Введение к работе
Актуальность темы. В связи с повышением требований к охране окружающей среды вопросы совершенствования водно-шламовых схем углеобогатительных фабрик приобретают важное значение.
В настоящее время как в СССР, так и во многих зарубежных странах, проводятся исследования в э^ом направлении, включая создание новых, достаточно эффективных, надежных и высокопроизводительных сгустительных аппаратов, являющихся важным элементом водно-шламовых схем.
Сгущенный продукт, получаемый в существующих сгустителях, не полностью удовлетворяет предъявляемым требованиям. Так для эффективной работы устанавливаемой после сгустителей обезвоживающей аппаратуры, необходимо иметь достаточно высокое содержание твердого (400 + 600 кг/и3) в их питании.
На углеобогатительных фабриках (ОФ) для обезвоживания отходов флотации все большее применение находят фильтр-прессы, позволяющие получать осадок с низкой влажностью (20-25%) и малым содержанием твердого в фильтрате ( ^1*5 кг/м3). Это позволяет полностью замыкать водно-алаыовые системы, а осадок складировать в отвалах или отгружать производителям стройматериалов.
Таким образом, актуальной является задача по интенсификации процесса уплотнения осадка твердой фазы водо-угольной суспензии и создание аппаратов, на которых можно получать высококонцентрированный осадок.
Одним из перспективных направлений интенсификации процесса уплотнения осадка твердой фазы водо-угольной суспензии является наложение на осадок в сгустителе внешних воздействий в виде механических импульсов. Это позволяет не только повысить содержание твердого в сгущенном продукте, но и улучшить его разгрузку из аппарата.
Работа выполнена в соответствии с тематическим планом НИ0КР института ИОГТ, тема № I3I8II6003 "Разработка научных основ создания нового поколения гравитационных аппаратов для обогащения, классификации и сгущения шламов, с наложением на раз-<0 деляемый материал внешних воздействий".
Результаты диссертационных исследований рекомендуются к широкому использованию на межотраслевом уровне.
1-І
Целью работы является обоснование направления интенсификации уплотнения осадка твердой фазы водо-угольной суспензии в сгус-тительных аппаратах (путей наложения внешних воздействий на осадок) и создание (на основании результатов аналитических и экспериментальных исследований) научно-обоснованной технологии и техники, обеспечивающих решение важной прикладной задачи - высокую эффективность уплотнения осадка перед его обезвоживаниеы.
Основная идея работы заключалась в наложении внешних механических импульсов на осадок в сгустителе посредством электрических высоковольтных воздействий на элементы сгустительного аппарата. При этом происходит разрушение связей внутри флокул под действием внешних импульсов. Размеры флокул уменьшаются, жидкая среда, находящаяся внутри флокул, вытесняется. Тем самым происходит уплотнение осадка в сгустителе.
Методы исследований. При выполнении аналитических исследова-г ний процесса сгущения и уплотнения осадка в сгустителях использовались современные методы изучения обогатительных процессов, гидродинамики и механики сплошных сред. Экспериментальные исследования по интенсификации процесса уплотнения осадка в лабораторных условиях проводились на специально созданном стенде с применением метода факторного планирования экспериментов. Нефелометри-ческий метод применялся для определения размеров флокул при наложении механических импульсов на осадок. Оценка достоверности полученных данных осуществлялась с помощью математических и графоаналитических методов обработки результатов с использованием ЭВЫ.
Научная новизна работы
предложена уточненная физическая модель и дано математическое описание процесса осаждения и уплотнения осадка в сгустителе в виде дифференциального уравнения второго порядка с постоянной правой частью;
установлена взаимосвязь между основными факторами, определяющими процесс осаждения и уплотнения осадка в сгустителе;
впервые показана перспективность наложения на осадок внешних механических импульсов, получаемых с помощью электрической высоковольтной установки.
Обоснованность и достоверность выводов и основных положений подтверждена соответствием экспериментальных данных результатам теоретических исследований, обеспечена использованием современных методов аналитических и экспериментальных исследований, применением методов факторного планирования экспериментов для обработки полученных результатов исследований. Уравнения регрессии адекватно описывает результаты экспериментов с уровнем значимости 9556. Промышленные технологические испытания подтвердили обоснованность выбранного направления интенсификации процесса уплотнения осадка в сгустителе.
Научное значение работы заключается в установлении зависимости эффективности процесса уплотнения осадка от основных параметров механических импульсов; определены оптимальные значения импульса силы, интервала между импульсами, а также оптимальная высота и место наложения механических импульсов; разработаны методы, позволяющие получить максимальное электромагнитное поле без увеличения энергии заряда конденсаторов.
Практическая ценность.'В результате выполненных исследований предложена новая технология уплотнения, базирующаяся на конструкции сгустителя, защищенная положительным решением ВНИИГПЭ на заявку № 4772228/03 от 20.12.89г. Эта конструкция изготовлена и испытана в промышленных условиях ЦОФ "Чумаковская" ПО "Донецк-углеобогащение". Результаты испытаний показали, что наложение внешних механических импульсов на осадок в сгустителе повышает содержание твердого в осадке на 10%, что позволяет увеличить производительность фильтр-пресса, обезвоживающего осадок на 4,7%. Наложение механических импульсов на осадок в сгустителе обеспечивает большую текучесть осадка в зоне разгрузки, исключая за-шламование сгустителя и повышая надежность его эксплуатации.
Основные положения, вынесенные автором на защиту:
- уточненная физическая модель и математическое описание
механизма сгущения и уплотнения осадка твердой фазы водо-уголь-
ной суспензии в сгустительном аппарате;
- направления интенсификации процесса уплотнения осадка в
, сгустителях путем наложения внешних механических воздействий;, і
оптимальные значения основных факторов, влияющих на эффективность процесса уплотнения осадка в сгустителе при наложении внешних механических импульсов на осадок;
технология уплотнения на основе конструкции сгуститель-ного аппарата с наложением механических импульсов на осадок с помощью высоковольтных воздействий.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на отраслевых научно-технических конференциях молодых ученых и специалистов--углеобогатителей (Люберцы, 198б-1988г.г.), на XIX годичной сессии Ученого Совета ИОП (1989г.), на семинарах лаборатории гравитационных методов обогащения и лаборатории механизации и автоматизации (1989-1990г.г.), на секции Ученого Совета ИОТТ (1990г.).
Публикации. Результаты работы изложены в 4 публикациях и трех научно-исследовательских отчетах ИОТТ. Кроме того, получено авторское свидетельство на изобретение и положительное решение на заявку по изобретению. Все теоретические и экспериментальные исследования проведены автором самостоятельно. Промышленные испытания и разработка конструкции сгустителя с наложением внешних механических импульсов на осадок выполнены при личном участии автора.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы из 108 наименований, 7 приложений, включающих акт промышленных испытаний, протокол технического совещания на ЦОФ "Чумаковская" и утвержденный расчет ожидаемого экономического эффекта.
Работа изложена на 20 страницах машинописного текста, содержит 34 рисунка и 13 таблиц.
m Q *