Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка новых высокоэффективных технологий обогащения тонковкрапленных полезных ископаемых и техногенного сырья без применения воды.

Докладчик: Арсентьев Василий Александрович

Должность: Директор по исследованиям и развитию

Цель проекта:
В рамках работ по данному проекту решается высокоактуальная задача разработки новых эффективных технологий обогащения тонковкрапленных полезных ископаемых и техногенного сырья без применения воды. Непосредственной целью проекта является разработка комплекса научно-технологических решений в области создания новых технологий обогащения тонковкрапленных полезных ископаемых без применения воды в состоянии вибрационного псевдоожижения: технологии сухого обогащения апатитовой руды, технологии сухой доводки титанитового концентрата, технологии сухого обогащения золы уноса ТЭЦ.

Основные планируемые результаты проекта:
Планируется получение следующих основных результатов:
1. Технологические решения для обогащения (сепарации) тонкого природного и техногенного минерального сырья, находящегося в состоянии вибрационного псевдоожижения, в электромагнитном и электрическом силовых полях, в том числе:
а) технологии сухого обогащения апатитовой руды,
б) технологии сухой доводки титанитового концентрата,
в) технологии сухого обогащения золы уноса ТЭЦ.
2. Теория и математическая модель динамики сыпучего материала в виброожиженном состоянии, применимая для компьютерного моделирования процессов сухого обогащения.

Требования к техническим характеристикам
Разрабатываемые технологические решения должны обеспечивать:
1) технология обогащения апатитовой руды
а) получение чернового апатитового концентрата;
б) получение отвальных хвостов с содержанием фосфора не более 1,5%.
в) удельную производительность не менее чем в 1,3 выше, чем при аналогичном обогащении «в слое» материала.
2) технология доводки титанитового концентрата
а) доведение сухого титанитового концентрата, получаемого в качестве побочного продукта переработки комплексной апатит-нефелиновой руды Хибинского рудного поля относящегося к третьему классу радиационной опасности, до уровня второго класса радиационной опасности;
б) доводку титанитового концентрата посредством дополнительного обогащения путем комбинации электромагнитного и электрического обогащения в виброожиженном состоянии;
в) уровень потерь диоксида титана не более 10%;
г) удельную производительность не менее чем в 1,3 выше, чем при аналогичном обогащении «в слое» материала.
3) технология сухого обогащения золы уноса ТЭЦ
а) выделение свободных частиц не сгоревшего топлива путем комбинации сухого электромагнитного и электрического обогащения в виброожиженном состоянии.
б) выделение из золы не менее 60% свободных частиц не сгоревшего топлива;
в) эффективность классификации по крупности не менее 80%;
г) удельную производительность не менее чем в 1,3 выше, чем при аналогичном обогащении «в слое» материала.
Математическая модель обогащения минерального сырья в псевдоожиженном состоянии:
1) должна позволять прогнозировать:
а) значения параметров вибрации для получения и поддержания состояния вибрационного псевдоожижения материала;
б) выходы продуктов обогащения;
в) вещественный состав продуктов обогащения;
г) извлечение компонентов исходной смеси в продукты обогащения.
2) включать в себя дифференциальные и алгебраические соотношения, характеризующие влияние исходных параметров на характеристики протекания соответствующих процессов обогащения.
3) должна позволять учитывать следующие исходные факторы:
а) гранулометрическая характеристика материала;
б) вещественный состав материала;
в) численные значения контрастных свойств компонентов смеси;
г) численные значения характеристик приложенных силовых полей;
д) конфигурацию рабочих органов.
4) должна допускать свою адаптацию для компьютерных вычислений.

Все перечисленные запланированные результаты являются новыми и соответствуют мировому уровню или превосходят его.

Актуальность разработки сухих технологий обогащения тонковкрапленного и тонкоизмельченного природного и техногенного сырья обусловлена как растущим дефицитом водных ресурсов, так и опасностью техногенных аварий на хвостохранилищах. В разрабатываемых технологических решениях будут применены эффективные методы псевдоожижения тонкого сухого сырья под направленным вибрационным воздействием, обеспечивающие возможность сухой сепарации в объемном слое с высокой производительностью и селективностью.
Разработка математической модели планируется на основе применения оригинальных дискретно-континуальных подходов. Необходимость разработки новых подходов обусловлена ограничениями существующих дискретных подходов (динамика частиц, метод дискретных элементов) по производительности вычислений, при этом разработка новой модели осложнена необходимостью нахождения баланса между возможностями учета практически значимых параметров технологических процессов и математической целостности модели.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Разрабатываемые технологические решения могут быть применены в горно-рудной и горно-химической промышленности, а также промышленности строительных материалов в виде комплексных технологических линий и отдельных аппаратов осуществляющих сухое обогащение материала в объемном слое с высокой производительностью и селективностью.

Разработанная математическая модель может применяться при расчете широкого спектра технологических процессов переработки сыпучих материалов в виброожиженном состоянии. Предполагается использование данной модели при разработке соответствующих технологий в рамках работ по проекту и дальнейшее ее применение в теоретических исследованиях других процессов сухой переработки минерального сырья.

Текущие результаты проекта:
В рамках работ по первому этапу проекта:
1) выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, в том числе обзор научных информационных источников: статьи в ведущих зарубежных и (или) российских научных журналах, монографии и (или) патенты - не менее 15 научно-информационных источников за период 2009-2014 гг.
2) проведены патентные исследования по ГОСТ Р 15.011-96
3) произведены выбор и обоснование направлений исследований, постановка задачи разработки технологий сухого обогащения.
4) осуществлена разработка технологических решений для сухого обогащения апатитовой руды в псевдоожиженном состоянии.
5) осуществлена разработка технологических решений для сухой доводки титанитового концентрата в псевдоожиженном состоянии.
6) осуществлена разработка технологических решений для сухого обогащения золы уноса ТЭЦ в псевдоожиженном состоянии.
7 Произведены отбор и подготовка проб изучаемых природных и техногенных полезных ископаемых: апатитовой руды, титанитового концентрата, золы уноса ТЭЦ.
8) Выполнено исследование вещественного состава проб природных и техногенных полезных ископаемых в т.ч. апатитовой руды, титанитового концентрата, золы уноса ТЭЦ
9) Произведена подготовка площадок к проведению экспериментальных исследований.