Обоснование параметров интесификации процесса обезвоживания угольных шламов (стр. 2 )

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается статистически значимым объемом экспериментальных исследований, проведенных в лабораторных и промышленных условиях, корректностью поставленных задач, использованием эффективных апробированных методов их решения.

Научное значение работы заключается в установлении зависимости скорости фильтрации жидкости от скорости приложения сдвигающих усилий и от механического состояния осадка, что позволило определить рациональный момент механического воздействия на осадок в зависимости от состояния осадка и его типа и обосновать параметры интенсификации процесса обезвоживания угольных шламов.

Практическое значение полученных результатов состоит в установлении экспоненциальных зависимости скорости фильтрации от давления в различном механическом состоянии осадков: ля недоконсолидированного осадка: v = 1,901e -0.101P, (R2 = 0,91); для переконсолидированного осадка: v = 0,882 e -0.099P , (R2 = 0,96), что позволяет определить направления повышения эффективности обезвоживания и управления процессом.

Установлены рациональные границы скорости приложения быстрого сдвига, которые находятся в интервале 5-6мм/мин. для осадка в испытательной ячейке. Для исследования изменений поровой среды осадков при приложении сдвиговых деформаций создана экспериментальная установка и разработана методика проведения испытаний.

Разработана «Методика обоснования рациональных параметров обезвоживания тонкодисперсных углесодержащих осадков механическими методами», которая позволяет установить необходимое время процесса обезвоживания в зависимости от проницаемости и толщины осадка. Проведены промышленные испытания на обогатительной установке шахты «Глубокая».

Реализация результатов работы. Результаты работы используются на обогатительной установке при шахте «Глубокая», при разработке технологии обезвоживания шламовых осадков, а также в Донецком национальном техническом университете при чтении курса «Обезвоживание продуктов обогащения», в курсовом и дипломном проектировании по специоальнсти «Обогащение полезных ископаемых».

Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения усовершенствования филььтра составляет около 160 тыс. грн.

Личный вклад соискателя заключается в формулировке проблемы, цели, идеи, задач исследования, научных положений, выводов и рекомендаций, а также в теоретическом решении поставленных задач, проведении лабораторных и промышленных исследований, в обработке и анализе результатов. Апробация результатов диссертационной работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на международных научно-практических и научно-технических конференциях «Горная энергомеханика и автоматика» (Донецк, 2008), на международных научно-практических конференциях по обогащению полезных ископаемых (г. Днепропетровск, НГУ, 2012г, Донецкая обл., г. Бердянск, 2012).

Публикации. Основные положения работы опубликованы в 12 научных работах, из которых 9 в научных специализированных профессиональных периодических изданиях, 3 научных доклада на международных конференциях, 2 работы без соавторов.

ВЫВОДЫ

Диссертация является законченной научно-исследовательской работой, в которой решена актуальная научно-практическая задача обоснования параметров, определяющих интенсификацию обезвоживания угольных шламов путем установления зависимости скорости фильтрации жидкости от скорости приложения сдвигающих усилий и от механического состояния осадка, что позволило определить рациональный момент механического воздействия на осадок в зависимости от состояния осадка и его типа, что имеет определенное значение для углеобогащения.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Анализ уравнения переноса вещества в пористой среде для случая тонкодисперсных осадков позволил получить зависимость для определения положения границы раздела фаз в поре осадка, которая имеет вид:

В ходе анализа данного уравнения определено максимальное время, необходимое для обезвоживания тонкодисперсных осадков с различной проницаемостью, которое изменяется в пределах от 01.01.01с в зависимости от толщины и проницаемости осадков. Получены зависимости необходимого времени обезвоживания от проницаемости осадков, перепада давлений и толщины осадков, имеющие вид гиперболы.

2. На базе экспериментальных исследований получены такие основные гидродинамические характеристики различных осадков как проницаемость и коэффициент фильтрации, которые были использованы при анализе уравнения, определяющего положение границы раздела фаз в порах осадка.

3. Для осадков с высокой проницаемостью характерно наличие колебаний избыточного давления по длине поры, которые развиваются постепенно с течением времени. Максимальная амплитуда колебаний давления характерна для участков, расположенных близко ко входу в пору. Колебания давления на различных участках поры стремятся к затуханию с течением времени.

4. При имитационном исследовании поведения осадков установлено, что при приложении механического воздействия недоконсолидированные осадки уплотняются, т. к. приращение ординаты центра тяжести элементов верхнего ряда имеет положительное значение на 1,99-3,7 отн. ед. Переконсолидированные осадки с более низкой пористостью разуплотняются, т. к. приращение ординаты имеет отрицательное значение от -3 до -12 отн. ед. Установлено положительное влияние механического воздействия в виде сдвига на переконсолидированные осадки, которое приводит к разуплотнению осадков и увеличению каналов между частицами.

5. В ходе моделирования установлено, что для переконсолидированных осадков скорость фильтрации при медленном сдвиге ниже по сравнению со сдвигом с высокой скоростью на 12-15%. При этом время достижения максимального значения скорости уменьшается на 20%. Таким образом, для уплотненных осадков приложение сдвига с высокой скоростью повышает скорость удаления влаги по сравнению с медленным сдвигом.

Быстрый сдвиг со скоростью, отличающейся от скорости приложения медленного сдвига в 30 раз и более, способствует снижению влажности осадка в любом первоначальном состоянии его поровой структуры.

6. При исследовании изменения физико-механических свойств осадков углеобогащения при механическом воздействии уточнены коэффициенты в зависимости коэффициента фильтрации Кф от прилагаемого давления Р, которая имеет вид гиперболы: Кф = 2,47 Р-1,13.

7. Для исследования изменения порового пространства осадков при приложении сдвиговых деформаций создана экспериментальная установка и разработана методика проведения испытаний. Определены экспоненциальные зависимости скорости фильтрации от давления. Для недоконсолидированного осадка: v = 1,901e -0.101P, (R2 = 0,91); для переконсолидированного осадка: v = 0,882 e -0.099P , (R2 = 0,96).

Приложение быстрого сдвига со скоростью 5-6мм/мин. к переконсолидированному осадку при различных давлениях повышает скорость фильтрации в 1,2-1,3 раза по сравнению с медленным сдвигом, скорость которого составляет 0,2мм/мин.

8. Промышленные испытания метода повышения эффективности механического обезвоживания, разработанного на основе имитационного моделирования, теоретических и экспериментальных исследований, проведены на обогатительной установке шахты «Глубокая». Усовершенствована конструкция фильтра ЛОП-10, позволяющая прикладывать сдвиг к осадку в переконсолидированном состоянии с помощью установки последнего ролика фильтра с эксцентриситетом, что обеспечивает снижение влажности осадка на 0,4-1% (среднее значение 0,8%). Ожидаемый годовой экономический эффект составляет около 160 тыс. грн.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.  Полулях современных технологий углеобогащения / // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. - Дніпропетровськ. – 2003. – вип. 17(58). - С. 3-6.

2.  Жужиков . Теория и практика разделения суспензий. / . М.: Химия. – 1980. – 398с.

3.  Фридман продуктов обогащения. / , , . М.: Недра. – 1988. – 240 с.

4.  Гарковенко флотации и обезвоживания тонкодисперсных углесодержащих материалов. / , , и др. Донецк: Норд-Пресс. – 2002. – 266 с.

5.  Пилов частиц твердой фазы в турбулентном потоке жидкости при выделении осадка / // Науковий вісник НГА України. - 1998. - №1. - С. 74-77.

6.  Полулях подготовки и обогащение машинных классов рядового угля в Украине / , // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. – Дніпропетровськ. – 2005. - вип. 23 (64). - С. 21-26.

7.  Кофанов снижения влажности флотоконцентрата и тонкого шлама / , , и др. // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. - Дніпропетровськ. – 2005. - вип. 23(64). - С. 142-146.

8.  Пейчев теоретических закономерностей течения жидкости через пористую среду / // Обогащение полезных ископаемых: Наук.-техн. зб. - Днепропетровск. – 2004. – Вып. 20 (61). – С. 99-104.

9.  Пейчев и технология фильтрования угольных суспензий / // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. – Дніпропетровськ. – 2005. - вип. 22(63). - С. 121-128.

10.  Пейчев основы фильтрования угольных суспензий / // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. - Дніпропетровськ – 2006. - вип. 25(66)-26(67). - С. 144-148.

11.  Пейчев оптимального давления фильтрования и некоторых конструктивных параметров фильтр-прессов / , , // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. – Дніпропетровськ. – 2010. – вип. 43(84) – С. 112-117.

12.  Пейчев существующих методов улавливания и обработки тонкодисперсных отходов углеобогащения / , , // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. – Дніпропетровськ. – 2010. – вип. 43(84) – С. 143-147.