортостане и республике Коми. Новые возможности и перспективы попутной добычи золота открывает современное обогатительное оборудование [40]. При производстве работ земснарядом обогатительное оборудование для извлечения золота можно разместить: - на землесосном снаряде; - на месте складирования (до карты намыва). При размещении обогатительного оборудования на площадке складирования ПГС применим весь комплекс типового оборудования обогащения, используемый при разработке россыпных месторождений (щлюзы, отсадочные мащины, концентрационные столы) и оборудование доводки концентратов (центробежные концентраторы зарубежных фирм Кнельсон, Фалькон, Оро-кон, отечественные Итомак, короткоконусные гидроциклоны, щлюзы с выдвижной панелью и др.) [41, 42, 43].
Грунтозабор с предварительным гидродинамическим рыхлением
Рассмотренная в разделе (3.1) гидродинамика конического грохота и расчетные показатели выхода воды в подрешетный продукт соответствуют динамике и показателям выхода на дуговом грохоте [64]. На основании этого воспользуемся основными положениями для расчета извлечения твердых частиц, с учетом особенностей гидравлических грохотов.
Получено [64] следующее уравнение для расчета величины извлечения твердых частиц под решето грохота Єі =1-(1-у-ап) м, (3.14) где S,- - извлечение частиц рассматриваемого класса /-ой крупности в подрешетный продукт; у - коэффициент объемного выхода воды под решето; оп - поправочный коэффициент, учитывающий разницу между выходом воды и пульпы; 4- средний размер z -ro класса крупности; dK - крупность подрешетного продукта - максимальный размер крупных частиц проходящих под решето; dM - максимальный размер мелких частиц, извлечение которых совпадает с извлечением воды. npиdi = dK ei = 0nnpndi = dK є,- у + т.
Величина ап для сит с размером щелей Ъ 0,3 мм равна 0,04. Величина dK зависит в общем случае от размера щели и крупности питания. Для достаточно больших скоростей потока отношение к = —— изменяется с измене нием указанных параметров незначительно и для сит с размерами щелей 1,2-0,4 мм составляет 0,60-0,70. При малых скоростях потока значение существенно зависит от крупности питания, приближаясь в некоторых случаях к единице. Значение du для Ь 0,3 мм можно принять равным 0,074 мм [64]. При предельных значениях: є,- - Втахь dM - О, ап О, dK - й (где Ъ -ширина щели) bK-dj \-df тах/ =1-(1-Y)_6_-l-(l-y)T ; Sz- = 1 — (1 — у) б . (3.15)
Грохот КГГ-400, ширина щели Ъ = 17 мм. Крупность разделяемого материала -10+3 мм (средняя 6-7 мм), щирина колосника а = 125 мм, скорость ввода ит = 3 м/с, содержание твердого 46,6 %, выход воды под решето У = 0,77. Расчет: - принимаем размер крупных частиц, проходящих через решето = 0,656 = 0,6517= 10мм; - максимальный размер мелких частиц, проходящих под решето с водой dM = 0,074 мм; -по формуле (3.14) 10-6 =1-(1-0,77-0,04)10-0,07=1-(0,19) 4 =1-0,5 = 0,50: Єї = 50 %. Для целей исследования целесообразно ввести определение коэффициента потерь Кп - отношение мелких частиц не прошедших через решето в подрешетный продукт к общей величине мелких частиц поступивших в грохот Кп,=1-Є., (3.15) где є,- - извлечение мелких частиц в подрешетный продукт. в табл. 3.2 приводится расчет извлечения твердых частиц в подрешет-ный продукт, а на рис. 3.3 сравнение расчетного по формуле (3.15) коэффициента потерь и рекомендуемого по НТП [1,9].
При значительном общем соответствии расчетных и нормативных значений, мелкие фракции (-1,25+0,05 мм) тяготеют к 100 % извлечению (Кп = 0). В нашем исследовании извлечение, совпадающее с выходом воды, принято только для частиц 0,05-0,074 мм.
Для цели нашего исследования необходимо разработать методику расче-та выноса мелких частиц потоков воды в шандорный колодец в зависимости от технологических параметров: - производительность грунтового насоса; - консистенция гидросмеси; - гранулометрического состава исходного материала; - длины и ширины намываемого массива. При намыве зернистых материалов между параллельными стенками объем намытой гидросмеси составит Vo6=Lo6- hCJl, где Lo6, b, hcn - соответственно общая длина, ширина и высота слоя. При идеальной раскладке материала сначала осаждаются крупные, затем средние и мелкие частицы. Объем занимаемый /-ой фракцией г I I СЛ т. к.: Fi=0,01.ff-Fo6, х = Vi = Ал = и = 0,01 - Коб 6) 1 Vo6 Lo6-b-hCJl кo6 Vo6 Xi=0,018/, где /,-, Xi - длина участка, занимаемая на откосе длиной об (м) фракцией /-ой крупности, соответственно, абсолютная (м) и относительная (доли ед.); єг-- процентное содержание частиц фракций /-ой крупности, %. Расстояние от места поступления гидросмеси (пульпы) до центра размещения /-ой фракции Lt =0,01-%-їм (3-17) где Rj - суммарный выход частиц больще /-ой крупности (остаток на ситах), %. При осаждении крупных и средних частиц вместе с ними осаждаются (соосаждаются) и мелкие частицы. Соосаждение мелких частиц происходит по всей длине откоса, т. е. по всей длине откоса происходит рассеяние мелких частиц.
Для характеристики рассеяния частиц введем безразмерный параметр ф -относительный выход в штабель на данном участке частиц г-ой фракции, а вынос частиц этой фракции обозначим ф, тогда: где 8, и гні - содержание z -ой фракции на каком-либо участке длины (интервала) намываемого откоса и в составе потока гидросмеси, поступающего на откос (начальное содержание), %.
По своей сущности величина параметра \/ характеризует вынос мелких частиц с отвала в шандорный колодец и называется нормой отмыва (НО) [10, 19].
Графическое изображение ф, по длине откоса xt представляет гистограмму распределения. Если принять весьма небольшой интервал (х,), то получим мелко ступенчатую гистограмму, которая в пределе переходит в плавную кривую - кривую распределения частиц по длине откоса
В теоретических исследования распределения частиц на откосе определились два научных направления: детерминистское и вероятностно-статистическое. В основу первого научного направления положены закономерности классической механики, гидравлики, физики, а также теории гидро-и аэродинамики.
Определение выноса мелких частиц при намыве штабеля ПГС
Закономерности распределения частиц по крупности на откосе намыва нами устанавливались по результатам определения гранулометрического состава намытых пород, которые были получены в ходе выполнения научно-исследовательских работ на кафедре разработки месторождений открытым способом при намыве песков Юшалинского месторождения [73].
В ходе наблюдений фиксировались следующие параметры: - технологические (длина и ширина карты намыва, гранулометрический состав подаваемых песков, подача и консистенция пульпы); - параметры потока пульпы (ширина, глубина, направление движения); - характеристика намытых песков (гранулометрический состав, уклон поверхности, плотность, влажность, коэффициент фильтрации) на различных участках намыва.
Юшалинское месторождение строительных песков расположено в Тугу-лымском районе Свердловской области и приурочено ко второй и третьей террасам долины р. Пышмы. Категория грунтов по трудности разработки землесосным снарядом - П. Разработка месторождения производится двумя землесосными снарядами ЛС-27. Система папильонирования - тросовая, выемка песка - траншейная и отдельными воронками, грунтозабор свободным всасыванием с 4-мя гидронасадками диаметром 25 мм.
По пульповоду (плавучему и береговому) гидросмесь подается на карту намыва. Для удаления гравия и комовой глины перед намывом карты используется конический грохот КГ-300. Технология намыва карты следующая.
Первичное обвалование карт намыва производится из растительного грунта (временного отвала) на высоту 1,5 м, затем по мере намыва возводятся дамбы дальнейшего обвалования бульдозером из ранее намытого грунта.
Максимальная высота дамб обвалования -7 м. Ширина по гребню -4,5 м. Заложение откосов 1 : 2. Для прохода техники на карты намыва устраивается съезд шириной по гребню 6,5 м. Отвод отстоявшейся воды с карт намыва осуществляется через шандорные колодцы и трубы-водовыпуски. Диаметр труб-водовыпусков 500 мм. При заполнении карты намыва пульпой, по мере продвижения ее вдоль карты происходит осаждение твердых частиц, осветленная вода выводится за пределы карты намыва. Для сброса осветленной воды на каждой карте предусмотрены водосбросные колодцы. Интенсивность намыва должна обеспечивать отдачу воды из грунта. Длина карты 100 м, ширина 60 м. Подача пульпы на карту 730 м3/ч (0,202 м3/с), расчетный расход воды через один шандорный колодец (при высоте потока 0,12 м) -0,116 м3/с; число колодцев - 2. Сбросная канава длиной 440 м служит для отвода поверхностных вод.
Пробы отбирались из свеженамытого слоя песка (рис. 3.6) методом режущего кольца и обрабатывались по стандартным методикам.
Результаты измерений сведены в табл. 3.5, гранулометрический состав проб приводится в табл. П.8 (Приложение), а усредненный состав в табл. 3.6. На рис. 3.7, 3.8 построены графики распределения частиц по крупности по длине штабеля на карте намыва песка № 1 и № 2. КГ-300 та На основании анализа графиков можно сделать следующие выводы: - на картах намыва строительных песков Юшалинского месторождения, характеризующихся значительной консистенцией исходной пульпы (Т : Ж 1 : 6) и однородностью гранулометрического состава песков на первой трети откоса наблюдается обратное фракционирование крупных фракций (-5+3,25; -3,25+1 мм) и в дальнейшем (Т : Ж возросло до 1 ; 12) прямое фракционирование всех фракций; граничным значением прямого и обратного фракционирования следует считать соотношение Т : Ж в пределах 1 ; (6-7); - результаты измерений в целом отражают принятую в п. 4.1 схематизацию и динамику намыва.
На графиках (рис. 3.7, 3.8) видно, что кривые прямого фракционирования можно аппроксимировать функцией нормального распределения, что соответствует вероятностной природе процесса движения и осаждения частиц на откосе намыва, которая принята в работах Русинова И. Я., Мелентьева В. А. и других авторов [70, 74, 75].
Допустим, что на расстоянии Lp — АС (рис. 3.9) полностью выпадает из потока /-ая фракция частиц - это расстояние представляет диапазон рассеяния частиц фракции. Кривая ABС отражает плотность вероятности нормального распределения, а кривая А7, В7, с! - интегральную кривую распределения вероятностей.
Интеграл нормального распределения равен единице в пределах 0 ... со, при намыве интеграл равен единице в пределе откоса, т. е. интеграл равен единице в пределах относительной длине откоса от 0 до 1. Вероятность нахождения частиц за пределами единицы (за пределами откоса - на рис. 3.9 это заштрихованная площадь CC"G) является вероятностью выноса частиц с надводной части откоса в отстойный прудок или в сбросный колодец. С! «S pa 3 S сЗ X u о К ON го 6 К Он практически достоверно, что в случае нормального распределения случайной величины отклонения ее от математического ожидания не превосходят трех сигм, т. е. утроенного квадратического отклонения.
Таким образом, при известных или принимаемых значениях нахождения в конце откоса центра рассеяния одной фракции, мы сможем определить рассеяния других фракций, т. е. вероятность распределения части различной крупности по длине откоса.
В практике обогащения и классификации зернистых материалов, узкий класс, извлечение которого в слив и песковую фракцию составляет 50 % [76] называют граничной крупностью или граничным зерном.
Обозначим крупность частиц, центр рассеяния которых находится в конце откоса, как граничную или как крупность отмываемых частиц d0TM, а суммарный выход этих частиц (остаток) R07M (%) тогда, приравняв вероятность отмыва частиц и коэффициент отмыва, получим уш=о,5±л7Д где F(ti) - интеграл вероятностей, знак плюс при t, 0 и минус при t, 0. R -Ri. R, 3(Rom-Ri) Яотм ЗД0ТМ Rt где tj - нормированный параметр нормального распределения; R; - остаток по гранулометрическому составу намываемого грунта, %. Обозначим соотношение суммарного выхода отмываемых частиц R0T и суммарного остатка частиц г -ой фракции как параметр
Динамика потока в напорном пульповоде и осаждения твердых частиц в трубных обогатителях
Как следует из показателей табл. 4.3 коэффициент равнопадаемости частиц с уменьшением крупности снижается в 1,9-2,9 раза.
Принципиально обогащение в трубах аналогично гравитационному обогащению на шлюзах с лестничными трафаретами, с перфорированным грохотом (типа шлюз-грохот), с камерным поддоном и разгрузочным люком.
В зависимости от диаметра пульповода Д, по аналогии со шлюзами глубокого наполнения, принимается: - высота диафрагм (0,15-0,25)Д; - диаметр обогатительной трубы В = (1,6-1,8)Д; - расстояние между диафрагмами S = Д. Применяемые на промприборах шлюзы глубокого наполнения (рис. 4.3) могут служить для обогащения неклассифицированных и классифицированных крупных фракций. Шлюзы для обогащения неклассифицированных крупных фракций, используемых в основном на промприборах с загрузкой гидравлическим транспортом изготавливают разборно-переставными и передвижными (рис. 4.3). 1 - головная секция; 2 - линейная секция; 3 - хвостовая приставка; 4 - трафареты лестничного типа; 5 - отбойная броня; 6 - монтажная лебедка; 7 - стойка с боками для подъема трафаретов; 8 - тяговой канат; 9 - стропа для захвата трафаретов; 10 - груз натяжного устройства Технологическая армировка шлюза состоит из массивных планочных трафаретов лестничного типа (высота планок 90 мм, расстояние между планками 150 мм, угол наклона планок 75), под которыми укладываются маты или резиновые коврики.
Установлена зависимость извлечения золота от его крупности при обогащении на шлюзах (рис. 4.4) [41, 43, 87]. Нами аппроксимирована графическая зависимость извлечения золота 2 формулой ИАи=1 ехРг 4 4 1 37 ) (4.8) где ИАи - извлечение, доли ед.; d - крупность частиц золота, мм. 4J» 0f05 0J 0,15 0,25 0,5 1 І Крупность, мм Рис. 4.4. Зависимость извлечения золота от его крупности при обогащении на шлюзах: 1 - песков крупностью -15(-20) мм; 2 - песков крупностью -50 мм [43]; 3 - по формуле (4.8) На графике видно значительное соответствие графиков извлечения золота на шлюзах глубокого наполнения при крупности грунта до 50 мм.
Таким образом, для ориентировочных расчетов для определения потерь золота в ТО можно воспользоваться формулой =1-И =ехр(-4,4. 371 где ПАи - потери золота при попутной добыче ПГС, доли ед. 4.4. Обоснование параметров модели ТО
Цель моделирования - установление характера зависимости извлечения частиц большой плотности от их крупности. Кроме того, необходимо установить зависимость показателей извлечения частиц от режима обогащения. Под частицами большой плотности нами принимаются частицы с плотностью более чем 2,65 т/м3.
Модель - это система, находящаяся в объективном соответствии с исследуемым объектом (явлением, физическим процессом), отражающая наиболее существенные свойства и информацию о самом объекте (явлении, процессе). В основе моделирования физических явлений лежит учение о подобии. Подобие - это взаимно-однозначное соответствие между двумя объектами, при котором функции перехода от параметров, характеризующих один из объектов, к соответствующим параметрам другого известны, а математические описания этих объектов могут бытъ преобразованы в тождественные. Гидравлически подобными называются потоки, обладающие тем свойством, что все параметры (линейные размеры /, время t, скорости и, расходы Q и Т.Д.), характеризующие движение одного потока, могут бытъ получены простым умножением соответственных параметров другого потока на масштабные множители Mi, Mt, MU5 MQ и т. д.
Для соблюдения гравитационного подобия потоков необходимо, чтобы Vі безразмерное число — = Fr (число Фруда) для модели и для натурального ql объекта было одинаковое, где V - скоростъ движения потока, / - линейные размеры потоков, = 9,81 м/с -ускорение свободного падения [67]. При масштабе моделирования для линейных размеров М/ = - = 20, соответствующие масштабы [67]: V и j\/f — —"- м н -МГ=20 5=4,47; MQ = —L = м0,25 м Q =2,11. Обеспечить в лабораторных условиях при Q = 1200-3000 м /ч л _ н невозможно Воспользуемся приближенным («частичным») моде-QM 2J\ лированием: при геометрическом масштабе модели Ме = 20, принимаем Ом = ин, таким образом сохранив условия осаждения частиц. Мы также отказались от грохота 4 (рис. 4.5), а серповидные диафрагмы 2 установили вертикально по конструктивным соображениям. Число камер между диафрагмами - 4. Цилиндр обогатительной трубы изготовлен из плексигласа.
Диаметр загрузочного отверстия d = 8 мм, диаметр насадки загрузочного устройства (гидроэлеватора) 5 = 5 мм. Подача воды QM = 167 см3/с = 0,000167 м3/с. Площадь сечения водовода ша = = 0,785 -1,52 =1,77см2. Площадь сечения ТО йтто = 0,785-2,42 =4,52 см2. Площадь живого сечения потока в ТО й7жх = 4,52 — 0,76 = 3,76 см . Скорость движения потока пульпы в пульповоде v = бм = 1 1 = 94,4 см/с = 0,944 м/с. П ЙТП 1,77 Скорость потока пульпы в ТО v = 6м = 1 1 = 44,4 см/с = 0,44 м/с. Й7Ж С 3,76 Скорость потока пульпы в 2 раза меньше, чем скорость потока на шлюзах мелкого наполнения, что благоприятствует извлечению металла в ТО (по сравнению со шлюзами). В качестве металла использовались свинцовая дробь диаметром 1-2 мм (плотностью рсв =11,3 г/см3), частицы меди и бронзы крупностью 0,1-2 мм (плотностью 8,4-8,7 г/см3). Песок геометрической крупностью -0,5 мм и гидравлической крупностью 0,158 м/с.
Напорная вода подавалась по водоводу, а песок и частицы металла через загрузочную воронку. После прекращения подачи песка в течении 3 секунд ппоизводилась промывка (подача чистой воды). Общая продолжительность цикла (подача песка и частиц металла) составляла 30 секунд. По окончанию опыта проводился сполоск (затраты времени 2 часа): модель разбиралась, тщательно промывалась, металл сушился и взвешивался.
