Регистрация / Вход
Прислать материал

14.574.21.0108

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.574.21.0108
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петрозаводский государственный университет"
Название доклада
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
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цель - Исследование и разработка научно-технических основ и технологий дезинтеграции прочных горных пород для снижения энергозатрат и выпуска дополнительной продукции при переработке техногенного сырья.
Задачи
1. Совершенствование научных основ дезинтеграции горных пород:
- выявление механизма деформации горных пород при механических нагрузках;
- обоснование возможности повышения прочностных характеристик щебня.
-разработка методик исследования структур горных пород и механизма их разрушения на микроуровне с применением метода рентгеновской компьютерной микротомографии.
2. Обоснование конструктивных особенностей и разработка усовершенствованной экспериментальной модели щековой дробилки, обеспечивающей возможность регулировки дробящего усилия в зависимости от физико-механических свойств дробимого продукта за счет дополнительного вибрационного воздействия и совершенствования конструкции камеры дробления.
3. Изготовление экспериментальных образцов продукции на экспериментальной модели щековой дробилки с целью апробации разработанных технических решений
4.Разработка программ и методик исследования горных пород и полученной из них продукции методом рентгеновской компьютерной микротомографии.
5. Экспериментальные исследования горных пород и полученной из них продукции с целью апробации разработанных методик
6. Разработка практических рекомендаций по переработке горных пород с целью снижения энергетических затрат и выпуск дополнительной продукции.
Актуальность и новизна исследования
Разработка научных основ и технологий дезинтеграции горных пород, обеспечивающих снижение энергозатрат и получение новой дополнительной продукции из отходов горных предприятий, представленных вскрышными и вмещающими породами, является актуальной научной и практической задачей.
Новизна выполненных исследований:
- разработан новый подход к исследованию структур горных пород , основанный на привлечении метода рентгеновской компьютерной микротомографии для визуализации внутренней микроструктуры исследуемого материала, получении количественных значений параметров структуры порового пространства, выявлении особенностей изменения структуры порового пространства и минерального вещества при воздействии механических нагрузок;
- установлены различия в структуре порового пространства пород различных генетических типов, получены количественные и статистические значения параметров структуры порового пространства: размеров, сферичности, коэффициента формы, сообщаемости, концентрации, удельной поверхности и объема пор оценено их влияние на прочностные свойства пород;
- установлен механизм деформации горных пород при механических нагрузках, заключающийся в частичном смыкании первичных пор и последующем разуплотнении породы при превышении прилагаемых напряжений предела упругости, что выражается в появлении возможность повышения прочностных характеристик щебня, теоретически доказано и экспериментально подтверждено, что прочностные свойства и его способность сопротивляться знакопеременным температурным нагрузкам может быть повышена за счет снижения вторичной пористости и повышения кубовидности.
Описание исследования

В результате теоретических исследований структурных особенностей горных пород установлены различия в структуре порового пространства габбро-диабаза, гранита, и гнейсо-гранита. В структуре прочных пород преобладают сферичные поры капиллярных и субкапиллярных размеров. В менее прочных породах появляются поры сверхкапиллярного размера и увеличивается их сообщаемость. Поры неравномерно распределены по объему: наиболее высокая концентрация внутрикристаллических пор характерна для кристаллов микроклина и плагиоклаза. На участках, выполненных кварцем, актинолитом, биотитом внутрикристаллические поры наблюдаются в единичном количестве. Установлено, что под действием механических нагрузок происходит преобразование структуры порового пространства: внутри- и межкристаллические поры частично смыкаются, в то же время появляются новые поры Методом регнтгеновской компьютерной микротомографии установлено, что при дезинтеграции происходит изменение структуры порового пространства породы, что выражается в увеличении концентрации пор, их размеров и удельной поверхности и снижении сферичности пор; обосновано, что общая пористость щебня имеет более высокие значения по сравнению с пористостью исходных горных пород, что является причиной снижения прочности горных пород в зернах щебня; установлено, что наибольшая концентрация пор субкапиллярных размеров характерна для зерен щебня, выделенных из крупной фракции 20-40 мм, что является причиной снижения прочности щебня при увеличении крупности фракции.

На основании выполненных теоретических исследований разработаны программы и методики экспериментальных исследований, в том числе: а) структур горных пород и механизма их разрушения на микроуровне с применением метода рентгеновской компьютерной микротомографии; б) вещественного состава, текстурно-структурных особенностей и физико-механических свойств горных пород различных генетических типов; в) качества щебня, полученного в результате переработки горных пород различных генетических типов с применением метода рентгеновской компьютерной микротомографии.

В результате обработки и интерпретации результатов экспериментальных исследований, выполненных по разработанным методикам, доказаны преимущества метода рентгеновской компьютерной микротомографии при оценке физико-механических свойств горных пород и выборе оптимального метода их дезинтеграции.

Теоретически обоснована конструкция экспериментальной установки по дезинтеграции горных пород, в состав которой входит усовершенствованная модель щековой дробилки, обеспечивающая регулировку дробящего усилия при переработке пород различной прочности. Разработанная программа и методика экспериментальных испытаний установки по дезинтеграции горных пород позволила провести её испытания. Была выявлена перспективность использования щековой дробилки с двумя подвижными щеками со сложным движением щек, что обеспечивает широкий диапазон углов захвата. Также две подвижные щеки обеспечивают больший спектр разнонаправленных силовых воздействия на разрушаемую породу, что приводит к повышению доли кубовидного щебня на стадии первой стадии дробления.

В результате проведенных испытаний установлено, что технические характеристики установки обеспечивают возможности достижения значений, установленных техническим заданием в том числе: возможность переработки горных пород заданных состава и свойств; обеспечение производительности по переработке по исходному сырью: 415 кг/час (габбро-диабаз), 638 кг/час (гранит), 1105 кг /час (гнейс); обеспечение возможности переработки исходного сырья в количестве не менее 1000 кг; обеспечение возможности регулировки дробящего усилия в зависимости от физико-механических свойств дробимого продукта за счет дополнительного вибрационного воздействия; возможности получения экспериментальных образцов щебня; снижение выхода неликвидной продукции – песков-отсевов дробления; снижение энергозатрат на получение единицы готовой продукции.

Исследование экспериментальных образцов продукции по разработанной методике испытаний качества щебня, полученного в результате переработки горных пород различных генетических типов с применением метода рентгеновской компьютерной микротомографии и показано их соответствие основным требованиям технического задания.

Результаты исследования

1. Разработаны научно-технологические основы метода переработки техногенного сырья, включая:

а) методика исследования структур горных пород и механизма их разрушения на микроуровне с применением метода рентгеновской компьютерной микротомографии;

б) методика исследования вещественного состава, текстурно-структурных особенностей и физико-механических свойств горных пород;

в) методика исследований качества щебня, полученного в результате переработки горных пород различных генетических типов, с применением метода рентгеновской компьютерной микротомографии.

г) прототипы новых технических и технологических решений прикладных научно-технических проблем разработки новых методов дезинтеграции горных пород, учитывающих их текстурно-структурные особенности и физико-механические свойства.

2. Обоснованы конструктивные особенности и разработана усовершенствованная экспериментальная модель щековой дробилки, обеспечивающей возможность регулировки дробящего усилия в зависимости от физико-механических свойств дробимого продукта за счет дополнительного вибрационного воздействия и совершенствования конструкции камеры дробления.

3. Изготовлены экспериментальные образцы продукции на экспериментальной модели щековой дробилки с целью апробации разработанных технических решений.

4. Разработана программы и методики исследования горных пород и полученной из них продукции методом рентгеновской компьютерной микротомографии.

5. Выполнены экспериментальные исследования горных пород и полученной из них продукции с целью апробации разработанных методик

6. Разработаны рекомендации по переработке вскрышных и вмещающих пород горных пород, характеризующихся различным вещественным составом, текстурно-структурными особенностями и физико-механическими свойствами, и обеспечивающей ресурсосбережение, снижение энергетических затрат и выпуск дополнительной продукции, в том числе щебня по фракциям

7. Выполнена технико-экономическая оценка разработанных технологических решений в области переработки горных пород на примере промышленно рая и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального – ООО «Карелмет».

8 Выполнена оценка полноты решения задачи и достижения поставленных целей ПНИ. Сопоставление результатов выполненных исследований с научно-информационными источниками показывает, что полученные результаты соответствуют современному научно-техническому уровню и выполнены в полном соответствии с ТЗ., имеют как научное, так и практическое значение.

9. Разработан проект технического задания на проведение ОТР по теме: «Разработка технологии переработки вскрышных пород рудных месторождений цветных и благородных металлов».

Практическая значимость исследования
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.
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.
Новый качественный уровень исследований позволяет 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.
Постер

Poster_1.ppt