Методические рекомендации по применению ресурсосберегающих технологий и средств тонкой классификации по крупности и обезвоживания отходов урановых руд
Цель. Разработка рекомендаций по созданию и применению ресурсосберегающей технологии, средств тонкой классификации и обезвоживания отходов урановых руд для вовлечения их в переработку, что имеет важное значение для уранодобывающей отрасли. Методика. Методы исследований – теоретические и эксперимен...
Збережено в:
| Дата: | 2016 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України
2016
|
| Назва видання: | Розробка родовищ |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104717 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Методические рекомендации по применению ресурсосберегающих технологий и средств тонкой классификации по крупности и обезвоживания отходов урановых руд / В. Шевченко, Г. Шевченко, Г. Лебедь // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2016. — Т. 10, вип. 1. — С. 69-76. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-104717 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1047172016-07-15T03:02:06Z Методические рекомендации по применению ресурсосберегающих технологий и средств тонкой классификации по крупности и обезвоживания отходов урановых руд Шевченко, В. Шевченко, Г. Лебедь, Г. Цель. Разработка рекомендаций по созданию и применению ресурсосберегающей технологии, средств тонкой классификации и обезвоживания отходов урановых руд для вовлечения их в переработку, что имеет важное значение для уранодобывающей отрасли. Методика. Методы исследований – теоретические и экспериментальные с анализом нелинейных упругодеформированных динамических систем с односторонними упругими связями с использованием современных вычислительных комплексов и измерительной аппаратуры. Результаты. Обоснована эффективность вибрационной классификации и обезвоживания тонкодисперсных фракций минерального сырья на просеивающей поверхности с поличастотным возбуждением. Установлен порядок собственных частот колебаний связанных частиц при действии на них капиллярных сил адгезии. Установлены параметры вибрации для эффективной классификации и обезвоживания тонких фракций минерального сырья. Определено влияние параметров поличастотного нагружения на процессы тонкой классификации и обезвоживания сыпучих сред. Научная новизна. Установлено, что при повышении сил сцепления между тонкодисперсными частицами за счет уменьшения их крупности и повышения влажности до 1% уровень ускорений рабочего органа вибрационного поличастотного грохота необходимо увеличивать и для тонкодисперсных сред с крупностью частиц не менее 20 мкм, ускорения, обеспечивающие эффективную классификацию частиц, не превышают 450 – 500 м/с2. Практическая значимость. Полученные результаты положены в основу ресурсосберегающей технологии, тонкой классификации и обезвоживания отходов урановых руд с применением вибрационных поличастотных грохотов. та. Розробка рекомендацій зі створення та застосування ресурсозберігаючої технології, засобів тонкої класифікації та зневоднювання відходів уранових руд для залучення їх у переробку, що має важливе значення для уранодобувної галузі. Методика. Методи досліджень – теоретичні та експериментальні з аналізом нелінійних пружньодеформованих динамічних систем з однобічними пружними зв’язками з використанням сучасних обчислювальних комплексів і вимірювальної апаратури. Результати. Обґрунтовано ефективність вібраційної класифікації та зневоднювання тонкодисперсних фракцій мінеральної сировини на поверхні, що просіває, з полічастотним збудженням. Установлено порядок власних частот коливань зв’язаних часток при дії на них капілярних сил адгезії. Установлено параметри вібрації для ефективної класифікації та зневоднювання тонких фракцій мінеральної сировини. Визначено вплив параметрів полічастотного навантаження на процеси тонкої класифікації і зневоднювання сипучих середовищ. Наукова новизна. Установлено, що при підвищенні сил зчеплення між тонкодисперсними частками за рахунок зменшення їх крупності та підвищення вологості до 10% рівень прискорень робочого органа вібраційного полічастотного грохота необхідно збільшувати і для тонкодисперсних середовищ із крупністью часток не менш 20 мкм, прискорення, що забезпечують ефективну класифікацію часток, не перевищують 450 – 500 м/с2. Практична значимість. Отримані результати покладені в основу ресурсозберігаючої технології, тонкої класифікації і зневоднювання відходів уранових руд із застосуванням вібраційних полічастотних грохотів. Purpose. Developing recommendations for the creation and application of resource-saving technologies and tools for fine classification and dehydration of uranium ore refuse for the purpose of its recycling, which is important for the uranium mining industry. Methods. Theoretical and experimental methods incorporating analysis of nonlinear elastic strain dynamic systems with unilateral elastic links using modern computer systems and instrumentation. Findings. Efficiency of the vibratory classification and dehydration of fine fractions of mineral raw materials on the screening surface with multifrequency excitation has been substantiated. The order of natural vibration frequencies of associated particles under the action of capillary adhesion forces has been established. Parameters of vibration for efficient classification and dehydration of fine fractions of mineral raw materials have been determined. The effect of multifrequency loading parameters on the processes of fine classification and dehydration of granular media has been identified. Originality. It was found that if the forces of cohesion between fine particles grow due to their size reducation and 10% increase in humidity, the acceleration level of the working body of vibration multifrequency screening should be raised. For fine granular media with particle size of 20 microns and more, acceleration providing efficient particle classification does not exceed 450 – 500 m/s2. 2016 Article Методические рекомендации по применению ресурсосберегающих технологий и средств тонкой классификации по крупности и обезвоживания отходов урановых руд / В. Шевченко, Г. Шевченко, Г. Лебедь // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2016. — Т. 10, вип. 1. — С. 69-76. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 2415-3435 DOI: http://dx.doi.org/10.15407/mining10.01.069 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104717 622.349:5.002.68:622.8 ru Розробка родовищ УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Цель. Разработка рекомендаций по созданию и применению ресурсосберегающей технологии, средств тонкой классификации и обезвоживания отходов урановых руд для вовлечения их в переработку, что имеет важное
значение для уранодобывающей отрасли.
Методика. Методы исследований – теоретические и экспериментальные с анализом нелинейных упругодеформированных динамических систем с односторонними упругими связями с использованием современных
вычислительных комплексов и измерительной аппаратуры.
Результаты. Обоснована эффективность вибрационной классификации и обезвоживания тонкодисперсных
фракций минерального сырья на просеивающей поверхности с поличастотным возбуждением. Установлен порядок собственных частот колебаний связанных частиц при действии на них капиллярных сил адгезии. Установлены параметры вибрации для эффективной классификации и обезвоживания тонких фракций минерального сырья. Определено влияние параметров поличастотного нагружения на процессы тонкой классификации и
обезвоживания сыпучих сред.
Научная новизна. Установлено, что при повышении сил сцепления между тонкодисперсными частицами за
счет уменьшения их крупности и повышения влажности до 1% уровень ускорений рабочего органа вибрационного поличастотного грохота необходимо увеличивать и для тонкодисперсных сред с крупностью частиц не
менее 20 мкм, ускорения, обеспечивающие эффективную классификацию частиц, не превышают 450 – 500 м/с2.
Практическая значимость. Полученные результаты положены в основу ресурсосберегающей технологии,
тонкой классификации и обезвоживания отходов урановых руд с применением вибрационных поличастотных
грохотов. |
| format |
Article |
| author |
Шевченко, В. Шевченко, Г. Лебедь, Г. |
| spellingShingle |
Шевченко, В. Шевченко, Г. Лебедь, Г. Методические рекомендации по применению ресурсосберегающих технологий и средств тонкой классификации по крупности и обезвоживания отходов урановых руд Розробка родовищ |
| author_facet |
Шевченко, В. Шевченко, Г. Лебедь, Г. |
| author_sort |
Шевченко, В. |
| title |
Методические рекомендации по применению ресурсосберегающих технологий и средств тонкой классификации по крупности и обезвоживания отходов урановых руд |
| title_short |
Методические рекомендации по применению ресурсосберегающих технологий и средств тонкой классификации по крупности и обезвоживания отходов урановых руд |
| title_full |
Методические рекомендации по применению ресурсосберегающих технологий и средств тонкой классификации по крупности и обезвоживания отходов урановых руд |
| title_fullStr |
Методические рекомендации по применению ресурсосберегающих технологий и средств тонкой классификации по крупности и обезвоживания отходов урановых руд |
| title_full_unstemmed |
Методические рекомендации по применению ресурсосберегающих технологий и средств тонкой классификации по крупности и обезвоживания отходов урановых руд |
| title_sort |
методические рекомендации по применению ресурсосберегающих технологий и средств тонкой классификации по крупности и обезвоживания отходов урановых руд |
| publisher |
УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України |
| publishDate |
2016 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104717 |
| citation_txt |
Методические рекомендации по применению ресурсосберегающих технологий и средств тонкой классификации по крупности и обезвоживания отходов урановых руд / В. Шевченко, Г. Шевченко, Г. Лебедь // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2016. — Т. 10, вип. 1. — С. 69-76. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| series |
Розробка родовищ |
| work_keys_str_mv |
AT ševčenkov metodičeskierekomendaciipoprimeneniûresursosberegaûŝihtehnologijisredstvtonkojklassifikaciipokrupnostiiobezvoživaniâothodovuranovyhrud AT ševčenkog metodičeskierekomendaciipoprimeneniûresursosberegaûŝihtehnologijisredstvtonkojklassifikaciipokrupnostiiobezvoživaniâothodovuranovyhrud AT lebedʹg metodičeskierekomendaciipoprimeneniûresursosberegaûŝihtehnologijisredstvtonkojklassifikaciipokrupnostiiobezvoživaniâothodovuranovyhrud |
| first_indexed |
2025-07-07T15:44:46Z |
| last_indexed |
2025-07-07T15:44:46Z |
| _version_ |
1837003531316363264 |
| fulltext |
Founded in
1900
National Mining
University
Mining of Mineral Deposits
ISSN 2415-3443 (Online) | ISSN 2415-3435 (Print)
Journal homepage http://mining.in.ua
Volume 10 (2016), Issue 1, pp. 69-76
69
UDC 622.349:5.002.68:622.8 http://dx.doi.org/10.15407/mining10.01.069
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ
РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ И СРЕДСТВ ТОНКОЙ
КЛАССИФИКАЦИИ ПО КРУПНОСТИ И ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ОТХОДОВ
УРАНОВЫХ РУД
В. Шевченко1*, Г. Шевченко1, Г. Лебедь1
1Лаборатория вибрационной обработки минерального сырья, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН
Украины, Днепропетровск, Украина
*Ответственный автор: e-mail: V.Shevchenko@nas.gov.ua, тел. +380563702697
RECOMMENDED PRACTICE FOR USING RESOURCE-SAVING
TECHNOLOGIES AND TOOLS FOR FINE CLASSIFICATION
OF URANIUM ORES BY SIZE AND REFUSE DEHYDRATION
V. Shevchenko1*, G. Shevchenko1, G. Lebed1
1Laboratory of vibrating processing of mineral raw materials, N.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National
Academy of Science of Ukraine, Dnipropetrovsk, Ukraine
*Corresponding author: e-mail V.Shevchenko@nas.gov.ua, tel. +380563702697
ABSTRACT
Purpose. Developing recommendations for the creation and application of resource-saving technologies and tools for
fine classification and dehydration of uranium ore refuse for the purpose of its recycling, which is important for the
uranium mining industry.
Methods. Theoretical and experimental methods incorporating analysis of nonlinear elastic strain dynamic systems
with unilateral elastic links using modern computer systems and instrumentation.
Findings. Efficiency of the vibratory classification and dehydration of fine fractions of mineral raw materials on the
screening surface with multifrequency excitation has been substantiated. The order of natural vibration frequencies of asso-
ciated particles under the action of capillary adhesion forces has been established. Parameters of vibration for efficient
classification and dehydration of fine fractions of mineral raw materials have been determined. The effect of multifrequen-
cy loading parameters on the processes of fine classification and dehydration of granular media has been identified.
Originality. It was found that if the forces of cohesion between fine particles grow due to their size reducation and
10% increase in humidity, the acceleration level of the working body of vibration multifrequency screening should
be raised. For fine granular media with particle size of 20 microns and more, acceleration providing efficient particle
classification does not exceed 450 – 500 m/s2.
Practical implications. The obtained results have formed the basis of resource-saving technology, fine classification
and dehydration of uranium ore refuse using vibrating multifrequency screens.
Keywords: uranium ore, fine classification by size and refuse dehydration, resource-saving technologies and tools,
recommendations
1. ВВЕДЕНИЕ
Во всех технологических циклах переработки
урановых руд, включая транспортирование, пере-
грузку (смывы потерь мелких и тонких фракций,
пылеподавление и т.д.), механическое обогащение
на поверхности рудника (радиометрическое обога-
щение), обогащение на гидрометаллургических за-
водах, образуются жидкие шламовые отходы, со-
держащие радиоактивные элементы, которые накап-
ливаются и хранятся в хвостохранилищах. При этом
безвозвратно теряется уран, а содержимое хвосто-
хранилищ представляет определенную радиологиче-
скую опасность, поскольку из них не только посто-
янно эмитирует радон, но происходит постепенное
выщелачивание радия и других радионуклидов ат-
мосферными осадками и грунтовыми водами. Кроме
того, присутствующий в хвостах уран является ток-
сичным элементом.
V. Shevchenko, G. Shevchenko, G. Lebed. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(1), 69-76
70
В настоящее время отсутствуют эффективные
технологии и технические средства выделения и
обезвоживания тонких фракций урановых руд и
твердых частиц из жидких отходов переработки ура-
на. Поэтому актуальным является разработка реко-
мендаций по созданию ресурсосберегающей техно-
логии, средств классификации и обезвоживания тон-
кодисперсных частиц из жидких отходов переработ-
ки урановых руд.
В направлении создания вибрационных грохотов
для тонкой классификации сыпучих материалов и их
обезвоживания работают такие иностранные фирмы,
как “DERRICK Corporation” (США), “KROOSH
Technologies” (Израиль); “Ревум”, “Уде”, BMF, AEF
(Германия); Механобр, ИОТТ (Россия) и др. Из отече-
ственных научных организаций значительных вклад в
теорию и практику классификации и обезвоживания
тонкодисперсных материалов вносят УкрНИИугле-
обогащение, Гипромашуглеобогащение и др.
Отечественными и зарубежными специалистами
разработаны теоретические основы расчета парамет-
ров вибрационных грохотов для тонкой классифика-
ции, исследованы и установлены закономерности
процессов классификации и обезвоживания мине-
рального сырья. При этом исследования факторов,
влияющих на эффективность классификации и обез-
воживания тонких фракций урановых руд, не выпол-
нены. Не созданы научные основы ресурсосберега-
ющих технологий и средств классификации по круп-
ности и обезвоживания тонких фракций отходов
урановых руд. Все это сдерживает развитие техноло-
гий и средств переработки отходой уранового произ-
водства (Andreev, Perov & Zverevich, 1980; Gusev,
Berezikov, Krupnik, Shaposhnik & Shaposhnik, 2008;
Lyashenko & Dyadechkin, 2011; Sergeev, Bukin & Sol-
omichev, 1999).
Таким образом, разработка рекомендаций по со-
зданию и применению ресурсосберегающей техноло-
гии, средств тонкой классификации и обезвоживания
отходов урановых руд для вовлечения их в переработ-
ку является актуальной научной задачей, которая име-
ет важное значение для уранодобывающей отрасли.
2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Анализ процессов переработки урановых руд по-
казал, что технологии обогащения урана требует
значительного измельчения руды для раскрытия
тонковкрапленных ценных компонентов, разделения
по крупности, выделения и обезвоживания тонких
фракций минеральных частиц. В технологических
схемах для этих операций в комплексе используются
спиральные классификаторы, батареи гидроциклонов
и сгустители, которые не обеспечивают эффективно-
го разделения частиц по крупности и обезвоживания,
фильтры для фильтрования раствора и удаления
твердых частиц и т. д. В спиральных классификато-
рах и гидроциклонах разделение происходит не толь-
ко по крупности, а и по плотности частиц. Кроме
того, на этих аппаратах при уменьшении крупности
разделения резко уменьшается эффективность клас-
сификации. Принимая во внимание, что раскрытие
зерен урановой руды осуществляется по крупности
частиц 74 мкм, эффективность классификации на
этих аппаратах по такой крупности будет низкой.
Поэтому разделение частиц урановых руд на спи-
ральных классификаторах осуществляется по боль-
шей крупности, что приводит к потерям урана при
выщелачивании в сростках и в хвостах. При работе
гидроциклонов в замкнутом цикле измельчения
наблюдается тенденция увеличения процента срост-
ков в сливе и переизмельчение урановой руды, т. к.
раскрытые частицы руды возвращаются в шаровую
мельницу с песками гидроциклона. Это приводит к
потерям урановой руды в хвостах и снижению эф-
фективности процесса. Т.е. повышение содержания
сростков в концентрате и переизмельчение кондици-
онных частиц урановой руды в ряде случаев является
результатом неэффективной классификации в гидро-
циклонах. Кроме того, из-за неэффективной класси-
фикации происходят потери урана в хвостах.
Применение этих аппаратов для выделения шла-
мовых частиц из хвостов переработки и обогащения
урановых руд, также низкоэффективно, так как в
хвостах остается значительное количество тонких
частиц. Использование для обезвоживания хвостов
нескольких сгустителей, например, диаметром 50 м
приводит к значительным капитальным затратам и,
при этом, не достигается требуемая степень обезво-
живания хвостов для получения, например, закла-
дочной смеси требуемого качества из частиц крупно-
стью –20 – +10 мкм.
Несовершенство технологических процессов, за-
мкнутого цикла измельчения, классификационного и
обезвоживающего оборудования приводит к переиз-
мельчению частиц руды, невозможности эффективно-
го выделения из продуктов переработки и обезвожи-
вания шламовых хвостов и, как следствие, образова-
нию экологически небезопасных хвостохранилищ.
Неэффективность технологического оборудования
повышает энергоемкость производства, требует со-
здания многооперационных, дорогостоящих комплек-
сов улавливания и обезвоживания шламовых хвостов.
Поэтому разделение шламообразующих частиц по
крупности и удаление их из технологического про-
цесса, выделение и обезвоживание шламовых хвостов
является важной технологической операцией.
Опыт создания технологий и технических средств
тонкодисперсного разделения сыпучих сред по круп-
ности частиц показывает, что классификация и выде-
ление тонких фракций урановых руд, отходов их
переработки и обогащения может успешно осу-
ществляться при вибрационном их разделении на
просеивающих поверхностях, совершающих полича-
стотные колебания с широким сплошным частотным
спектром и с ускорениями в сотни м/с2 (Bulat,
Shevchenko, Shevchenko & Shlyakhova, 2014;
Shevchenko, Shevchenko & Bobylev, 2013; Shevchen-
ko, Shevchenko, Shlyakhova & Lebed’, 2015).
Обоснована эффективность вибрационной клас-
сификации и обезвоживания тонкодисперсных фрак-
ций минерального сырья на просеивающей поверхно-
сти с поличастотным возбуждением. Установлен
порядок собственных частот колебаний связанных
частиц при действии на них капиллярных сил адгезии.
V. Shevchenko, G. Shevchenko, G. Lebed. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(1), 69-76
71
На Pисунке 1 приведены зависимости собственных
частот сферических частиц различной плотности от
диаметра при действии на них сил поверхностного
натяжения воды, находящейся в капиллярных проме-
жутках между частицами при коэффициенте поверх-
ностного натяжения жидкости равном 72.8 · 10-3 Н/м.
На графике ось угловых частот представлена в лога-
рифмическом масштабе (Bulat, Shevchenko, Shevchen-
ko & Shlyakhova, 2014; Shevchenko, Shevchenko &
Bobylev, 2013).
Рисунок 1. Зависимости собственных частот колеба-
ний сферических частиц различной плотно-
сти от диаметра при действии сил поверх-
ностного натяжения воды: (1 – 1500 кг/м3,
2 – 2000 кг/м3, 3 – 2500 кг/м3, 4 – 3000 кг/м3)
Зависимости подчиняются степенному закону и
при уменьшении крупности частиц их собственные
частоты возрастают, при этом собственные частоты
тонкодисперсных частиц значительно превышают
частоты возбуждения просеивающих поверхностей
типовых вибрационных грохотов, применяемых для
классификации материалов. Даже для относительно
крупных частиц рабочие частоты колебаний типовых
грохотов на порядки меньше собственных частот ко-
лебаний частиц, находящихся под действием восста-
навливающих сил поверхностного натяжения воды.
При колебаниях просеивающей поверхности и
дисперсной среды на поверхности с частотным спек-
тром, совпадающим со спектром собственных колеба-
ний связанных частиц отсутствует забивание ячеек сит
в результате прилипания частиц к их рабочей поверх-
ности и происходит постоянная и полная самоочистка
от прилипших, а также застрявших в ячейках сит ча-
стиц. На просеивающей поверхности происходит по-
стоянное разрушение агрегатов из слипшихся частиц.
Все это обеспечивает эффективное разделение тонко-
дисперсных частиц по крупности на просеивающих
поверхностях, совершающих колебания с бесконеч-
ным или широким и сплошным частотным спектром, в
том числе при наличии в них липких примесей. Кроме
того, при этом обеспечиваются дополнительные ин-
тенсивные силовые воздействия на частицы в слое,
вызванные резонансными перемещениями связанных
частиц, что способствует интенсивному перемещению
и сегрегации всех частиц в слое.
Установлены параметры вибрации для эффектив-
ной классификации и обезвоживания тонких фракций
минерального сырья. На Рисунке 2 приведен спектр
ускорений сита с дисперсной средой на отрезке вре-
мени движения системы, равном 800 – 1000 перио-
дам колебаний, при колебаниях в режиме детермини-
рованного хаоса на частоте внешнего возбуждения
160 рад/с (Shevchenko, Shevchenko & Bobylev, 2013;
Shevchenko, Shevchenko, Shlyakhova & Lebed’, 2015).
Рисунок 2. Спектр ускорений колебаний сита с сыпучей средой в режиме детерминированного хаоса на частоте 160 рад/с
Спектр представлен сплошной непрерывной ли-
нией, огибающей семейство спектральных линий,
которые как угодно близки по частоте. В изменении
спектральной плотности отсутствует какая-либо
закономерность, а ее величина на некоторых часто-
тах возбуждаемых гармоник значительно превышает
спектральную плотность на частоте внешнего воз-
буждения. Такой спектр характеризует колебания со
сплошным бесконечным частотным спектром.
Проведенный анализ показывает, что в области
резонансных колебаний в ударнике возбуждаются
непериодические колебания с непрерывным беско-
нечным частотным спектром. При взаимодействии
ударника с системой сито – дисперсная среда эти
колебания передаются в систему. При этом в системе
на частотах свободных колебаний возбуждаются
резонансные колебания с амплитудами значительно
превышающими амплитуду колебаний на частоте
внешнего возбуждения (Рис. 2). Эти резонансные
явления приводят к резонансному усилению колеба-
ний системы с ускорениями в сотни м/с2 (Shevchenko,
Shevchenko, Shlyakhova & Lebed’, 2015).
Для эффективного разделения по крупности тон-
ких частиц дисперсной среды на колеблющихся про-
сеивающих поверхностях, ее колебания должны
осуществляться с насыщенным или непрерывным
бесконечным частотным спектром. Для этого в удар-
нике вибрационного поличастотного грохота необхо-
V. Shevchenko, G. Shevchenko, G. Lebed. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(1), 69-76
72
димо возбуждать колебания с таким частотным спек-
тром. Такие колебания возбуждаются в области резо-
нансных колебаний ударника. Поэтому динамиче-
ские параметры поличастотного грохота должны
обеспечивать резонансные колебания ударника.
Определены параметры, влияющие на эффектив-
ность тонкой классификации и обезвоживания отхо-
дов урановых руд. Исследования по определению
параметров эффективности классификации тонких
частиц по крупности на просеивающей поверхности
с вибрационным поличастотным возбуждением про-
водились на экспериментальном образце вибрацион-
ного поличастотного грохота МВГ1.0 (Рис. 3).
На Рисунке 4 приведены осциллограммы ускоре-
ний колебаний ударника грохота при следующих зна-
чениях его параметров: синхронная круговая частота
вращения мотор вибратора – 157 рад/с; амплитуда
вынуждающей силы мотор вибратора – 10.6 кН; зазо-
ры между ударником и ограничителями – симметрич-
ные по 3.0 мм; зазор между ударником и ситом – 0 мм.
На Рисунке 5 приведен спектральный состав
ускорений ударника грохота, осциллограммы коле-
баний которого приведены на Рисунке 4. Спектры
является сплошными, так как на спектрограммах
присутствуют все частоты, а в изменении их ампли-
тудных значений отсутствует какая-либо закономер-
ность. Такой спектр характерен для непериодических
колебаний и, следовательно, короб, ударник и сито
грохота совершают непериодические или хаотиче-
ские колебания.
δ02
C02 C3
C01
C2 C2
C01
C3 C02
δ01
δ02
δ01
δ03
b b
Y
m3
m1
m0
d d
a a
C1 C1
Рисунок 3. Структурная схема вибрационного поличастотного грохота
0 ,041 с
Безударный режим Ударный режим Безударный режим Ударный режим
Рисунок 4. Осциллограммы ускорений колебаний ударника грохота
Определено влияние параметров поличастотного
нагружения на процессы тонкой классификации и
обезвоживания сыпучих сред. Для оценки влияния
влажности исследуемого материала на эффектив-
ность обезвоживания и тонкой классификации сыпу-
чих сред, были выполнены экспериментальные ис-
следования. В качестве модельного материала ис-
пользовался кварцевый песок весом 30 Н, при этом
вес фракции +200 составлял 20 Н, вес фракции –200 –
10 Н. Соотношение Т/Ж составляло 1/1. После рассе-
ва проводимого при поличастотном режиме динами-
ческого нагружения определялась влажность надре-
шетного продукта и вес под решетного продукта.
Полученные результаты приведены в Таблице 1.
V. Shevchenko, G. Shevchenko, G. Lebed. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(1), 69-76
73
Рисунок 5. Спектрограммы ускорений колебаний ударника грохота
Таблица 1. Результаты обезвоживания и рассева сыпучих сред при поличастотном режиме нагружения
№ опыта
Положение
дисбалансов
Зазор, мм
Величина
ускорения, м/с2 Влажность, % Вес, Н
1 3 1 180 – 200 12.8 9.92
2 4 2 270 14.5 14.13
3 2 3 340 14.6 17.49
4 1 4 80 14.6 10.04
Проведенные исследования позволили установить
особенности процесса тонкой классификации и обез-
воживания сыпучих сред. Было установлено, что
величина динамической вязкости имеет экспонент-
ную зависимость от величины реализуемого ускоре-
ния, при этом эти зависимости имеют минимум для
сыпучих сред в области 80 – 150 м/с2 для влажных
материалов в области 150 – 180 м/с2. Влажность в 5%
приводит к резкому увеличению динамической вяз-
кости, а при влажности 10% при ускорениях более
180 м/с2 погружение шарика не происходит. Эффек-
тивность процесса обезвоживания и тонкого грохо-
чения имеет зависимость от величины реализуемого
ускорения в виде многочлена третьей степени с ми-
нимальным экстремумом в зоне 200 м/с2.
3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
Для эффективной классификации тонкодисперс-
ных частиц и преодоления поверхностно-активных
сил необходимо увеличивать влияние инерционных
сил или ускорений, действующих на частицы. Эти
силы должны способствовать разрыву связей, возни-
кающих под действием поверхностно-активных сил
между частицами, поверхностью сита и высвобожде-
нию частиц, застрявших в его ячейках. Учитывая не-
значительную массу мелких и тонких частиц для до-
стижения такого уровня инерционных сил, их ускоре-
ния должны достигать сотен м/с2, что невозможно
реализовать на типовых вибрационных грохотах
(Shevchenko, Shevchenko, Shlyakhova & Lebed’, 2015).
Ускорения до сотен м/с2 на просеивающих по-
верхностях и в разделяемой сыпучей среде достига-
ются на вибрационных поличастотных грохотах. В
элементах конструкции поличастотного грохота при
виброударных режимах динамического нагружения
возбуждаются упругие колебания на различных соб-
ственных частотах распределенной механической
системы, что приводит к резонированию ее различ-
ных элементов и возбуждению, тем самым, полича-
стотных колебаний.
Параметры вибрационного поличастотного гро-
хота определяют эффективность очистки просеива-
ющей поверхности от прилипших, а также застряв-
ших в ее отверстиях частиц, интенсивность их се-
грегации в слое сыпучей среды и количество кон-
тактов частиц с просеивающей поверхностью за
период возбуждения колебаний. Задача выбора па-
раметров колебаний грохота сводится к обеспече-
нию виброударного режима колебаний его рабочего
органа в возможном диапазоне изменения парамет-
ров грохота и массы технологической нагрузки и
достаточном уровне возмущений на частотах, пере-
крывающих диапазон собственных частот колеба-
ний рабочего органа грохота и просеивающей по-
верхности с сыпучей средой. Энергия возмущений
на каждой из собственных частот должна быть до-
статочна для возбуждения значимых колебаний
рабочего органа и просеивающей поверхности с
сыпучей средой.
При повышении ускорений колебаний эффек-
тивность очистки, сегрегация и степень обезвожи-
V. Shevchenko, G. Shevchenko, G. Lebed. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(1), 69-76
74
вания частиц на просеивающей поверхности увели-
чиваются. При этом, в связи с повышением импуль-
сов энергий, передаваемых от просеивающей по-
верхности слою разделяемой сыпучей среды, увели-
чивается высота подскока и время полета слоя сре-
ды над поверхностью. Следовательно, уменьшается
количество или вероятность контактов частиц с
просеивающей поверхностью, что приводит к сни-
жению эффективности классификации. Поэтому для
каждой сыпучей среды, в зависимости от ее физико-
механических свойств, существуют оптимальные
параметры колебаний вибрационного поличастот-
ного грохота, определяющие эффективную класси-
фикацию и обезвоживание тонкодисперсных сред.
При “сухой” классификации уровень ускорений
определяет эффективность очищения поверхностей
от частиц, которые прилипли к поверхности и ча-
стиц, застрявщих в ее отверстиях, интенсивность
сегрегации частиц в слое сыпучей среды на поверх-
ности и вероятность контакта частиц с поверхно-
стью. Эффективность очищения поверхностей и
интенсивность сегрегации повышаются при увели-
чении уровня ускорений. В то же время, для каждой
сыпучей среды в зависимости от ее физико-
механических свойств существует граничный уро-
вень ускорений, который определяет наиболее эф-
фективный режим классификации.
При “мокрой” классификации тонкодисперсных
отходов обогащения урановых руд из пульп и их
обезвоживании, эффективность процессов зависит от
уровня ускорений просеивающих поверхностей и
соотношения твердого к жидкости в пульпе. Очевид-
но, что чем меньше содержание твердого в жидком,
тем выше эффективность. “Мокрая” классификация
прекращается при прохождении всей свободной
жидкости совместно с частицами через отверстия
просеивающей поверхности. При этом влажность
тонкодисперсной среды оставшейся на просеиваю-
щей поверхности зависит от внешней (поверхност-
ной) влаги, которая покрывает пленкой поверхность
частиц и жидкости, находящейся в порах и трещинах
частиц, а также химически связанной жидкости. В
этом случае уровень ускорений определяет эффек-
тивность очищения поверхностей от частиц и сте-
пень их обезвоживания.
Результаты исследований показывают, что в
виброударных режимах колебаний рабочего органа
грохота при увеличении ускорений степень обезво-
живания материалов уменьшается незначительно.
Это свидетельствует о том, что для удаления поверх-
ностной влаги с частиц уровень их ускорений должен
быть существенно выше уровня достигаемых уско-
рений рабочего органа поличастотного грохота. По-
этому, при “мокрой” классификации допустимый
уровень ускорений рабочего органа определяется
допустимым уровнем нагружения его металлокон-
струкции, которая является наиболее нагруженным
элементом грохота.
Следовательно, при “сухой” классификации уро-
вень ускорений рабочего органа грохота, просеива-
ющих поверхностей и тонкодисперсной среды на
поверхности должен быть ограничен, и не превышать
уровня, который обеспечивает эффективное очище-
ние просеивающих поверхностей от частиц, прилип-
ших к поверхности и застрявших в ее отверстиях.
При этом обеспечивается максимальная вероятность
контакта частиц с просеивающей поверхностью, а,
следовательно, увеличение эффективности класси-
фикации. При “мокрой” классификации максималь-
ный уровень ускорений ограничивается допустимым
уровнем динамического нагружения металлокон-
струкции рабочего органа грохота.
При классификации сыпучих материалов по круп-
ности на ситовых поверхностях вибрационных грохо-
тов существенное влияние на эффективность оказы-
вают их физико-механические свойства, в частности,
влажность материала, его гранулометрический состав,
наличие комкующих примесей (например, глины),
крупность разделения и другие факторы. Влияние
влажности в основном определяется содержанием
внешней (поверхностной) влаги, покрывающей плен-
кой поверхность частиц материала. Вода, находящая-
ся в порах и трещинах частиц, а также химически
связанная, на процесс классификации влияние не
оказывает (Andreev, Perov & Zverevich, 1980).
Влияние этих факторов усиливается с увеличени-
ем содержания мелких (тонких) частиц в материале и
уменьшением крупности разделения. Мелкие классы
имеют наибольшую поверхностную влажность
вследствие их большой свободной удельной поверх-
ности. Поверхностная влага вызывает слипание мел-
ких частиц между собой, прилипание их к крупным
кускам и замазывание отверстий сит вязким материа-
лом. Кроме того, вода смачивает проволоки сита и
может под действием сил поверхностного натяжения
образовывать пленки, затягивающие отверстия
(Eliseev, Lutsenko & Anfimova, 2008; Sergeev, Bukin &
Solomichev, 1999).
При наличии в материале глинистых примесей,
классификация, даже при незначительной влажно-
сти, затрудняется. Глинистые примеси образуют
комки (агрегаты), уносящие мелкие частицы в над-
решетный продукт, при этом глина быстро залепля-
ет отверстия сита.
Все эти факторы препятствуют разделению мате-
риала по крупности на сите и затрудняют прохожде-
ние мелких частиц через отверстия, в результате чего
они остаются в надрешетном продукте.
В результате выполненных исследований уста-
новлено, что при повышении сил сцепления между
тонкодисперсными частицами за счет уменьшения их
крупности и повышения влажности до 10% уровень
ускорений рабочего органа вибрационного полича-
стотного грохота необходимо увеличивать и для
тонкодисперсных сред с крупностью частиц не менее
20 мкм, моделирующие отходы урановых руд, уско-
рения, обеспечивающие эффективную классифика-
цию частиц не превышают 450 – 500 м/с2.
Полученные результаты положены в основу ре-
сурсосберегающей технологии, тонкой классифика-
ции и обезвоживания отходов урановых руд с приме-
нением вибрационных поличастотных грохотов.
V. Shevchenko, G. Shevchenko, G. Lebed. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(1), 69-76
75
Включение в технологические схемы переработки
и обогащения урановых руд высокоэффективного
классификационного оборудования для разделения и
выделения тонких фракций частиц позволяет:
– уменьшить количество переизмельченного ма-
териала в замкнутых циклах измельчения и энерго-
потребление;
– повысить производительность технологической
линии измельчения за счет более эффективного ис-
пользования мощности шаровых мельниц;
– уменьшить потери урана в жидких шламовых
отходах;
– выделять из оборотной воды, хвостов и обезво-
живать частицы руды для их использования или за-
хоронения в руднике или хранения в иммобилизо-
ванном состоянии;
– уменьшить количество шламовых отходов в
хвостах обогащения;
– улучшить экологию в районе хвостохранилищ.
Кроме того, создание такого оборудования позво-
ляет осуществлять переработку существующих на
поверхности хвостохранилищ, с захоронением выде-
ленных твердых частиц в руднике или в специальных
закрытых хранилищах.
REFERENCES
Andreev, S., Perov, V., & Zverevich, V. (1980). Droblenie,
izmelchenie i grohochenie poleznyih iskopaemyih. 415.
Bulat, A., Shevchenko, G., Shevchenko, V., & Shlyakhova, M.
(2014). Vibratsionnyie polichastotnyie grohotyi v
tehnologiyah pererabotki tonkih fraktsiy mineralnogo
syirya. Scientific and technical support for mining produc-
tion: D.A. Kunaev IGD, (86), 112-118.
Gusev, U., Berezikov, E., Krupnik, L., Shaposhnik, N., &
Shaposhnik, S. (2008). Resursosberegayuschie tehnologii
dobyichi rudyi na Maleevskom rudnike Zyiryanovskogo
GOKa. Mining Journal, (11), 20-22.
Eliseev, V., Lutsenko, V., & Anfimova, N. (2008). Influence of
roughness on fluid flow in capillaries. Geotechnical Me-
chanics, (74), 55-61.
Lyashenko, V., & Dyadechkin, N. (2011). Sovershenstvovanie
tehnologii zakladochnyih rabot pri podzemnoy razrabotke
uranovyih mestorozhdeniy. Mining Journal, (2), 9-17.
Sergeev, P., Bukin, S., & Solomichev, N. (1999). Vliyanie na
protsess grohocheniya strukturno-mehanicheskih svoystv
zernistyih materialov. Scientific works of DonNTU, (7),
204-209.
Shevchenko, G., Shevchenko, V., & Bobylev, A. (2013). Vi-
bratsionnyie grohotyi s polichastotnyimi kolebaniyami pro-
seivayuschih poverhnostey dlya tonkogo razdeleniya. Coal
of Ukraine, 2(674), 23-27.
Shevchenko, G., Shevchenko, V., Shlyakhova, M., & Lebed’,
G. (2015). Rezonansyi vibroudarnyih sistem. Geotechnical
Mechanics, (121), 28-38.
ABSTRACT (IN RUSSIAN)
Цель. Разработка рекомендаций по созданию и применению ресурсосберегающей технологии, средств тон-
кой классификации и обезвоживания отходов урановых руд для вовлечения их в переработку, что имеет важное
значение для уранодобывающей отрасли.
Методика. Методы исследований – теоретические и экспериментальные с анализом нелинейных упругоде-
формированных динамических систем с односторонними упругими связями с использованием современных
вычислительных комплексов и измерительной аппаратуры.
Результаты. Обоснована эффективность вибрационной классификации и обезвоживания тонкодисперсных
фракций минерального сырья на просеивающей поверхности с поличастотным возбуждением. Установлен по-
рядок собственных частот колебаний связанных частиц при действии на них капиллярных сил адгезии. Уста-
новлены параметры вибрации для эффективной классификации и обезвоживания тонких фракций минерально-
го сырья. Определено влияние параметров поличастотного нагружения на процессы тонкой классификации и
обезвоживания сыпучих сред.
Научная новизна. Установлено, что при повышении сил сцепления между тонкодисперсными частицами за
счет уменьшения их крупности и повышения влажности до 1% уровень ускорений рабочего органа вибрацион-
ного поличастотного грохота необходимо увеличивать и для тонкодисперсных сред с крупностью частиц не
менее 20 мкм, ускорения, обеспечивающие эффективную классификацию частиц, не превышают 450 – 500 м/с2.
Практическая значимость. Полученные результаты положены в основу ресурсосберегающей технологии,
тонкой классификации и обезвоживания отходов урановых руд с применением вибрационных поличастотных
грохотов.
Ключевые слова: урановые руды, тонкая классификация по крупности и обезвоживание отходов, ресурсо-
сберегающие технологии и средства, методические рекомендации
ABSTRACT (IN UKRAINIAN)
Мета. Розробка рекомендацій зі створення та застосування ресурсозберігаючої технології, засобів тонкої
класифікації та зневоднювання відходів уранових руд для залучення їх у переробку, що має важливе значення
для уранодобувної галузі.
Методика. Методи досліджень – теоретичні та експериментальні з аналізом нелінійних пружньодеформо-
ваних динамічних систем з однобічними пружними зв’язками з використанням сучасних обчислювальних ком-
плексів і вимірювальної апаратури.
Результати. Обґрунтовано ефективність вібраційної класифікації та зневоднювання тонкодисперсних фрак-
цій мінеральної сировини на поверхні, що просіває, з полічастотним збудженням. Установлено порядок влас-
них частот коливань зв’язаних часток при дії на них капілярних сил адгезії. Установлено параметри вібрації для
ефективної класифікації та зневоднювання тонких фракцій мінеральної сировини. Визначено вплив параметрів
полічастотного навантаження на процеси тонкої класифікації і зневоднювання сипучих середовищ.
V. Shevchenko, G. Shevchenko, G. Lebed. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(1), 69-76
76
Наукова новизна. Установлено, що при підвищенні сил зчеплення між тонкодисперсними частками за ра-
хунок зменшення їх крупності та підвищення вологості до 10% рівень прискорень робочого органа вібраційно-
го полічастотного грохота необхідно збільшувати і для тонкодисперсних середовищ із крупністью часток не
менш 20 мкм, прискорення, що забезпечують ефективну класифікацію часток, не перевищують 450 – 500 м/с2.
Практична значимість. Отримані результати покладені в основу ресурсозберігаючої технології, тонкої
класифікації і зневоднювання відходів уранових руд із застосуванням вібраційних полічастотних грохотів.
Ключові слова: уранові руди, тонка класифікація по крупності та зневоднювання відходів, ресурсозберігаю-
чі технології та засоби, методичні рекомендації
ARTICLE INFO
Received: 15 December 2015
Accepted: 21 January 2016
Available online: 30 March 2016
ABOUT AUTHORS
Volodymyr Shevchenko, Doctor of Technical Sciences, Senior Researcher, Scientific Secretary of the Institute,
M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Sciences of Ukraine,
2a Simferopolska St, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49005. E-mail: V.Shevchenko@nas.gov.ua
Georgiy Shevchenko, Doctor of Technical Sciences, Senior Researcher, Head of laboratory of Vibratory processing of
mineral raw materials, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Sciences of
Ukraine, 2a Simferopolska St, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49005. E-mail: gashevchenko@ua.fm
Gennadii Lebed, Senior Design Engineer, M.S. Poliakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Acad-
emy of Sciences of Ukraine (IGTM, NASU), 2a Simferopolska St, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49005. E-mail:
V.Shevchenko@nas.gov.ua
|