Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование процессов дезинтеграции прочных горных пород с целью снижения энергозатрат и выпуска дополнительной продукции при переработке и обогащении руд и техногенного сырья

Докладчик: Аминов Владимир Нигматович

Должность: Заведующий кафедрой горного дела, старший научный сотрудник, доктор технических наук

Цель проекта:
1.Проект направлен на решение проблемы повышения эффективности освоения месторождений бедных и труднообогатимых руд за счет вовлечения в эксплуатацию вскрышных и вмещающих пород с получением дополнительных видов товарной продукции, обеспечивающих достижение требуемого уровня рентабельности при разработке месторождения. 2.Целью проекта является исследование и разработка научно-технических основ и технологий дезинтеграции прочных горных пород для снижения энергозатрат и выпуска дополнительной продукции при переработке вскрышных и вмещающих пород на щебень. В результате выполнения исследований по проекту должны быть предложены научно-обоснованные технологии переработки горных пород различных генетических типов, разработано оборудование для их дезинтеграции и выполнена технико-экономическая оценка предложенных технических решений.

Основные планируемые результаты проекта:
1.В ходе выполнения проекта планируется разработать научно-технологические основы дезинтеграции горных пород для получения высокопрочного щебня.
Предполагается разработать:
-методику исследования структур горных пород и механизма их разрушения, основанную на использовании метода рентгеновской компьютерной микротомографии, позволяющую оценить на микроуровне изменения в строении горной породы под влиянием внешних воздействий;
-методику исследований качества щебня, полученного в результате переработки горных пород различных генетических типов, с применением метода рентгеновской компьютерной микротомографии.
Планируемыми прикладными результатами исследований по проекту являются:
- разработка математической модели для для прогнозирования технико-экономических показателей и обоснования оптимального сочетания технических решений при дезинтеграции горных пород;
- разработка технологических регламентов на изготовление продукции, включая щебень по фракциям, при переработке вскрышных и вмещающих горных пород различных генетических типов;
- разработка эскизной конструкторской документации на экспериментальную установку по дезинтеграции горных пород;
- разработка технических рекомендаций по переработке вскрышных и вмещающих пород горных пород различных генетических типов;
- разработка технических требований и предложений по технологии переработки минерального сырья с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера - организации реального сектора экономики;
- разработка проект технического задания на проведение ОТР по теме: «Разработка технологии переработки вскрышных и вмещающих пород рудных месторождений цветных и благородных металлов».

2. Разрабатываемые методики должны обеспечить:
- получение количественных оценок дефектности микроструктуры;
- получение визуальной картины пространственного распределения дефектов микроструктуры в объеме исследуемых образцов;
- возможность статистической обработки полученных данных с получением теоретических зависимостей и закономерностей;
- получение данных, позволяющих исследовать процесс разрушения в динамике;
- возможность обоснования механизма энергетически выгодного разрушения по межфазным границам;
- уточненную технологическую оценку горных пород;
- уточненную оценку качества выпускаемой продукции;
- контроль качества выпускаемой продукции;
- выбор направления использования выпускаемой продукции.
Математическая модель должна обеспечить значительное повышение точности прогноза технико-экономических показателей переработки горных пород различных генетических типов, характеризующихся различным вещественным составом, текстурно-структурными особенностями и физико-механическими свойствами за счет учета фактического строения горной породы, в том числе на микроуровне.
Технологические регламенты на ведение процесса переработки горных пород различных генетических типов должны обеспечить снижение энергозатрат и получение продукции, характеристики которой пригодны для массового применения в промышленности.
Разработанная усовершенствованная экспериментальная модель щековой дробилки должна обеспечить возможность регулировки дробящего усилия в зависимости от физико-механических свойств дробимого продукта за счет дополнительного вибрационного воздействия и совершенствования конструкции камеры дробления.
Рекомендации по переработке вскрышных и вмещающих пород горных пород различных генетических типов должны обеспечить ресурсосбережение, снижение энергетических затрат и выпуск дополнительной продукции, в том числе щебня по фракциям.

3.Научная новизна работы заключается в разработке нового подхода к исследованию свойств руд и горных пород, основанного на привлечении метода рентгеновской компьютерной микротомографии для визуализации внутренней микроструктуры исследуемого материала, получении количественных значений параметров структуры, выявлении механизма разрушения и на этой основе – разработке энергетически выгодных способов дезинтеграции применительно к рудам и породам различных текстурно-структурных типов.
4.Существующие представления о закономерностях процесса дезинтеграции руд и горных пород основаны на теоретических положениях механики разрушения твердых тел как сплошных сред. В трудах отечественных и зарубежных учёных сформулированы основные положения теории дезинтеграции руд и горных пород, согласно которым энергетически выгодным является селективное разрушение по границам срастания минеральных фаз и развития по ним сдвиговых нагрузок. В работах, связанных с дезинтеграцией руд и горных пород, в целом выявлены наиболее вероятные элементами структуры, по которым развивается разрушение: поры, микротрещины, границы срастания минеральных фаз и межзёренные границы. В то же время, большинство исследований, в силу значительных трудностей при получении достоверной картины пространственного распределения этих дефектов и невозможности их количественной оценки, имеет гипотетический характер.
В последние годы, в связи с разработкой новых аналитических и компьютерных методов, появилась возможность исследования структур горных пород не только на макро-, но и на микро- и наноуровне с получением статистических и количественных значений и зависимостей. Наиболее перспективным методом является рентгеновская компьютерная томография (Х-ray micro-CT). В настоящее время метод нашел применение в различных отраслях промышленности для исследования дефектности твердых тел, в частности для оценки проницаемости пород-коллекторов, при изучении фазового состава руд в технолого-минералогических исследованиях.

5. Заявленные результаты могут быть достигнуты путем проведения комплекса теоретических, экспериментальных и прикладных исследований, включающих выявление основных взаимосвязей микроструктуры, текстурно-структурных особенностей и физико-механических свойств и особенностей воздествия в процессе дезинтеграции основных генетических типов горных пород, с получением количественных оценок

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Результаты исследований могут быть использованы в области горных наук и горного дела, при решении задач вовлечения в эксплуатацию новых месторождений бедных и труднообогатимых руд, при проектировании дробильно-сортировочных комплексов по переработке строительных горных пород и дробильных цехов обогатительных фабрик, при выполнении опытно-конструкторских и опытно-технологических работ по созданию энерго- и ресурсосберегающих технологий дезинтеграции.
Возможным потребителями ожидаемых научно-технических результатов могут быть научные организации, проводящие исследования в области прочности и разрушения твердых тел, структур и процессов дезинтеграции руд и горных пород, проектные организации, горно-обогатительные и горно-металлургические комбинаты, промышленные предприятия по производству щебня камня из горных пород
В реальном секторе экономики результаты исследований могут быть использованы для модернизации и технического перевооружения горно-обогатительных и горно-металлургических комбинатов и предприятий, осуществляющих дробление горных пород, с целью повышения энергоэффективности и качества конечной товарной продукции.
2. Практическое внедрение планируемых результатов и перспективы их использования связано с разработкой технологических регламентов на изготовление продукции, включая щебень по фракциям, при переработке вскрышных и вмещающих горных пород различных генетических типов, разработкой технических рекомендаций по переработке вскрышных и вмещающих пород горных пород различных генетических типов и их использованием на горных предприятиях, в частности с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера - организации реального сектора экономики.
3. Позитивное влияние планируемых результатов на развитие научно-технических и технологических направлений в горнопромышленном комплексе России обусловлено новым качественным уровнем решения поставленных задач, позволяющим прогнозировать вовлечение в эксплуатацию новых объектов минерально-сырьевой базы за счет вовлечения в эксплуатацию вскрышных и вмещающих пород с получением дополнительных товарных продуктов, обеспечивающих достижение требуемого уровня рентабельности при разработке месторождений бедных и труднообогатимых руд.


Текущие результаты проекта:
Выполнен анализ научно-технической литературы и нормативно-технической документации по проблемам прочности и разрушения горных пород, выявлены современные тенденции развития техники и технологии дезинтеграции. Выполнены патентные исследования в области дезинтеграции горных пород. Выявлены основные пути снижения энергозатрат при дезинтеграции. Исследованы возможные варианты решения задачи совершенствования технологии дезинтеграции и обоснованы методы исследования их текстурно-структурных особенностей, вещественного состава и физико-механических свойств горных пород. Определены цели математического моделирования и выбран метод моделирования.