Вісник Криворізького технічного університету

Збірник наукових праць, №6, - с. 155-157.

         Ефективне зневоднення дрібнодисперсних матеріалів є актуальною проблемою сучасних технологій збагачення корисних копалин [1-2] . Традиційні методи зневоднення – центрифугування, фільтрація, зневоднююче грохочення у ряді випадків не забезпечують потрібного рівня вологості кінцевого продукту.

         У роботах запропоновано новій високоефективний метод зневоднювання дрібного матеріалу зривом водної плівки (метод ЗВП) у швидкісному струмені повітря. Вітчизняними дослідниками опрацьовано оригінальний спосіб реалізації цього методу ежектуванням зневоднюваного матеріалу . Разом з тим, до сьогодні процес зневоднення ежектуванням досліджено на первинному емпіричному рівні без системного підходу до вивчення факторних взаємозв’язків . Це утруднює розробку теоретичних основ і раціональних конструкцій ежекторних установ.

         Мета цієї статті – дослідити процес зневоднення дрібнодисперсного матеріалу методом ЗВП з використанням активного факторного експерименту.

         Суть досліджень полягає у вивченні впливу на вологість Wп зневодненого продукту таких факторів: швидкості повітря на зрізі сопла ежектора X3, температури повітря Х2, середнього діаметра частинок зневоднюваного матеріалу Х3 та зольності вугілля Х4. В якості останнього прийнято вугільній шлам марки ДГ шахти Південно –Донбаська №1 .

         Процес зневоднення реалізується на полігонній установці, схему якої наведено на рисунку 1.

         Вологість вихідного вугілля складала 18-20% при збереженні його сипучості .

         Розробка плану експерименту та аналіз одержаного рівняння регресії здійснено за допомогою комп’ютерної програми Statgraphics Plus. При цьому реалізовано центрально-композиційний рототабельний план типу 2⁴, степені із зірковими точками.

         Рисунок 1 - Схема установки зневоднення вугілля механічним зривом водної плівки: 1-бункер вологого вугілля; 2- компресор; 3- ресивер; 4- ежектор; 5- збірник; 6- циклон; 7-вентилятор.

         На рисунку 2 представлено паретто-графік і графік порівняння розрахункових та експериментальних даних. Коефіцієнт детермінації R² = 98,29%, показаних втрат узгодженості функції Lack-of-fit P=0/1989, а стандартна помилка оцінки SE=0,0707, що свідчить про адекватність регресійної моделі.

         На рисунку 2, б показано взаємозв’язок одержаних і розрахункових даних. Основна частина експериментальних точок знаходиться в околиці прямої , що ще раз побічно підтверджує висновок про адекватність моделі. Значущими є більшість коефіцієнтів моделі, за винятком коефіцієнтів при парних взаємодіях Х2Х4, Х2Х3, Х3Х4 та коефіцієнтів при Х1 ² ,Х3 ²,Х4 ².

         З урахуванням значущості коефіцієнтів рівняння регресії має вигляд W=7,050-0,9917Х1-0,4167Х2-0,5083Х3+0,2667Х4+0,208Х1²+0,3500Х1Х2-0,2375Х1Х3-0,2875Х1Х4+0,2583Х2².

         Як видно з паретто-графіка (рис.2,а) та рівняння регресії , найбільш значними є фактор Х1 швидкість струменя повітря на зрізі сопла ежектора. Далі за значущістю фактори слідують такому порядку: Х3, Х2, Х4.

         Рисунок 2 - Статичні оцінки регресійної моделі : а - паретто-графік (вертикальна лінія відповідає 95% значущості коефіцієнтів); б - графік порівняння експериментальних (observed) і розрахункових (predicted) значень цільової функції.

         Рисунок 3 – Тривимірні перетини цільової функції Wп (Х1, Х2, Х3, Х4).

         На рисунку 3 показано тривимірні перетини цільової функції Wп (Х1, Х2, Х3, Х4), а на рисунку 4 – контурні криві цих поверхонь.

        Згідно рисунку 4 збільшення значень фактора Х1 однозначно веде до суттєвого зниження вологості зневодненого продукту.

         Разом з тим простежується певне нівелювання впливу механічного фактора Х1 при збільшенні температури повітря Х2. У свою чергу, при малих значеннях фактора Х1 спостерігається спадна залежність Wп(X2).

         При збільшенні швидкості повітря Х1 вказана залежність Wп(X2) нівелюється . Отже, механічний фактор превалює над тепловим.

         Рисунок 4 - Контурні криві цільової функції Wп(Х1,Х2,Х3,Х4).

         Другим за значущістю впливу на цільову функцію Wп є середній діаметр частинок Х3. З його збільшенням спостерігається зниження вологості вугілля. Разом з тим, при невеликих значеннях швидкості повітря Х1 залежність Wп(Х3)майже не простежується. А при зростанні Х1 має чітко виражену спадну функцію Wп(Х3), що свідчить про роботоздатність методу ЗВП саме при високих значеннях швидкості повітря Х1.

        Аналогічна картина спостерігається для перетину гіперповерхні Wп(Х2,Х3), де чітко видно зменшення вологості вугілля при збільшенні температури повітря.

         Найменш суттєво впливає на вологість зневодненого методом ЗВП вугілля його зольність. Хоча можна констатувати наявність тенденції до збільшення вологості Wп із зростанням зольності Х4. Водночас при збільшенні кількісних значень факторів Х1 та Х2 вплив фактора Х4 нівелюється.

         Висновки та напрямки подальших досліджень. Аналіз одержаної регресійної моделі дозволяє ранжувати фактори за їх впливом на процес зневоднення вугілля зривом водної плівки ежектуванням у такому порядку: швидкість повітря на зрізі сопла ежектора, середній діаметр частинок зневоднюваного матеріалу, температура струменю повітря, зольність вугілля.

         Одержана модель може бути застосована при розробці технології зневоднення дрібнодисперсного матеріалу ежектуванням, автоматичного управління і оптимізації процесу.

---

Литература

1. Руденко К.Г., Шемаханов М.М. Обезвоживание и пылеулавливание. – М.: Недра, 1981. – 350 с.
2. Чуянов К.Г., Шемаханов М.М. Обезвоживание, пылеулавливание и охрана окружающей среды. – М.: Недра, 1987. – 236 с.