Введение к работе
Актуальность проблемы. Общая тенденция усложнения вещественного состава руд и уменьшения размеров вкрапленности ценных компонентов при одновременном снижении их содержания в исходном сырье требует решения проблем переработки тонковкрапленных руд и отвальных продуктов обогащения, накопленных за длительный период работы обогатительных фабрик.
Несмотря на общее развитие технологии переработки руд до настоящего времени отсутствуют эффективные методы извлечения полезных компонентов из тонкодисперсных материалов с размерами частиц от 70 до 20 мкм и менее, что приводит к большим потерям минералов со шламами. Такое положение в области обогащения руд особенно характерно для редкометальных, оловянных, циркониевых, золотосодержащих и некоторых других типов руд, минеральные потери при переработке которых достигают значений от 10 до 50 %, что приводит к неэффективному использованию месторождений и снижает технико-экономические показатели их отработки.
Усилия исследователей нашей страны и за рубежом направлены на поиск и развитие направлений интенсификации процессов обогащения тонковкрапленных руд как в области совершенствования существующих методов типа флотационного, гравитационного, магнитного и других, так и выявление принципиально новых подходов и направлений к переработке сырья.
Для достижения существенного прогресса в этой области и повышения эффективности обогащения мелких и тонких частиц необходимы поиск и развитие, главным образом, нестандартных решений, позволяющих в условиях снижения содержания ценных компонентов в исходной руде и одновременного увеличения их концентрации в тонких классах рудной массы, существенно снизить потери минералов и получить кондиционную продукцию, ибо традиционные способы извлечения полезных компонентов уже исчерпали свои возможности и не эффективны на новом тонкодисперсном рудном сырье, появляющемся во всё большем масштабе в разведуемых и техногенных месторождениях.
Основная научная идея работы - эффективность разделения мелких и тонких рудных минеральных и породообразующих частиц может быть повышена при использовании для этой цели нестационарного поля центробежных сил.
Цель работы - исследовать технологические особенности движения
тонких минеральных частиц различной плотности и
3 СОС. НАЦИОНАЛЬНА» I БИБЛИОТЕКА і
крупности в нестационарном центробежном поле и разработать научные основы конструирования аппаратов для разделения минералов.
Основные задачи исследований: проанализировать основные направления развития аппаратурного оформления при обогащении руд в условиях использования центробежных сил; определить закономерности разделения мелких и тонких минеральных частиц различной плотности и крупности в нестационарном центробежном поле; выявить оптимальные условия разделения минеральных частиц и области возможного их эффективного применения; разработать принципы конструирования аппаратов, приемлемых для использования в производственных условиях; разработать опытные образцы аппаратуры и проверить на различном рудном материале возможность её использования в промышленных условиях.
Объекты исследования - искусственные минеральные смеси и рудный материал различных месторождений.
Предмет исследования - технологические особенности движения минеральных частиц в нестационарном центробежном поле и научные принципы конструирования аппаратуры для разделения минералов различной плотности и крупности.
Методы исследований. В работе применялись технологические методы исследований на обогатимость, рентгеноспектральный метод анализа продуктов обогащения, теоретические исследования с применением численных методов математической статистики и математического моделирования, патентно-информационный анализ.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Создание механических гармонических колебаний дисперсной
системы в нестационарном поле центробежных сил обеспечивает
высокоэффективное разделение минеральных частиц по их плотности и
крупности.
2. Рациональная конструкция аппарата для разделения минеральных
комплексов определяется устройством, частота и амплитуда колебаний,
геометрические параметры которого, создают различия в траекториях
движения рудных и породообразующих частиц в радиальном и
вертикальном направлениях, что обеспечивает улучшение основных
технологических показателей при обогащении тонкодисперсных руд.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается достаточной сходимостью теоретических и лабораторных исследований, применением современной обработки статистической информации и планирования экспериментов, а также результатами полупромышленных испытаний разработанных устройств для
различных минералов в нестационарном поле центробежных сил. Научная новизна работы:
1. Установлены зависимости движения минеральных частиц
различной плотности и крупности при их разделении в нестационарном
центробежном поле.
2. Предложены научные принципы конструирования аппаратов для
разделения минералов в нестационарном поле центробежных сил,
основанные на определении технологических параметров процесса
обогащения мелких частиц.
3. Разработана прогнозная модель разделения минералов при
использовании нестационарного поля центробежных сил.
Практическое значение работы:
-
Предложены 6 новых способов обогащения шламов и устройств для их осуществления, защищенных патентами и авторскими свидетельствами РФ.
-
Разработанная на основе исследования обогатимости тантало-ниобиевых руд модель конструирования обогатительного аппарата, может использоваться для разделения любых типов минералов, отличающихся друг от друга по плотности и крупности.
3. Разработанная технологическая схема обогащения руд в
нестационарном поле центробежных сил и аппараты для его
осуществления испытаны на тантало-ниобиевых рудах Орловского
месторождения с получением высоких технологических показателей.
4. Результаты исследований внедрены в учебный процесс ЧитГУ при
чтении лекционных курсов «Технология ОПИ», «Исследование процессов
и технологий» для студентов специальности «Обогащение полезных
ископаемых».
Личный вклад автора:
- анализ основных направлений развития конструирования
обогатительных аппаратов при использовании гравитационных процессов
обогащения полезных ископаемых;
- постановка задачи, целей исследования и выполнение работ по конструированию и изготовлению моделей обогатительных аппаратов;
- проверка работы созданных аппаратов на различных рудах и
искусственных смесях минералов.
Оценка эффективности результатов работы - проведена на основании полупромышленных испытаний при обогащении отвальных хвостов обогащения Орловской обогатительной фабрики.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы
докладывались и обсуждались на международном совещании
"Экологические проблемы и новые технологии комплексной переработки минерального сырья" (Плаксинские чтения, Чита, С-Петербург 2002, 2005), 111,1V конгрессах обогатителей стран СНГ (Москва, 2003,2005 г.г.), международном Форуме по проблемам науки, техники и образования (Москва: Академия наук о Земле,2003), международной конференции к 60-летию горногеологического института ЭСФ АН РАН, института горного дела СО РАН (Новосибирск, 2004), Научная конференция «Неделя горняка 2004» (Москва), ежегодных научно-практических конференциях ЧитГУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе получено б патентов и авторских свидетельств на изобретения.
Общая структура диссертации. Диссертация изложена на 130 страницах и состоит из введения, 5 разделов, заключения, 102 библиографических источников, 11 таблиц, 30 рисунков и 3 приложений.
Автор выражает благодарность научному руководителю работы профессору Фатьянову А.В. за оказанную помощь в выполнении диссертационной работы; Санкт-Петербургскому горному институту, профессору Тихонову О.Н. за научные консультации по развиваемому в работе новому научному направлению и коллективу возглавляемой им кафедры «Обогащение полезных ископаемых» за помощь в доработке и подготовке диссертации к защите.
