Исследование процессов разделения минералов различной плотности в воздушно-песчаном потоке и разработка новых аппаратов пневмосепарации (стр. 1 )

На правах рукописи

ЛЕБЕДЕВ  ИВАН  ФЕЛИКСОВИЧ

Исследование  процессов  разделения минералов  различной  плотности  в воздушно-песчаном  потоке  и  разработка новых  аппаратов  пневмосепарации

Специальность: 25.00.13. – Обогащение полезных ископаемых

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2008

Работа выполнена в Институте горного дела Севера им. Сибирского Отделения РАН

Научный руководитель

доктор геолого-минералогических наук                

Официальные оппоненты:                

               

доктор технических наук,

профессор                                                

кандидат технических наук                        

Ведущая организация                                        , г. Якутск

Защита диссертации состоится 25 июня 2008 г. В 1600 в ауд. К-421 на заседании диссертационного совета Д212.132.05 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Государственный технологический университет «Московский институт стали и сплавов» г. Москва, Крымский вал,.

Отзывы на автореферат направлять по адресу:

119991, Москва, Ленинский пр. 4, МИСиС

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Государственный технологический университет «Московский институт стали и сплавов».

Автореферат разослан ______ мая 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета                         

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Основная масса существующих технологий обогащения минерального сырья характеризует использование больших объёмов воды. Для переработки и  обогащения 1 м3 горной массы (руды и песков)  в  среднем  используется 4-5 м3 технологической воды. Экономическая эффективность процессов обогащения во многом определяется удорожающими факторами производства, к которым относятся капитальные и эксплуатационные затраты на гидросооружения (водное хозяйство, хвостохранилища, природоохранные мероприятия) промприборов, обогатительных  установок и фабрик.

В безводных регионах проблема эффективного обогащения полезных ископаемых становится ещё более острой. Для климатических условий Севера накладываются дополнительные сложности:

– весьма ограниченный календарный период традиционной промывки песков;

– высокая себестоимость обогащения руд за счет высоких затрат на капитальное строительство и эксплуатацию утепленных производственных объектов в зимних условиях.

В связи с этим, наиболее перспективным является использование в качестве среды обогащения  воздуха. С одной стороны, такой метод как  доводка шлихов, то есть их ручная отдувка, применяется уже более 150 лет, но до сих пор нет общепризнанного способа обогащения первичного материала полезных ископаемых высокой плотности путем использования воздуха вместо воды.

Вместе с тем, исследованиями установлено, что формирование крупнейших россыпных месторождений золота (Витватерсранд) происходило в условиях деятельности ветров. При этом особенностью эоловых россыпей является наличие высоких локальных концентраций металла на отдельных участках месторождения, которые в несколько раз превышают содержания металла в месторождениях, сформированных в аллювиальных или морских прибрежно-пляжевых условиях. Этот факт указывает на то, что в естественных условиях имеются предпосылки возможности концентрации золота в условиях перемещения воздушно-песчаных потоков. Следовательно, существует возможность разработки высокоэффективных пневматических устройств, позволяющих обогащать золотосодержащие материалы.

К настоящему времени пневматическое обогащение широко используется при обогащении минерального сырья с низкой плотностью, такого как асбест, уголь, слюда и т. п. Применительно к обогащению тяжелых минералов (золото, платина, касситерит) область пневматического обогащения весьма ограничена. Существующие модели малопроизводительны и используются только при доводке концентратов. Полностью отсутствуют высокопроизводительные пневмосепараторы для обогащения минералов средней плотности (алмазы, гранаты, циркон, ильменит и т. п.)

Таким образом, актуальность работы заключается в необходимости разработки эффективных пневматических методов обогащения для широкого освоения месторождений золота в условиях Севера и в безводных регионах с использованием сухого обогащения для минерального сырья средней и высокой плотности

Цель работы:

– разработка эффективных способов и устройств для обогащения минерального сырья высокой и средней плотности  пневматическим способом.

Задачи исследования:

–изучить поведение минеральных частиц различной плотности и крупности в воздушно-песчаном потоке;

– исследовать влияние искривленных и вращающихся осадительных поверхностей на траектории перемещения частиц различной плотности под воздействием воздушного потока;

– определить наиболее рациональные условия пневматического обогащения минералов  высокой и средней плотности.

Методы исследований: физическое моделирование, теоретическое обоснование процессов разделения минеральных частиц на новых аппаратах пневматичесой сепарации, изучение вещественного сотава продуктов сепарации на основе минерального, элементного спектрального анализов.

Достоверность полученных результатов работы основывается на использовании большого объема экспериментальных данных, их статистической обработки, современных методах анализа продуктов обогащения.

Научная новизна:

1. Установлен параметр, характеризующий миграционную способность минеральных  частиц  различной  плотности  в  диапазоне  крупности от 0,1 до 3 мм, подверженных действию воздушного потока, определяемый состоянием равновесия частицы на наклонной поверхности и зависящий от скорости потока и угла наклона, что позволяет определить условия эффективного разделения минералов по крупности и плотности;

2. Выявлены особенности перемещения частиц разной крупности и плотности в воздушно-песчаных потоках при скоростях менее их скорости витания, создаваемых в аэродинамических трубах разной конфигурации, выражающиеся в инициировании подъема легких частиц в воздушную среду и лавинообразного их перемещения в виде воздушно-песчаной смеси вследствие их активного взаимодействия, что позволило создать конструкции пневматических сепараторов (винтовой пневмосепаратор, пневматический сепаратор с чашеобразной рабочей камерой);

3. Установлено, что наиболее эффективные условия разделения минералов по плотности достигаются в винтообразной аэродинамической трубе, позволяющей создавать рациональную структуру воздушно-песчаного потока для разделения минералов по плотности с организацией  непересекающихся траекторий противонаправленного движения легких и тяжелых минералов в поле действия гравитационных и центробежных сил.

Практическая значимость

1. На основе теоретических и экспериментальных исследований разработаны пневмосепараторы принципиально новой конструкции, использование которых позволяет  решить проблему применения сухого обогащения минералов высокой и средней плотности в промышленных  масштабах. 

2. Разаработанная конструкция пневмосепаратора ПОС-2000 опробована в промышленных условиях на месторождении «Одолго» (/а «Надежда») при обогащении золотосодержащих руд, и достигнуто извлечение золота 88,08%. Повышение эффективности и селективности разделения минералов высокой и средней плотности за счет применения новых установок, в частности, винтового сепаратора позволяет дополнительно сократить получаемые концентраты с удалением более плотных минералов из шлиха. Это позволит создать технологию с получением высококачественного концентрата, с ожидаемым расчетным выходом 0,26% при извлечении 93,4% допустимый для извлечения золота  в  традиционых схемах доводки концентратов. 

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на: республиканской конференции “Итоги геокриологических исследований в Якутии в ХХ веке и перспективы их дальнейшего развития” (Якутск, 2001); на Международной конференции “Драгоценные металлы и камни – проблемы добычи и извлечения из руд, песков и вторичного сырья” (Иркутск, 2001); на Международном совещании «Экологические проблемы и новые технологии комплексной переработки минерального сырья» «Плаксинские чтения» (Чита, 2002); на научно-технической конференции «Научные основы и практика разведки и переработки руд и техногенного сырья» (Екатеринбург, 2003); на Международной конференции, посвященной к 60-летию Горно-геологического института ЗСФ АН СССР «Проблемы и перспективы развития горных наук» (Новосибирск, 2004); на Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспектива комплексного освоения месторождений полезных ископаемых криолитозоны» (Якутск, 2005); на Неделе горняка - 2007 (Москва, 2007).

Публикации. По результатам работы опубликованы 7 статей в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, 14 тезисов и докладов в сборниках конференций и  получены 3 патента РФ на изобретение.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованных источников. Диссертация имеет объем 110 страниц,  включая 22 таблицы и 51 рисунок, список использованных источников состоит из 34 наименований.