Разработка научно-технических основ повышения эффективности разрушения горных пород «в слое» (26.10.2009)

Автор: Лагунова Юлия Андреевна

ЛАГУНОВА Юлия Андреевна

РАЗРАБОТКА НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ОСНОВ

ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ

РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД «В СЛОЕ»

Специальность 05.05.06 – "Горные машины"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Екатеринбург

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет».

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Афанасьев Анатолий Ильич;

доктор технических наук, профессор Хорешок Алексей Алексеевич;

доктор технических наук Газалеева Галина Ивановна.

Ведущая организация – Институт горного дела УрО РАН (г. Екатеринбург).

Защита диссертации состоится 24 декабря 2009 г. в 10оо ч. на заседании диссертационного совета Д 212.280.03 при ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» по адресу: 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30 (в зале заседания Учёного совета).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан "_20_" ___ноября_____ 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета М.Л. Хазин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Дробление и измельчение горных пород являются самыми распространенными и одновременно наиболее энергоемкими процессами в горнорудной промышленности, на долю которых приходится 60-70 % от общих энергозатрат, причем основную часть затрат составляют операции измельчения. Низкая эффективность работы измельчительного оборудования обусловливается как малым КПД барабанных мельниц – основного технологического оборудования отечественных и зарубежных обогатительных фабрик, так и неудовлетворительной связью циклов дробления и измельчения вследствие их многостадийности.

В условиях рыночной экономики ужесточаются требования к качеству оборудования и эффективности технологических процессов. Ситуация усугубляется тем, что в настоящее время горно-обогатительные комбинаты перерабатывают в основном бедные и труднодробимые руды.

Крупным недостатком существующих способов рудоподготовки является «зажелезнивание» рудных концентратов. Так, при измельчении в барабанных мельницах на 1 т массы измельчаемого продукта приходится 2…2,5 т шаровой загрузки, а содержание «железа» (продукты износа мелющих тел и футеровок) составляет до 2,5 кг и более на 1 т концентрата.

Кардинальным способом повышения эффективности процессов рудоподготовки является совершенствование дробильно-размольного оборудования.

Современный этап развития дробильно-размольного оборудования характеризуется тенденцией передачи работы циклов измельчения на циклы дробления за счет введения операции сверхтонкого дробления. Созданы образцы дробильного оборудования – конусные инерционные дробилки типа КИД (НПК «Механобр-Техника», г. Санкт-Петербург), крупность продукта которых не зависит от размера разгрузочной щели, и гирационные дробилки типа КМД с форсированным режимом дробления.

Внедрение новых конструкций дробильного оборудования лишь частично компенсирует недостатки существующих способов рудоподготовки.

Наиболее перспективным направлением совершенствования дробильно-размольного оборудования является создание дробильно-измельчительных агрегатов, совмещающих операции дробления и измельчения при высоких технологических показателях за счет принудительного самодробления и самоизмельчения.

Необходимые условия появления дробильно-измельчительных агрегатов – установление взаимосвязей конструктивных параметров агрегатов с их технологическими параметрами и свойствами перерабатываемых материалов, а также выявление возможностей и способов управления рабочим процессом.

В настоящее время известны технические решения по таким дробильно-измельчительным агрегатам, как: ударно-отражательные дробилки, центробежная мельница динамического самоизмельчения МАЯ и др. В этих устройствах разрушение породы происходит за счет создания силового инерционного поля, что обусловливает большой износ и малую производительность.

Практическая реализация совмещения операций дробления и измельчения в одном агрегате возможна и на основе механических способов разрушения горных пород, что показывает опыт развития конструкций дробильно-размольного оборудования.

Таким образом, разработка математической и физической моделей процесса разрушения горных пород «в слое», позволяющих установить закономерности формирования степени дробления и энергозатрат, а также обосновать конструктивные и режимные параметры дробильно-измельчительного агрегата, является актуальной научной проблемой.

Цель работы – повышение эффективности процессов рудоподготовки за счет разработки новых конструкций дробильно-измельчительного оборудования на базе установленных закономерностей разрушения горных пород в слое.

Идея работы заключается в том, что снижение энергоемкости процесса разрушения горных пород достигается при совмещении операций дробления и измельчения в одном агрегате с возможностью управления рабочим процессом и режимными параметрами агрегата, рабочие органы которого оснащены независимыми приводами.

Объектом исследования являются процессы разрушения горных пород «в слое» и технические средства для их реализации, в которых обеспечивается существенное повышение эффективности использования дробильных и измельчительных машин по сравнению с традиционными типами оборудования для рудоподготовки.

Предмет исследования – выявление основных факторов, определяющих характер процесса разрушения горных пород «в слое», установление закономерностей формирования основных показателей процесса – энергозатрат, степени сокращения крупности, эффективности разрушения.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Процесс разрушения кусков горных пород «в слое» характеризуется несколькими стадиями: изменение объема слоя за счет заполнения пустот между кусками пород, деформирование слоя в результате контактного взаимодействия между отдельными кусками слоя; разрушение кусков, что обусловливает рост затрат энергии как на преодоление сил сцепления между кусками и на упруго-пластическое деформирование слоя, так и на разрыв межкристаллических связей.

2. Процесс разрушения горных пород «в слое» описывается математической моделью, которая основана на решении гранулометрической, скоростной, энергетической задач и позволяет установить закономерности упруго-пластического деформирования фракций различной крупности с учетом одновременной сегрегации частиц при их перемещении в слое материала.

3. Основными показателями, характеризующими упруго-пластические свойства слоя материала, являются степень предварительного уплотнения, определяющая состояние зернистой среды, и плотность энергии деформации (энергия деформации, отнесенная к объему слоя).


загрузка...