Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Основные показатели и физические основы разрушения в процессе дезинтеграции минерального сырья в шаровых мельницах 10
1.1. Основные энергетические показатели работы шаровых мельниц 10
1.2. Методы оценки эффективности измельчения рудных материалов в шаровых барабанных мельницах 19
1.3. Основные закономерности разрушения минерального сырья 22
Выводы 25
Глава 2. Теоретические основы оценки эффективности распределения энергии измельчения между стадиями 26
2.1. Обоснование критерия комплексной оценки эффективности распределения энергии измельчения между стадиями 26
2.2. Разработка алгоритмов и принципов расчета индекса измельчаемости в процессе разрушения рудных материалов в барабанных мельницах 28
2.3. Влияние размеров и физических свойств перерабатываемого материала на энергию измельчения 31
Выводы 33
Глава 3. Основы теории и практики рационального распределения энергии измельчения между стадиями 33
3.1. Оценка рациональности распределения энергии измельчения между стадиями на примере Урупского ГОКа 33
3.2. Анализ процесса образования новой поверхности при измельчении минерального сырья на ОФ ОАО «Печенганикель»... 41
3.3. Оценка эффективности измельчения секций рудоподготовки Талнахской обогатительной фабрики ОАО «Норильский никель»...44
Выводы 48
Глава 4. Разработка технических и техноло гических мероприятий управления процессами распределения энергии измельчения в условиях обогатительньіх предприятий 48
4.1. Основные принципы перераспределения энергии измельчения между стадиями с использованием новых типов классифицирующих устройств 48
4.2. Разработка и внедрение практических рекомендаций для оптимизации соотношения энергии измельчения между стадиями на ОФ Урупского ГОКа 54
Выводы 61
Глава 5. Основы механики движения загрузки в ша ровых барабанных мельницах 63
5.1. Общие сведения о режимах работы и процессе измельчения материалов в шаровых мельницах 63
5.2. Влияние профиля и материала футеровочных плит на их износостойкость 70
5.3. Методы проектирования футеровочных плит барабанов шаровых мельниц 77
Выводы 79
Глава 6. Экспериментальные исследования режимов работы шаровых мельниц в зависимости от параметров механического режима 81
6.1. Методика экспериментальных исследований режимов работы шаровых мельниц 81
6.2. Исследование влияния параметров механического режима и профиля футеровки на движение загрузки в шаровой мельнице 86
6.3. Исследование влияния профиля футеровочных плит на движение шаровой загрузки в мельнице 90
6.4. Элементы кинематики и эпюра заполнения поперечного сечения барабана шаровой мельницы при смешанном режиме работы 101
Выводы 110
Глава 7. Теоретические основы и методика проектирования высокоэффективных футеровок барабанов шаровых мельниц 111
7.1. Общие предпосылки проектирования футеровочных плит 111
7.2. Разработка математической модели поверхностей футеровочных плит 118
7.3. Порядок построения и выбор размеров износостойких профилей футеровочных плит 126
7.4. Перспективные направления в создании высокоэффективных футеровок барабанных мельниц 131
Выводы 140
Глава 8. Исследование процессов измельчения и износа в мельницах с экспериментальной футеровкой 140
8.1. Исследование влияния профиля футеровочных плит на их износостойкость в лабораторных условиях 140
8.2. Исследование влияния профиля футеровочных плит на эффективность измельчения в лабораторных условиях 143
8.3. Исследования влияния профиля резиновой футеровки на процесс измельчения в лабораторной мельнице 145
8.4. Производственные испытания и внедрение стальных футеровочных плит с экспериментальным профилем в условиях обогатительных предприятий 148
8.5. Модернизация ячейковой футеровки шаровых мельниц с целью устранения негативного влияния продольной и поперечной сегрегации на процесс измельчения 158
Выводы 160
Глава 9. Повышение эффективности рудоподготовки за счет оптимизации конструкции транспортирующего оборудования 161
9.1. Выбор схем транспортирования циркуляционной нагрузки в мельницах первой стадии измельчения 162
9.2. Комплексное решение вопросов стабилизации ленты на роликоопорах и повышения износостойкости поддерживающих роликоопор 163
9.3. Повышение эффективности устройств гидравлического транспорта путем совершенствования конструкций запорной арматуры 176
Выводы 185
Заключение 186
Литература 189
Приложение
- Методы оценки эффективности измельчения рудных материалов в шаровых барабанных мельницах
- Разработка алгоритмов и принципов расчета индекса измельчаемости в процессе разрушения рудных материалов в барабанных мельницах
- Анализ процесса образования новой поверхности при измельчении минерального сырья на ОФ ОАО «Печенганикель»...
- Разработка и внедрение практических рекомендаций для оптимизации соотношения энергии измельчения между стадиями на ОФ Урупского ГОКа
Введение к работе
Актуальность. Актуальность представленной работы обусловлена общей тенденцией сокращения энергозатрат на единицу производимой продукции. Современный уровень технического развития общества и понимание неизбежного роста энергопотребления в будущем с одной стороны и ограниченность энергоресурсов с другой, наряду с поиском новых видов энергии приводят к необходимости заниматься разработкой энергосберегающих технологий во всех сферах производственной деятельности.
Подготовка руд к обогащению является одним из самых энергоемких и затратных процессов в технологии переработки полезных ископаемых. В этом направлении выполнено ряд фундаментальных исследований, являющихся базой теории и практики подготовки минерального сырья к обогащению. Основоположниками современной теории рудоподготовки считают ряд отечественных и зарубежных ученых. Среди них следует выделить таких исследователей как Андреев С.Е., Неронов Н.П., К.А. Разумов К.А., Олевский В.А., Перов В.А., Бонд Ф., Хардгроуве и др. Большинство исследований посвящено изучению закономерностей дезинтеграции и разделению по крупности продуктов переработки минерального сырья в различных точках технологических схем. Вместе с тем до настоящего времени в литературе недостаточно освещены вопросы количественной и качественной оценки распределения расходуемой в процессе рудоподготовки энергии между технологическими операциями. Отсутствие критериев оценки эффективности отдельных видов оборудования, входящего в комплекс рудоподготовки, приводит не только к повышенным энергическим затратам, но и к недоизвлечению полезного компонента и повышенному расходу конструкционных материалов.
Целью настоящей работы является решение проблемы сокращения энергозатрат на обогащение минерального сырья путем оптимизации распределения энергии измельчения между последовательными стадиями рудоподготовки и снижения износа оборудования.
Основная идея диссертационной работы заключается в совершенствовании технологии рудоподготовки путем рационального распределения затрат энергии на образование новой поверхности по стадиям дезинтеграции минерального сырья, а также увеличения полезной составляющей мощности, потребляемой мельницей, за счет рационального проектирования футеровочных плит.
Основные задачи диссертационной работы обусловлены ее целью и заключаются в следующем:
- создании теоретических основ оценки распределения затрат энергии, необходимой для раскрытия полезных компонентов, между стадиями дезинтеграции минерального сырья;
- определении рациональных критериев оценки энергозатрат по стадиям дезинтеграции и создании методов их оптимизации в условиях реальных технологических процессов; - разработке и обосновании технологических приемов, позволяющих снизить сквозные затраты на рудоподготовку, реализующих принципы оптимизации энергозатрат по ее стадиям;
- исследовании режимов движения и уточнение кинематики шаровой загрузки мельницы;
- обосновании и разработке футеровок шаровых мельниц, обеспечивающих снижение энергозатрат в процессе дезинтеграции минерального сырья.
Научная новизна.
1. Предложена новая концепция оптимизации технологии замкнутых циклов измельчения на обогатительных фабриках путем рационального распределения работы измельчения по стадиям.
2. Впервые получены теоретические и экспериментальные зависимости, характеризующие взаимосвязь прироста удельной поверхности измельчаемого материала и удельных энергозатрат процесса дезинтеграции с учетом гранулометрического состава материала.
3. Раскрыты некоторые закономерности кинетики процесса измельчения в шаровой мельнице и износа футеровки при смешанном, водопадном, режиме работы. Получены теоретические и экспериментальные данные о трехфазном движении шаровой загрузки в мельнице, что позволило определить основные геометрические и кинематические параметры, характеризующие распределение шаровой загрузки в поперечном сечении барабана мельниц при смешанном режиме.
4. Сформулированы принципы и методы расчёта геометрии износостойких профилей футеровочных плит барабана шаровых мельниц, обеспечивающих повышение эффективности измельчения.
5. Обоснованы закономерности динамического взаимодействия между слоями шаровой загрузки и футеровкой при смешанном режиме работы мельницы.
Практическая значимость и реализация результатов работы.
Разработаны алгоритм и программа оценки уровня распределения энергии между стадиями измельчения с учетом удельных энергетических затрат на единицу вновь образованной поверхности. Предложенная методика проверена в условиях Урупского ГОКа, ОАО «Норильский никель», комбината Печенганикель.
На основе всесторонних теоретических и экспериментальных исследований выполнен ряд технических и технологических решений, позволяющих повысить производительность рудоподготовительного комплекса ОФ Урупского ГОКа на 32%. Разработана инженерная методика профилирования футеровочных плит для шаровых мельниц с применением вычислительной техники. Спроектированные по разработанной методике футеровочные плиты внедрены на обогатительных фабриках ОАО «Норильский никель», Алмалыкском ГМК, Урупском ГОКе. В качестве примеров создания энергосберегающих технологий разработаны методики проектирования барабанных классификаторов, роликоопор ленточных конвейеров, поворотных затворов и создано соответствующее оборудование. На защиту выносятся следующие основные положения:
1. Эффективность работы мельницы характеризуется индексом измельчаемости, представляющим отношение вновь образованной поверхности по всем классам крупности к энергии, затраченной на ее образование.
2. Созданная модель оперативного управления на основе индекса измельчаемости позволяет с высокой эффективностью перераспределять работу измельчения между стадиями и выделять из перерабатываемого продукта необходимые классы с целью снижения переизмельчения и наиболее полного извлечения полезного компонента.
3. Использование барабанного классификатора значительно повышает производительность по исходному питанию цикла рудоподготовки без ухудшения качества готового продукта.
4. Движение внутримельничной загрузки промышленных шаровых мельниц соответствует смешанному каскадно-водопадному режиму, и наибольшая эффективность измельчения имеет место в зоне пяты при максимальной скорости относительного скольжения между слоями шаровой загрузки.
5. Проектирование износостойких профилей футеровок барабана шаровых мельниц, обеспечивающих повышение индекса измельчаемости, должно исходить из условия, при котором внешний слой шаров не должен проскальзывать по футеровке и обеспечивать максимальную подвижность между слоями шаровой загрузки в зоне наибольших динамических взаимодействий.
Методика исследований. Исследования процессов образования новой поверхности проводились путем сравнения гранулометрического состава перерабатываемого продукта в соответствующих точках технологических схем рудоподготовки и определения индекса измельчаемости по разработанной методике. Теоретические исследования механики движения загрузки в барабанных мельницах проводились с использованием классических законов механики, а экспериментальные исследования - на специально построенных лабораторных установках, методом скоростной киносъемки, с применением теории подобия и размерностей.
Определение минимального количества опытов для получения достоверной вероятности проводилось с использованием теории планирования эксперимента, а результаты экспериментальных исследований обрабатывались методами математической статистики.
Все теоретические и экспериментальные исследования впоследствии были подтверждены и проверены на практике в условиях ряда обогатительных предприятий, таких как «АО Норильский никель», Алмалыкский ГМК, Урупский ГОК.
Достоверность результатов работы обоснована использованием фундаментальных законов разрушения минералов и классических методов прикладной механики, а также подтверждены сопоставительным анализом результатов теоретических и экспериментальных исследований, выполнявшихся как в промышленных, так и в лабораторных условиях на физических моделях. Теоретические положения, изложенные в работе, имеют высокую сходимость с результатами экспериментальных исследований. Внедрение результатов работы в условиях ряда предприятий полностью подтвердили правомерность основных положений и исходных предпосылок.
Личный вклад автора заключается в непосредственном формировании целей работы, разработке инженерных решений, методик теоретических и экспериментальных исследований, идейном руководстве и участии в разработке конструкций отдельных видов оборудования и лабораторных установок. На протяжении ряда лет автор является руководителем научно-исследовательского коллектива ЗАО «Ресурс». Принимал личное непосредственное участие в постановке и проведении всех экспериментальных и промышленных исследований.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы с 1972 по 2006 г. постоянно докладывались на научно-технических конференциях, научных сессиях и симпозиумах, проводимых в рамках научной деятельности бывшего СССР, а также на ряде горно-обогатительных предприятий, где проводились промышленные испытания и внедрялись результаты работы (Норильский ГМК, Алмалыкский ГМК, Урупский ГОК и др.) За последние годы результаты работы докладывались на международной научно-технической конференции, посвященной проблемам механики горнометаллургического комплекса (г. Днепропетровск, 2002г.) и на конгрессе обогатителей стран СНГ (г. Москва, 2005г.)
Публикации. По теме диссертации опубликована 53 научных работы, из них - две монографии. По результатам работы в соавторстве получено 9 авторских свидетельств и патентов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из предисловия, основных глав, заключения и списка литературы из 133 наименований. Работа изложена на 198 страницах и содержит 74 рисунка и 3 таблицы.
Методы оценки эффективности измельчения рудных материалов в шаровых барабанных мельницах
Вопросам интенсификации процессов измельчения рудных материалов уделяется значительное внимание [23,51,53,54 и др.], т.к. до 80% энергозатрат на подготовку руд к обогащению составляют затраты на процессы дезинтеграции. Одним из основных показателей эффективности измельчения в шаровых мельницах является удельная производительность по вновь образованному расчетному классу крупности - d. где qa - в т/(м3,ч)[кг/дм3 ч]; F-рабочий объем мельницы или мельниц в измельчительной установке, м (дм ); qo- удельная нагрузка по исходному питанию (скорость загрузки единицы объема мельницы свежим исходным материалом), т/(м -ч) [кг/дм -ч]; qo = qo(l - ad) - удельная нагрузка по крупному классу (+d) в исходном питании, т/(м3,ч)[кг/дм3-ч]; = -а,/ -прирост содержания расчетного класса крупности, доли ед.; Д -относительное количество расчетного класса в продуктах измельчения, доли ед; ad - то же в исходном питании. Прирост расчетного класса крупности при всех прочих равных условиях в значительной степени зависит от крупности исходного питания. Применение современного дробильного оборудования [26,27] позволяет в значительной степени интенсифицировать процесс образования новой поверхности. Представленный выше показатель qd является технологической характеристикой и никак не связан с энергетическими затратами, а лишь оценивает образование- расчетного класса крупности. При этом не учитывает образование других более крупных классов, которые появляются одновременно с ним. Весьма важной характеристикой измельчения является энергетическая эффективность измельчения ed по вновь образованному классу - d. где ed - в т/(кВт-ч); qd - удельная производительность мельницы или установки по вновь образованному расчетному классу крупности - d, т/(м3-ч); d - размер расчетного класса крупности, мм (мкм); Nv - удельная мощность, потребляемая двигателем мельницы, кВт/м . Из формулы следует, что при N = const энергетическая эффективность измельчения пропорциональна удельной производительности измельчительной установки по вновь образованному классу той же крупности, т.е. ed =kqd. Последнее широко используется при расчете производительности мельниц и оценке их работы. Рассмотренный показатель может служить и экономическим критерием при оценке удельных затрат, однако он, как и удельная производительность по вновь образованному классу, оценивает процесс измельчения только с учетом одного расчетного класса крупности. Очевидно, что закономерность убывания содержания крупного класса, как и закономерность уменьшения крупности измельчаемого продукта, связана с образованием новой поверхности. При этом образование новой поверхности интегрально зависит от процесса измельчения в целом, а не только от образования готового расчетного класса. Известно, что вновь образованная поверхность является косвенным показателем крупности продукта измельчения. При расчетах площади поверхности кускового материала различного гранулометрического состава в первом приближении принимают, что все зерна, входящие в отдельные узкие классы, имеют правильную геометрическую форму (куб, шар, цилиндр) и могут характеризоваться одним средним размером d.
Общая расчетная удельная поверхность (т.е. поверхность всех частиц одной весовой единицы данного продукта) So находится суммированием по классам крупности: Сравнительный анализ процессов образования новой поверхности в мельницах первой и второй стадий с точки зрения кинетики измельчения показывает, что измельчение происходит по разным характеристикам. Крупность питания мельниц второй стадии измельчения несоизмеримо меньше крупности питания мельниц первой стадии по сравнению с энергетическим воздействием мелющих тел на измельчаемый материал. Кроме этого известно, что плотность слива классифицирующих устройств, содержание в нем расчетного класса крупности, и производительность мельницы функционально взаимосвязаны. Эта зависимость представлена формулой Олевского.[100] где, Д),074 - содержание класса - 0,074,%; А, т и К - коэффициенты пропорциональности, определяемые опытным путем; Q - удельная производительность по вновь образованному классу - 0,074, в относительных единицах, р - плотность измельчаемого материала. Содержание расчетного класса крупности (-d) в готовом продукте измельчения зависит от относительного количества измельченного крупного класса (+d), от его содержания в питании мельниц: где Bd - относительное количество измельченного крупного класса {-d), доли ед.; Д/ и ad - аддитивные величины соответственно содержаниям R& RQ крупных классов, равное остатку на сите. Кроме этого, имеет место различие в характеристиках пульпы мельниц первой и второй стадий не только по крупности твердого и содержании готового класса, но и в содержании твердого в разгрузке мельниц. На практике содержание твердого в разгрузке мельниц первой стадии измельчения колеблется в пределах от 75 до 92 % в зависимости от плотности перерабатываемых руд!
Разработка алгоритмов и принципов расчета индекса измельчаемости в процессе разрушения рудных материалов в барабанных мельницах
Для оценки энергетической эффективности с учетом образования всех классов крупности введем понятие «индекс измельчаемости». Под термином «индекс измельчаемости» Is предлагается понимать отношение количества вновь образованной поверхности AS (м) к затраченной на её образование энергии N (кВт-ч): Индекс измельчаемости в представленном виде является размерной величиной и позволяет по площади вновь образованной поверхности AS (м ) количественно оценивать работу, затрачиваемую на измельчение в барабанных мельницах: где Spaiq, - суммарная площадь поверхности твердого в выходе мельниц, (м2); S3aep. - суммарная площадь поверхности питания мельницы, включая площадь поверхности исходного питания и циркуляционной нагрузки, (м ).
Для секций измельчения, в которых мельницы работают в замкнутом цикле с классифицирующими устройствами любых типов, из суммарных площадей поверхностей слива и питания следует исключить площадь поверхности циркуляционной нагрузки, т.к. при установившемся режиме пески классифицирующих устройств являются циркуляционной нагрузкой и остаются постоянными как по крупности питания, так и по площади ее поверхности. Таким образом, для мельниц первой стадии измельчения площадь вновь образованной поверхности А/(м ) составляет где S , - площадь поверхности твердого в сливе спирального классификатора, (м); Sucx. - площадь поверхности исходного питания мельниц, (м). Аналогично можно определять индекс измельчаемости для мельниц второй и последующих стадий измельчения. Высвобожденная энергия поверхности, образованной в процессе разрушения частиц перерабатываемого материала в барабанных мельницах, пропорциональна энергии, затраченной на измельчение, т.е. пропорциональна потребляемой мельницей мощности при установившемся режиме работы. Следовательно, количество вновь образованной поверхности (независимо от класса крупности, на котором она образована) пропорционально энергии (потребляемой мощности), затраченной на ее получение. Таким образом, индекс измельчаемости мельницы может определяться суммированием индексов измельчаемости отдельных классов
В практических расчетах вместо мощности, необходимой на образование новой поверхности, используется пропорциональная ей постоянная величина мощности, потребляемой мельницей. Очевидно, что большая часть потребляемой мощности преобразуется в тепловую энергию, а также расходуется на накопление внутренних дефектов в минералах. Однако такое приближение вполне допустимо, так как нами ставится задача сравнительного потребления энергии на различных стадиях измельчения. При этом вводится систематическая ошибка, которая не влияет на сопоставление полученных результатов, так как вышеуказанные потери мощности при измельчении в равной степени характерны как для первой, так и для последующих стадий. Исходными параметрами для расчета индекса измельчаемости являются: - гранулометрический состав продуктов питания и разгрузки мельниц первой и второй стадий измельчения; - плотность перерабатываемого материала/?, кг/м ; - мощность, потребляемая двигателями мельниц N, кВт; Расчёты индекса измельчаемости представленные далее в главе 3, проводились с применением ПК в программе Microsoft Excel по алгоритму, основными положениями которого являются следующие допущения: 1.Принимается, что под действием внешних сил частицы материала постадийно разрушаются вплоть до расчётного класса крупности. 2.В качестве диаметра частиц в формулах используется средний диаметр частиц і-го класса надрешётного продукта. З.К{ - масса частиц і-го класса, образованного при измельчении частиц класса і+1 где Gni+] - масса частиц класса і+1 в питании; К{+] - масса частиц класса і+1, образованного при измельчении предшествующего ему класса; Cfj+i - масса частиц класса і+1 в сливе. 4. Lt - поверхность частиц і-го класса, образованная при измельчении частиц класса і+1. 5. М(- вновь образованная поверхность класса і+1 где Li+]- поверхность частиц класса і+l, образованная при измельчении частиц предшествующего ему класса, Гц.]- поверхность частиц класса і+1 в питании, Ґі+] - поверхность частиц класса і+1 в сливе. Все обозначения физических величин для удобства расчетов на ПК приняты в соответствии с обозначениями таблиц программы Microsoft Excel.
Анализ процесса образования новой поверхности при измельчении минерального сырья на ОФ ОАО «Печенганикель»...
На ОФ комбината «Печенганикель» в секции рудоподготовки используется уникальное оборудование большой единичной мощности. Мельница с центральной разгрузкой МШЦ 6,5 х 9,65, производительностью 422 т/ч, работает в замкнутом цикле измельчения с батареей из 12 гидроциклонов диаметром 710 мм. Удельная производительность мельницы по классу - 0.074 по данным комбината составляет 0.860 т/м ч. Эффективность классификации продуктов измельчения первой стадии составляет 52,23%. Крупность максимальных кусков руды в исходном питании достигает 35-50мм. Регламентированное содержание класса крупнее 16 мм (23%) не выдерживается и составляет 30-40%. Циркуляционная нагрузка в первой стадии измельчения составляет 153, 53%. В качестве измельчительной установки на второй стадии также используется мельница МШЦ 6.5x9,65, с резиновой футеровкой. Классификация продуктов измельчения осуществляется в трех батареях гидроциклонов диаметром 400 мм, по 15 шт. в каждой. Циркуляционная нагрузка во второй стадии измельчения составляет 200%. С целью уменьшения количества шламов в схему рудоподготовки включена межцикловая флотация. Слив гидроциклонов первой стадии, содержащий значительное количество крупных классов, полностью поступает на промежуточную флотацию, а промпродукт флотомашин вместе с выходом мельницы второй стадии на классификацию второй стадии. Питанием мельниц второй стадии являются пески гидроциклонов второй стадии со значительным содержанием крупных классов. Анализ ситовых характеристик показывает, что на второй стадии имеет место образование готовых классов с большей интенсивностью, чем на ОФ Урупского ГОКа и ТОФ ОАО Норильский никель.
По результатам расчетов индекса измельчаемости построены графики зависимости по каждому классу крупности (рис.3.3), а также кумулятивные характеристики (рис.3.4). Анализ графиков индекса измельчаемости по классам крупности показал, что образование новой поверхности у мельниц первой и второй стадий измельчения происходит по одинаковой закономерности. С уменьшением классов крупности тенденция роста скорости образования новой поверхности у мельниц второй стадии выше. Повышенная интенсивность образования новой поверхности на более крупных классах для первой стадии измельчения объясняется различием в крупности питания. Отсутствие в питании мельницы второй стадии измельчения крупных классов приводит к снижению суммарного индекса измельчаемости (рис.3.4). Исходные данные по гранулометрическому составу, представленные для расчетов индекса измельчаемости, включали минимальный размер сит равный 0,044мм. Поэтому представленные графики не позволяют судить о наличии шламов и их крупности в исходном питании и разгрузке мельниц. Анализ кумулятивных графиков показывает, что различие в суммарных индексах измельчаемости для мельниц первой и второй стадий измельчения значительно меньше, чем у мельниц ОФ Урупского ГОКа. Полноценное измельчение в мельницах второй стадии свидетельствует о заполняемости пространства между мелющими телами измельчаемым материалом. При рациональном распределении энергии измельчения между стадиями индекс измельчаемости у мельниц второй стадии должен быть несколько ниже, чем у мельниц первой стадии из-за отсутствия в питании более крупных классов.
Отличие индексов измельчаемости для мельниц первой и второй стадии на мелких и готовых классах (рис. 3.3) не превышает 20%. Значительные отличия в суммарных значениях (рис.3.4) формируется за счет образования новой поверхности на более крупных классах. Очевидно, что в мельницах первой стадии всегда присутствует большее количество крупных классов по сравнению с мельницами второй стадии. При подготовке руд к обогащению на ТОФ ОАО «Норильский никель» применяются разные схемы рудоподготовки. В пяти секциях рудоподготовки на первой стадии измельчения используются мельницы МШРГУ 4.5x6,0, работающие в замкнутом цикле со спиральными классификаторами 1КСП-24. На второй стадии и на доизмельчении применяются сливные мельницы с центральной разгрузкой МШЦ 4,5x6,0. Разгрузка мельницы второй стадии классифицируется в гидроциклонах (ГЦ-1000). Две секции рудоподготовки в качестве измельчительных установок первой стадии применяют мельницы МШЦ 5,5x6,5 работающие в замкнутом цикле с гидроциклонами. Слив этих гидроциклонов направляется на дополнительную классификацию в гидроциклоны двух секций, в которых мельницы первой стадии измельчения работают в замкнутом цикле со спиральными классификаторами. Содержание готового класса в конечном продукте секции рудоподготовки, т.е. в сливе гидроциклонов, в соответствии с технологическими требованиями установлено на уровне 60-70%. Невысокое содержание готового класса в сливе гидроциклонов обусловлено характеристикой перерабатываемых вкрапленных руд. Мягкие вкрапления руд (крепость по Протодъяконову до 14 ед.) расположены в более крепкой породе (крепость по Протодъяконову до 16-18 ед.). При повышении содержания готового класса в сливе гидроциклонов неминуемо образование шламов из более мягкой минеральной составляющей, что в конечном итоге приведет к безвозвратным потерям металлов. На рис. 3.5. представлен график индекса измельчаемости по классам крупности для мельницы первой стадии измельчения.
Разработка и внедрение практических рекомендаций для оптимизации соотношения энергии измельчения между стадиями на ОФ Урупского ГОКа
Выполненные в главе 3 расчеты индекса измельчаемости однозначно указывают на низкую степень измельчения материалов в мельницах второй стадии из-за недостаточности питания. Мелкие классы, поступающие в недостаточном количестве на измельчение в мельницы второй стадии, не заполняют пространства между мелющими телами, фактически не измельчаясь. Установка барабанного классификатора взамен спирального на ОФ Урупского ГОКа позволит извлечь из выхода мельниц 1 стадии готовые и мелкие классы для их доизмельчения на второй стадии. Извлечение мелких классов (вплоть до 5 мм) из разгрузки мельницы позволит значительно уменьшить циркуляционную нагрузку и повысить производительность по исходному питанию.
Используя расчётные формулы [68] для определения основных параметров барабанного грохота, нами был спроектирован, и изготовлен экспериментальный двухдечный барабанный грохот (рис. 4.2 ). В качестве элементов просеивающей поверхности для выделения циркуляционной нагрузки были разработаны и изготовлены карты из резиновой смеси 10214 ТУ 38.105683 - 87. При выборе размеров наружной сеющей поверхности следует учитывать, что свыше 90% циркуляционной нагрузки на первой стадии составляют классы менее 5мм, и тот факт, что в секции рудоподготовки при одной мельнице первой стадии задействованы две мельницы второй стадии. Принимая во внимание, что эффективность классификации ориентировочно обеспечит извлечение 80% необходимых классов, принимаем размер прямоугольных отверстий сеющей поверхности 5x10 мм. Карты собраны в окружные ряды по 8 шт. в каждом ряду (таким образом, общее количество карт равняется 40) и образуют наружную цилиндрическую просеивающую поверхность БК диаметром 1300 мм. Для отвода потоков надрешётного (-35 + 5 мм) и подрешётного (- 5 мм) продуктов выхода мельницы 1 стадии спроектированы и изготовлены бункера БК. Монтаж опытного экспериментального технологического оборудования был выполнен на ОФ Урупского ГОКа с привязкой его к существующей схеме переработки руды на ОФ. Двухдечный барабанный грохот был установлен на разгрузочной горловине мельницы первой стадии МШР 3200 3100 (рис. 4.3.) . Подача циркуляционной нагрузки в мельницу первой стадии измельчения осуществлялась с помощью одной спирали существующего классификатора. Предложенный способ транспортировки надрешётного продукта не является оптимальным и использовался только для проведения промышленных испытаний экспериментальной конструкции классифицирующего устройства.
При проведении промышленных испытаний были задействованы мельница 1 стадии МЗ и две мельницы 2 стадии - Ml (секция 1) и М4 (секция 2), а также, - связанное с ними по существующей схеме переработки руды другое необходимое технологическое оборудование Урупского ГОКа. Суммарное время работы экспериментального технологического оборудования составило 15 часов при зафиксированной производительности 64 т/ч и 73 т/ч. Таким образом, промышленные испытания проводилось при производительности, которая была соответственно на 16% и 32%» больше существующей. Ограничение по времени обусловлено тем, что при испытании были отключены концентрационные столы из-за опасения попадания на них через короткоконусные циклоны крупных частиц. На рис. 4.3. чётко выделяется зона выхода надрешётного продукта, которая охватывает три окружных ряда, при этом забивание ячеек эластичных карт наружной просеивающей поверхности не происходило. Таким образом, барабанный классификатор имеет запас по длине на случай повышения производительности по исходному питанию. Опробование 1 и 2 стадий измельчения и классификации при испытании БК проводилось через каждые 30 мин. при установившемся режиме работы в следующих точках: исходное питание, слив БК (класс - 5 мм), пески БК (класс -35 + 5 мм), питание гидроциклонов, слив гидроциклонов, пески гидроциклонов, выход мельниц Ml и М4, отвальные хвосты и медный концентрат. Для сравнения использовались данные опробования, полученные в июле 2005г. В процессе промышленных испытаний модернизированной схемы выявлены следующие очевидные преимущества: - из песков барабанного классификатора выведено значительное количество мелкого и готового классов ( - 3 мм), суммарный процентный состав которых в циркуляционной нагрузке достигал 18,7% при Q = 64 т/ч и 17,9% при Q = 73 т/ч (для сравнения - при опробовании, выполненном в июле 2005г. до проведения модернизации, эта величина составляла 92,2%); - прирост содержания готового класса мельниц 2 стадии от значений 2,9 4,9% при опробовании в июле 2005 г. составил 6,8 8,3%, полученных во время испытаний барабанного классификатора; - содержание готового класса в сливе гидроциклонов составило 90 95% и не изменилось по сравнению с опробованием в июле 2005 г.; По данным технологических опробований, при заданных производительностях с помощью разработанной нами методики и программы, были выполнены расчёты индексов измельчаемости.
