Основний зміст роботи - Обгрунтування параметрів процесу класифікації вугільних шламів у гідроциклонах з сифонним розвантаженням зливу
У вступі обгрунтована актуальність дисертаційної роботи, сформульовані мета і задачі досліджень, об'єкт, предмет і ідея роботи, наукова новизна і основні результати, приведені наукові положення, які захищаються, а також дані про апробацію і публікацію результатів досліджень.
В першому розділі на основі аналізу роботи водно-шламових комплексів вуглезбагачувальних фабрик акцентована увага на їх енергоємності та наявності значного шламоутворення. Показано, що одним з високоенерговитратних і шламоутворювальних апаратів є гідроциклонні установки, які застосовуються для згущення і гідравлічної класифікації вугільних шламів. Це пов'язано з тим, що у більшості випадків компоновка обладнання технологічних схем вуглезбагачувальних фабрик не дозволяє здійснювати подачу вихідного живлення в гідроциклони без допомоги насосів. Питома витрата енергії на підняття пульпи в гідроциклони складає (за встановленою потужністю) 0,41-0,97 кВт/м3 при максимальному навантажені насосів і 0,57-1,65 кВт/м3 при мінімальному.
Питоме шламоутворення для обладнання, що розглядається, складає: в гідроциклонах 3-8%, в насосах 6-10% від вихідного продукту.
Тому в основу зменшення енергоємності процесу гідравлічної класифікації вугільних шламів і шламоутворення покладена можливість утворення додаткового гідродинамічного потоку за рахунок розрядження у зоні повітряного стовпа. Дані практики свідчать, що очікуваний ефект може бути отримано з допомогою використання сифону для розвантажування зливу гідроциклона.
Огляд теоретичних робіт з гідродинаміки гідроциклонів дозволив встановити відсутність теоретичних закономірностей виникнення ефекту сифона в кільцевому обертальному гідродинамічному потоці, а також доцільність застосування турбулентної дифузійної моделі для дослідження процесу гідравлічної класифікації і оцінки розподілення часток різної крупності за продуктами розподілу.
Встановлена також доцільність розробки методики розрахунку гідроциклонів з сифонним розвантаженням зливу і необхідність уточнення впливу технологічних, конструктивних, гідродинамічних і енергетичних параметрів на ефективність гідравлічної класифікації у порівнянні з звичайними гідроциклонами.
В результаті виконаного аналізу визначена актуальність та сформульована суть науково-практичної роботи, мета, задачі та методи досліджень.
В другому розділі для рішення першої та другої задач досліджень виконані теоретичні та експериментальні дослідження гідравлічної класифікації вугільних шламів у гідроциклоні з сифонним розвантаженням зливу на основі стохастичного моделювання процесів розділення.
З метою отримання залежностей, котрі можуть бути використані для прогнозування результатів технологічного процесу розподілу і вибору оптимальних конструктивних параметрів гідроциклона з сифонним розвантаженням зливу, на основі аналітичного аналізу сепараційних характеристик гідроциклонів за допомогою застосування рівняння Колмогорова-Фоккера-Планка встановлено, що наявність циркуляційного замкненого коаксіального потоку у протитечійному гідроциклоні визначається моментом гідродинамічних сил, які діють у низхідному та висхідному потоках. Об'ємна кількість цього потоку залежить від різниці тиску у пристінному шарі і повітряному стовпу та може досягати 20% від об'єму вихідного продукту. Отримані дані дозволяють зробити висновок, що сепараційна характеристика гідроциклонів з сифонним розвантаженням зливу є несиметрична крива, математичний опис якої є параметричне рішення рівняння Колмогорова-Фокера-Планка зі зносом для концентрацій.
На підставі рішення рівняння масопереносу і експериментальних даних отримано формулу ефективності класифікації у вигляді
Де - початкова концентрація часток крупністю менше 0,5 мм; - відношення діаметрів згущеного і зливного насадок; - вектор параметрів, який визначається розрахунковим шляхом для конкретних промислових умов роботи даного гідроциклона.
На підставі цих наукових результатів сформульовано перше наукове положення.
В третьому розділі для рішення третьої задачі досліджень на стендовій установці, схема якої наведена на рис.1, виконані експериментальні дослідження впливу конструктивних, гідродинамічних, технологічних та енергетичних параметрів гідроциклона з сифонним розвантаженням зливу на ефективність процесу класифікації.
При досліджені конструктивних параметрів встановлено, що з збільшенням довжини труби сифону пропускаюча здібність гідроциклона росте по вихідному та зливному продуктам, а по згущеному продукту зменшується.
При дослідженні гідродинамічних факторів встановлено, що загальний тиск в гідроциклоні з сифонним розвантаженням зливу залежить від сполучення гідростатичного тиску на вході і розрядження, яке створюється стовпом рідини, що витікає з сифону, і апроксимується наступною залежністю
Де ;
; ;
; - довжина сифона м; - тиск обертального потоку на стінку гідроциклона, кПа (повинно бути обов'язково надмірним); - щільність пульпи, кг/м3.
При аналізі результатів по заміру тангенціальних складових швидкості потоку в циліндричному циклоні з сифонним розвантаженням зливу встановлено, що для їх опису не може бути використана залежність, яка характерна для циліндроконічного циклона: де п - безрозмірний показник ступеня рівний 0,3-0,9; - тангенціальна складова швидкості потоку; - радіус потоку.
Встановлено, що
Практично це значить, що, на відміну від циліндроконічного, у циліндричному гідроциклоні з сифоном при малому радіусі обертання потоку тангенціальна його швидкість із зменшенням радіусу зростає більш інтенсивно, а при великому радіусі - навпаки. Такий характер розподілу тангенціальної швидкості сприяє отриманню більш чистого зливу, тому що у центральній частині потоку утворюється більш інтенсивні відцентрові сили, які перешкоджають виносу радіальним потоком крупних часток у центральну зону гідроциклона. Так, наприклад, відцентрове прискорення і параметр Фруда при малому радіусі потоку для гідроциклона з сифоном збільшується в 15 разів, а для гідроциклона без сифона - в 8 разів.
Для опису розподілу по радіусу тангенціальної складової осьової швидкості поблизу стінки гідроциклона отримано рівняння
,
А поблизу повітряного стовпа:
Де - швидкість потоку пульпи на вході в гідроциклон, м/с.
Аналіз розподілу осьових швидкостей в гідроциклоні без сифона і з сифоном показав, що їх епюри мають аномальне скривлення у середній по радіусу зони, що пояснюється наявністю в гідроциклонах замкнутого потоку.
Перевірка матеріального балансу в гідроциклоні з сифоном показала, що кількість пульпи, яка рухається у ньому, перевищує на 15-20% загальну її витрату через циклон, що також свідчить про наявність у ньому циркуляційних потоків. Отже сифон збільшує абсолютні значення осьових складових швидкості у внутрішньому потоці, але не сприяє суттєвому впливу на характер розподілення цих швидкостей.
При дослідженні технологічних параметрів для визначення межової граничної крупності розподілу отримано рівняння
мм,
Де - об'ємне навантаження по вихідному продукту, м3/с; - діаметр гідроциклона, м; - загальний тиск на вході в гідроциклон, м. вод. ст.; - середньовиважений діаметр часток вихідного матеріалу, мм; - щільність, відповідно, твердого матеріалу та води, кг/м3; - динамічна в'язкість пульпи, н-с/м2; - динамічна в'язкість води при температурі 20°С, н-с/м2; - відношення об'єму твердого до об'єму пульпи.
З рівняння слідує, що при інших рівних умовах в гідроциклоні з сифоном буде менше, ніж в гідроциклоні без сифона, тому що
.
Крім того встановлено, що механізм і характер розподілу часток по крупності в гідроциклоні з сифоном аналогічні відповідним характеристикам циліндричних гідроциклонів.
Для визначення об'ємного навантаження гідроциклона з сифонним розвантаженням зливу отримано рівняння
, м3/ч,
Де - діаметр отвору насадок, відповідно, вихідного, згущеного та зливного продукту, м; - відповідно, гідростатичний та вакуумний тиск, м. вод. ст.; - щільність вихідного продукту, кг/м3; - коефіцієнт пропорційності, який дорівнює 0,008; 0,018; 0,030; 0,055 і 0,085, відповідно, для гідроциклонів діаметром 100; 250; 250; 500 и 710 мм.
При дослідженні енергетичних показників сифона встановлено, що енергетичний ефект сифона є наслідком динамічного зниження тиску попереду зливного стакана, яке утворюється всмоктуючою дією сифону. Величина збільшення тиску у гідроциклоні дорівнює
, м,
Де - довжина труби сифону, м; - швидкість потоку відповідно перед зливним стаканом та на виході з сифонної труби, м/с; - втрати сифону, м; - прискорення вільного падіння, м/с2.
Ці результати дозволили сформулювати друге наукове положення.
В четвертому розділі для вирішення четвертої задачі досліджень на підставі технологічних і гідродинамічних вимог, які включають умови зниження енергоємності процесу гідравлічної класифікації вугільних шламів, виконане обгрунтування параметрів гідроциклона з сифонним розвантаженням зливу і розроблена методика його розрахунку з урахуванням енергетичного ефекту сифона.
Запропонована методика була використана для розрахунку гідроциклонів з сифонним розвантаженням зливу ЦАС-710, ЦАС-350, ЦАС-320 і ЦАС-100.
Таблиця 1. Середнє зниження зольності в згущеному продукті
Обладнання |
Вилучення твердого бА в згущений продукт | ||||||
Сcr <200 г/л |
Сcr = 200-300г/л |
Сcr = 301-400г/л |
Сcr = 401-500г/л |
Сcr > 500 г/л |
Тиск, МПа | ||
ГЦ-1000 |
0,93 |
0,88 |
0,83 |
0,76 |
0,71 |
0,1 | |
ГЦ-710 |
0,92 |
0,85 |
0,79 |
0,74 |
0,69 |
0,1 | |
ГЦ-630 |
<120* г/л |
0,91 |
0,85 |
0,76 |
0,68 |
0,60 |
0,1 |
120-200* г/л |
0,94 |
0,89 |
0,80 |
0,72 |
0,62 | ||
>200* г/л |
1,00 |
0,91 |
0,84 |
0,75 |
0,65 | ||
ГЦ-500 |
0,86 |
0,80 |
0,72 |
0,70 |
0,65 |
0,1 | |
ГЦ-350 |
0,80 |
0,76 |
0,71 |
0,68 |
0,65 |
0,15 | |
ГЦ-250 |
0,80 |
0,75 |
0,68 |
0,65 |
0,62 |
0,15 | |
ГЦ-100 |
0,78 |
0,73 |
0,66 |
0,64 |
0,62 |
0,3 | |
ГЦ-50 |
0,75 |
0,70 |
0,64 |
0,63 |
0,62 |
0,3 |
* - вміст твердого в вихідному продукті, г/л
На підставі узагальнення результатів класифікації вугільних шламів в гідроциклонах у різних виробничих умовах визначене середнє зниження його зольності (табл. 1) і середнє вилучення твердого в згущений продукт (табл. 2), в залежності від діаметра гідроциклону, вмісту твердого в вихідній пульпі та згущеному продукті, що дозволяє розрахувати якісно-кількісні показники цієї операції.
Таблиця 2. Середнє вилучення твердого в згущений продукт
Обладнання |
Сис., г/л |
Вилучення твердого бТ в згущений продукт | |||||
Сcr < 200 г/л |
Сcr = 200-300г/л |
Сcr = 301-400г/л |
Сcr = 401-500г/л |
Сcr > 500 г/л |
Тиск, МПа | ||
ГЦ-1000 |
<80
>200 |
Н/д |
|
|
Н/д
|
Н/д
|
0,1 |
ГЦ-710 |
<80
>200 |
Н/д |
|
|
|
|
0,1 |
ГЦ-630 |
<80
>200 |
Н/д |
|
|
|
|
0,1 |
ГЦ-500 |
<80
>200 |
Н/д |
|
|
|
|
0,1 |
ГЦ-350 |
<80
>200 |
Н/д |
Н/д |
|
|
|
0,15 |
ГЦ-250 |
<80
>200 |
|
|
|
|
|
0,15 |
ГЦ-100 |
<80 80-120 |
|
|
|
|
|
0,3 |
ГЦ-50 |
<80 |
0,32 |
0,27 |
0,25 |
0,22 |
0,20 |
0,3 |
В п'ятому розділі, в межах рішення п'ятої і шостої задач досліджень, наведені результати промислових випробувань на ЦЗФ "Комендантська" гідравлічної класифікації вугільних шламів з використанням гідроциклонів ЦАС-710 (на операції класифікації підситного продукту вузла знешламлення дрібного машинного класу), ЦАС-350 (на операції згущення та класифікації відходів регенерації магнетитової суспензії), ЦАС-320 (на операції згущення і класифікації зливу гідроциклонів ГЦ-710 обробки вторинних шламів).
Впровадження гідроциклонів ЦАС дозволило збільшити вихід концентрату сорту АШ на 0,2%.
Річний розрахунковий економічний ефект від впровадження розробленої технології гідравлічної класифікації вугільних шламів в гідроциклонах с сифонним розвантаженням зливу в умовах ЦЗФ "Комендантська" складає 1,5 млн. грн., в т. ч. підтверджений економічний ефект за рахунок зниження експлуатаційних витрат через виключення із експлуатації двох насосів ШН-250 - 66,6 тис. грн.
Похожие статьи
-
Актуальність теми. Вуглезбагачувальне підприємство - це об'єкт з великим споживанням електроенергії, більша частина якої витрачається на роботу...
-
В першому розділі дисертаційної роботи розглядаються законодавчі основи та методологія гідроморфологічної оцінки річок. Національне екологічне...
-
Зміст роботи - Характеристики сейсмічності і сейсмотектонічного процесу в зонах Карпатського регіону
У вступі розкрито актуальність і сформульовано мету та задачі досліджень, викладено основні наукові і практичні досягнення, наведено реалізацію і...
-
Основний зміст роботи - Геологічний розвиток платформної частини території України в рифеї
ІСТОРІЯ ВИВЧЕННЯ РИФЕЮ УКРАЇНИ М. С. Шатський виділив рифейську групу, стратотипом якої вважав розріз древніх товщ Південного Уралу. Розріз починається...
-
У Вступі обгрунтовано актуальність обраної теми, визначено мету, предмет і об'єкт дослідження, сформульовано основні завдання дослідження, наведено...
-
Реалізація результатів роботи. - Формування кар'єрних рудопотоків для стабілізації якості руди
Результати досліджень прийнято державним проектним інститутом "Кривбаспроект" до впровадження в проектні рішення щодо подальшої розробки залізорудних...
-
Актуальність. Сейсмічні методи досліджень, поряд з іншими геофізичними, геологічними, геоморфологічними, геодезичними, дистанційними (аеро - і...
-
Зйомка місцевість рельєф геодезичний Для виконання топографо - геодезичних робіт необхідно зібрати інформацію про фізико - географічну характеристику...
-
У липні 1967р. рішенням Ради Міністрів УРСР та Президії АН УРСР було створено Інститут геотехнічної механіки, який сьогодні є головною академічною...
-
Розрахунок параметрів аерофотознімання Залежно від попередньо обраного методу зйомки, а також залежно від масштабу створюваної карти, висоти перерізу...
-
Актуальність теми. Методики екологічної оцінки якості поверхневих вод, що застосовуються в Україні, включають широкий набір абіотичних та біотичних...
-
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ - Формування кар'єрних рудопотоків для стабілізації якості руди
Актуальність теми . Аналіз практики відкритих гірничих робіт показує, що незважаючи на впровадження сучасних технологій видобутку корисних копалин і...
-
Общие параметры месторождений, определяющие процессы добычи нефти и газа Вместилищем для нефти, газа или воды в недрах Земной коры служат породы -...
-
Технологические параметры цементирования, Технологическая оснастка - Цементирование скважины
Определяющим фактором полноты замещения жидкостей в затрубном пространстве является - скорость восходящего потока и режим его течения. Последний...
-
Планове знімальне обгрунтування виконується в вигляді замкнутих або розімкнутих теодолітних ходів. Теодолітні ходи прокладають вздовж доріг, проїздів або...
-
Схема дробления -- это графическое изображение последовательности операций при дроблении. Схемы дробления состоят из одной или нескольких стадий...
-
Выбор гидроаппаратуры и вспомогательных устройств - Объемный гидропривод
Гидроаппаратура служит для изменения параметров потока жидкости (давления, расхода, направления движения) или для поддержания их на заданное уровне. К...
-
ВИСНОВКИ - Формування кар'єрних рудопотоків для стабілізації якості руди
За результатами проведених досліджень у дисертаційній роботі вирішена актуальна наукова задача, яка полягає в установленні взаємозв'язку між параметрами...
-
Сущность твердофазной десорбции ванадия заключается в использовании веществ, обеспечивающих непосредственное выделение ванадия в твердую фазу, -...
-
РЕЖИМНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ПОКАЗАТЕЛИ БУРЕНИЯ - Бурение нефтяных и газовых скважин
Эффективность бурения зависит от комплекса факторов: осевой нагрузки на долото, частоты вращения долота, расхода бурового раствора и параметров качества...
-
Параметры, форма забоя зависит от параметров экскаватора и характеристики горной массы. Отработка скальных пород осуществляется с применением...
-
Параметры, характеризующие систему разработки Данное на предыдущем разделе определение системы разработки нефтяного месторождения -- общее, охватывающее...
-
Актуальність теми. Сучасна наука не має технічних засобів для штучного відтворення геологічних процесів, оскільки їх тривалість і обсяги надзвичайно...
-
В данной серии экспериментов рассматривались три модели с различными отношениями высоты отвала к заложению его откоса h/a: 1/3,3; 1/1,7; 1/1,1,- высоту h...
-
В процессе возведения зданий (сооружений) или прокладки инженерных сетей строительно-монтажной организацией (генподрядчиком, субподрядчиком) следует...
-
Оценка параметров пород измерениями в процессе бурения - Измерения в процессе бурения
Гамма излучение. Датчик гамма-излучения измеряет количество естественного гамма-излучения пород. Он используется для установления литологии, для...
-
Диаметр проходного отверстия ротора должен быть достаточным для спуска долот и обсадных труб, используемых при бурении скважин. Выбираем в соответствии с...
-
Расчеты, производимые перед ГРП, Расчет параметров ГРП - Гидравлический разрыв пласта
Расчет параметров ГРП Для каждой из вышеупомянутых скважин проводился первичный расчет темпов закачки и параметров закачиваемой смеси, а также расчет...
-
Разнообразие глин, а следовательно и глинистых растворов, обусловило выработку требований к качеству глинистого раствора, обеспечивающему как временное...
-
Загальна характеристика роботи - Геологічний розвиток платформної частини території України в рифеї
Актуальність теми. В рифеї відбулася перебудова структурного плану допізньопротерозойського фундамента платформеної частини території України. В...
-
Взрывные работы осуществляются на основе проекта массового взрыва, который включает план расположения скважин на взрываемом блоке и его характерные...
-
Выбор параметров группирования сейсмоприемников - Моделирование волнового поля
Группирование сейсмоприемников, так же как и суммирование по ОГТ, является интерференционной системой, которая имеет полосы пропускания и подавления....
-
Загальна характеристика роботи - Онтогенез флюорит-барит-кварцових жил Берегівського рудного поля
Актуальність теми. Берегівське рудне поле відноситься до епітермального типу. На сучасному етапі розвитку гірничодобувної промисловості світу...
-
Параметры, регистрируемые в газометрии - Геофизические исследования скважин
Газовый каротаж основан на изучении содержания и состава углеводородных газов и битумов в промывочной жидкости, а также основных параметров,...
-
Расчет параметров гидроразрыва пласта - Геологическая характеристика Гагаринского месторождения
Данные, необходимые для расчета параметров проведения ГРП и параметров трещины, представлены в табл. 41. Таблица 41. Параметры скважины-кандидата...
-
Актуальність теми дослідження. Україна володіє значними запасами газу та конденсату на шельфі Азовського та Чорного морів, тому освоєння морських газових...
-
Актуальність теми. Близько 70 % континентальної кори перекриті осадовими товщами потужністю понад 2 км. Вивчення осадових басейнів має не тільки...
-
Основные параметры БВР Величина преодолеваемого сопротивления по подошве уступа (СПП) для одиночного скважинного заряда: Где: P - вместимость 1 м...
-
ПАРАМЕТРЫ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ И МЕТОДИКИ ИХ ИЗМЕРЕНИЯ - Бурение нефтяных и газовых скважин
Буровой раствор не может в одинаковой мере выполнять все функции. И главное не всегда это необходимо. Поэтому для конкретных условий бурения определяется...
-
Изучение процесса сорбции с определением оптимальных параметров В ионном обмене лимитирующими процессами являются диффузия ванадия в массу ионита и...
Основний зміст роботи - Обгрунтування параметрів процесу класифікації вугільних шламів у гідроциклонах з сифонним розвантаженням зливу