ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОСАДКА УГЛЕОБОГАЩЕНИЯ, КОТОРЫЕ ОПРЕДЕЛЯЮТ ПОКАЗАТЕЛИ ЕГО ОБЕЗВОЖИВАНИЯ

Куриленко Н.А., Назимко Е.И.
Донецкий национальный технический университет

Источник: Матеріали науково-технічної конференції молодих учених та студентів. - Донецьк, ДонНТУ - 2010, с. 77-78.

На сегодняшний день в обогатительной практике назрела проблема эффективной переработки тонких классов угля. С другой стороны, основная доля затрат ОФ приходится именно на процессы обезвоживания продуктов переработки шламов.

Общие затраты на обезвоживание могут быть снижены при переходе с термических методов обезвоживания на механические. Уменьшение влажности флотоконцентрата и тонкого шлама может быть достигнуто за счет совершенствовании имеющихся способов и технологий обезвоживания, создании новых типов обезвоживающего оборудования. Поэтому на данный момент является актуальным проведение исследований, направленных на установления зависимости влияния физико-механических свойств осадка углеобогащения на процессы его обезвоживания.

На процессы удаления влаги оказывает большое влияние структура самого осадка, особенно такая его характеристика, как проницаемость. На формирование структуры осадка влияют гидродинамические, механические и фильтрационные факторы. Среди них, как определяющие, можно выделить механические. К механическим факторам относится деформирование твердой фазы осадка на фоне фильтрации жидкости, которое включает компрессию, консолидацию и сдвиг скелета твердой фазы под действием касательных напряжений. Компрессионные характеристики осадка характеризуются модулем деформации твердой фазы и коэффициентом компрессии. На сдвиг твердой фазы в значительной степени оказывает влияние предел прочности осадка, модуль сдвига, коэффициент разуплотнения. Таким образом, опираясь на вышесказанные показатели, можно оценить прочность осадка, его сжимаемость, скорость фильтрации жидкости через поровые пространства материала, находящегося под воздействием внешней нагрузки.

На первом этапе исследований были проведены компрессионные испытания, устанавливающие зависимость фильтрации осадка от нормальной деформации. С этой целью мой научный руководитель д.т.н. Назимко Е.И. разработала установку для испытания водопроницаемости осадка, получившую название «Испытательная ячейка» (рис.1).

Данная установка использует принцип испытания прочности материала на двухосное сжатие. Т.е. образец подвергается воздействию нормальных деформаций в двух плоскостях, перпендикулярно направленных друг относительно друга. За величину сжимающей нагрузки по оси абсцисс отвечает прижимной болт поршня 1, по оси ординат – прижимной болт поршня 4. Величина давления, оказываемого поршнями на грани образца, рассчитывается через момент затяжки соответствующего прижимного болта.

1 – основание; 2 – крышка; 3 – сборная рама; 4 – образец осадка; 5 – поршень; 6 – прижимной болт; 7 – патрубок для подвода жидкости; 8 – патрубок для отвода фильтрата.

Рисунок 1 – Испытательная ячейка; а) внешний вид установки; б) Установка в разрезе


По результатам компрессионных испытаний рассчитывается скорость фильтрации жидкости через образец осадка и приложенное давление. Также можно определить степень деформации образца. Полученные данные используют при построении графиков зависимости скорости фильтрации от приложенного давления, компрессионных кривых.

Рисунок 2 – а) график зависимости скорости фильтрации от приложенного давления, б) компрессионная кривая


Проанализировав графики можно судить о максимальном давлении и нормальной деформации, при которых фильтрация жидкости через осадок прекращается.

Следующим шагом испытаний будут исследование водопроницаемости тонкодисперсного материала от скорости приложения сдвиговых деформаций. Полученные результаты работы дадут возможность обосновать момент времени приложения сдвига для интенсификации процесса обезвоживания, а также выбрать рациональные режимы обезвоживания в сдвиговых деформационных полях.


Список литературы:

1. Цытович Н.А. Механика грунтов. М.: Вища школа. – 1979. – 272 с.

2. Гарковенко Є.Є. Особливості нормальних деформацій ущільнених осадів при активізації об’ємного зсуву // Вісник Криворізького технічного університету. – 2005. – вип.7. – с. 89-93.

3. Назимко Е.И., Гарковенко Е.Е. Интенсификация процессов фильтрации тонкодисперсных угольных шламов импульсными полями // Горный информационно-аналитический бюллетень. М: Издательство Московского государственного горного университета. – 2003. – № 2. – с. 48-50.