Введение к работе
Актуальность работы. Украина располагает большими запасами же -лезной руды и мощной железорудной индустрїіей. Основным сырьём ' горнорудной промышленности являются железистые кварциты Кривого Рога.
Усложнение геологических и горнотехнических условий добычи сопровождается уменьшением вкрапленности минеральных зёрен и ухудшением обогагимосги руды. Для раскрытия минералов требуется измельчать руду до минус 0,05 мм. Снижение крупности измельчения привело к значительному росту удельной поверхности продуктов обогащения и увеличению их влагсёмкости» Повышение удельной по -верхности концентратов сильно затрудняег процесс обезвоживания„ приводит к снижению производительности вакуум-фильтров, росту затрат на фильтрование а повышению влажности готовой продукции. Высокая влажность неблагоприятно влияет: на производство окатышей, а транспортирование переувлажнённых материалов ведёт к нерацио -нальным перевозкам воды и усложняет загрузочно-разгрузочные операции 2 загонах.
Б настоящее время в Кривбассе и других промышленных регио -нах возникли серьезные проблемы с отчуждением пахотных земель для складирования отходов обогащения. Б связи с этим разрабатк -ваются технологии совместного сухого складирования отходов обо -гащения и пород вскрыши, в том числе и в выработанное пространство рудников, что должно уменьшить отчуждение земельных площа -дей. Однако на этом пути возникают трудности с обезвоживанием тонкодисперсной части хвостовой пульпы, При её фильтровании оборудование имеет низкуа производительность, а получаемые осадки содержат большое количество влаги.
Для снижения влажности тонкодисаерсных материалов приходит-
' " "' '''.''*- . 3 ;
ся прибегать ft такому сложному и дорогостоящему оборудовании как1 .фильтрпрессы или применять дорогой ик тому же гксдогяческя не»-" благоприятный процесс термической сушки.
Поэтому поиск а разработка эффективных» сравнительно простых и экологически чистых методов обезвоживания является акту -альной народно-хозяйственной задачей.
Целы» работы является интенсификация процесса вакуум-фильтрования с помощью постоянного электрического тока и создание устройства для реализации этого метода.
Ддея работы заключается в использовании явления элекгроосмоса при обезвоживании тонкодисперскых магериалов в процесса вакуум -ного фильтрования. Методы исследования. При выполнении работы использование
обобщение и анализ научной информации о'состоянии обезвоживания з способах его интенсификации, о формах влаги, строении двойного электрического слоя, электрокинетических явлениях 3 дисперсных системах и практическом их использовании;
гранулометрический, седиментационный, химический, минералогический анализы, определание удельной поверхности, максимальной молекулярной злагсёмкости, дзета-потенциала и др.;-:;
аналитические и экспериментальные исследования влияния электрического поля на процесс переноса влаги в капилдярно-пэ -ристых осадках;
испытания на опытных установках з полупромышленных и промышленных услозиях. ' »
)сновныэ защищаемые положения.
I. Физической основой изучения электроосмотического обезво-гивания. является капиллярная модель дисперсной.системы с надо — [енныи-на. нее электрический .полем постоянного тока.
,. .-' 2. йа?энсаякацкя обезвоаквания осадка при надоаюнии злак -тричеокогэ полл происходит как за счет возникновения злектроос -магического движения жидкости, так и за счет повышения темпера -
туры, обусловленной джоулезым разогревом системы.
-
Эмпирические закономерности, полученные в условиях изменения состава и дисперсности исследованных материалов, содержа -кия твердой фазы, толщины осадка, времени обезвоживания и кон -центрации солей жёсткости, подтверждают корректность разработанной модели процесса электроосмогического вакуум-фильтрования.
-
Электроосмотический дисковый вакуум-фильтр» технологи -ческие и технико-экономические показатели его работы. Научная новизна работы заключается в.следующем:
разработаны научные предпосылки электроосмогического ва -куум-фидьтрования, учитывающие джоулэвый разогрев капиллярной системы в условиях повышенной жёсткости воды;
установлено, что электрически стимулированная гидрофоба -зация поверхности минерального капилляра обусловлена не только электроосмосом, но и джоулевым разогревом системы;
показано, что с увеличением напряженности электрического поля влажность осадка, снижается во зсех случаях, однако скорость снижения влажности зависит от концентрации солей жёсткости в виде}
' . - установлены технологические параметра процесса электроосмогического обезвоживания токкоизмельченных концентратов на дис-зон он вакууы-фидьтре,
Достоверность и обоснованность, научных положений, выводов «рекомендаций подтверждены: теоретическими и экспериментальными исследованиями, результатами обработки опытных данных методами ма-. тематической статистики, сравнением результатов лабораторных ис-
следований с данными испытаний, проведенных в полупрокыодеиных si промышленных условиях, а также технико-экономическими расчетами.
Практическая ценность. На основе теоретических и эксперимен -гальных исследований предложено использовать воздействие постоянного электрического тока для интенсификации процесса обззво -живания на дисковых вакуум-фильтрах. Разработана новая конст -рукция дискового вакуум-фильтра, на которую получено авторское свидетельство.
Реализация работы. Результаты работы использованы при проектировании базового варианта эдекгроосмотическогс дксксзс-с вакуум--фильтра для горной промышленности. Методики, разработанные в диссертация, используются в Кризорожеком техническом униэерситя^ те при проведении исследований и выполнении дипломных работ. Апробация работы. Результаты работы доложены и обсуждены на ІУ областной научно-практической конференции "Комплексное и рацко -нальнои освоение железорудных месторождений и охрана природы" ( г. Губкин, 1990 г.); научно-технической конференции "Вузовская наука - резерв ускорения научно-технического прогресса", (г,Кри -вой Рог, 1991 г.); межреспубликанской научно-практической конференции "Пути решения эколого-технологических задач на горных предприятиях" С г.Ташкент, 1991 г.); технических советах и координационных совещаниях в институте Механобрчермег, концерне"Укр-рудпром", ЮГОКе и комбинате "Криаорсасталь" (г.Кривой Рог, I9bS--І995Г.Г.).
Декларация конкретного личного вклада в разработку научных ре -зультатов, зынёсэциых на защиту, состоит в формулировании цели, идеи, научных- положений и задач исследований, теоретическом и. -экспериментально*: обоснований- интенсификации обозвокивания. при.
і использовании постояннсго олвктрического тока, в сотдании tnurJ них установок и их испытании з полупромышленных и промышленных условиях, внедрении результатов исследований'при проектировании промышленного образца элекгроосмотичесяого дискового аакуум -
. -фильтра.
Публикации. По результатам выполненных работ опубликовано семь статей, три тезиса доклада и авторское свидетельство. Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, плги глав, заключения, списка использозанной литературы из 69 найме -нований, содержит 149 страниц, 36 рисунков, 6 таблиц и 3 приложения на 6 страницах.
Автор выражает благодарность проф. Каварме И.И., доцентам Ткачу З.В., Панову З.П., Гвоздику З.С., асе. Коваленко І.Й. за ценные советы и помощь при выполнении работы.