Методическое и технологическое обеспечение имитационной модели дезинтеграции минералов

Представлен этап исследований, направленных на разработку имитационной модели дезинтеграции минералов. Работы выполнялись на пробах железистых кварцитов, перерабатываемых на Стойленском ГОКе. В основе работы лежит алгоритм имитационного моделирования дезинтеграции минералов в процессах сокращения крупности минеральных частиц, позволяющий учитывать зависимость результата дезинтеграции от затраченной на нее энергии путем оценки влияния таких параметров как мощность оборудования, индекс работы Бонда, производительность. На текущем этапе рассмотрен подход к обеспечению имитационной модели дезинтеграции минералов базовой информацией, включающей дискретное распределение выходов узких минеральных фракций в питании сокращения крупности минеральных частиц, заданное в координатах классов крупности и классов содержания в них полезного минерала. Подход потребовал разработки прототипов оборудования для фракционирования минеральных частиц отдельных классов крупности, что позволило исключить применение в опытах тяжелых жидкостей и уменьшить время опытов. Для обработки результатов опытов по фракционированию предложен метод выявления непрерывных функций распределения выходов классов содержания с оценкой коэффициента детерминации в точках соответствующих дискретных распределений, что позволило для всего диапазона крупности установить единые границы классов содержания и представить вещественный состав питания сокращения крупности в виде прямоугольной матрицы выходов узких минеральных фракций.

Ключевые слова: сокращение крупности минеральных частиц, дезинтеграция минералов, имитационное моделирование, фракционирование минералов, узкая минеральная фракция, класс крупности минеральных частиц, класс содержания полезного минерала, распределение полезного минерала, вещественный состав рудной массы.

Как процитировать:

Никитин Р. М., Опалев А. С., Бирюков В. В., Китаева А. С., Компанченко А. А. Методическое и технологическое обеспечение имитационной модели дезинтеграции минералов // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 12-1. – С. 63–77. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_121_0_63.

Благодарности:

Информация об авторах:

Никитин Роман Михайлович¹— канд. техн. наук, старший научный сотрудник, e-mail: remnik@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0002-9692-0383,
Опалев Александр Сергеевич¹— канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, e-mail: a.opalev@ksc.ru, ORCID ID: 0000-0001-5120-7595,
Бирюков Валерий Валентинович — доцент, Филиал Мурманского арктического государственного университета в г. Апатиты, e-mail: birukovval@rambler.ru, ORCID ID: 0000-0002-0495-2928,
Китаева Анна Сергеевна¹ — младший научный сотрудник, e-mail: 1990nuta2008@rambler.ru, ORCID ID: 0000-0002-8766-3119,
Компанченко Алёна Аркадьевна — канд. геол.-минерал. наук, научный сотрудник, Геологический институт КНЦ РАН, e-mail: komp-alena@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0003-1240-7898,
¹ Горный институт Кольского научного центра РАН.

 

Контактное лицо:

Никитин Р.М., e-mail: remnik@yandex.ru.

Список литературы:

1. Gay S. L. A liberation model for comminution based on probability theory // Minerals Engineering. 2004, vol. 17, no. 4, pp. 525—534. DOI: 10.1016/j.mineng.2013.11.012.

2. Leißner T., Mütze T., Bachmann K., Rode S., Gutzmer J., Peuker U. A. Evaluation of mineral processing by assessment of liberation and upgrading // Minerals Engineering. 2013, vol. 53, pp. 171—173. DOI: 10.1016/j.mineng.2013.07.018.

3. Cisternas L. A., Lucay F. A., Botero Y. L. Trends in modeling, design, and optimization of multiphase systems in minerals processing // Minerals. 2020, vol. 10, no. 1. DOI: 10.3390/ min10010022.

4. Guntoro P. I., Ghorbani Y., Rosenkranz J. 3D ore characterization as a paradigm shift for process design and simulation in mineral processing // Berg Huettenmaenn Monatsh. 2021, vol. 166, no. 8, pp. 384—389. DOI: 10.1007/s00501-021-01135-w.

5. Petrakis E., Komnitsas K. Improved modeling of the grinding process through the combined use of matrix and population balance models // Minerals. 2017, vol. 7, no. 67. DOI: 10.3390/min7050067.

6. Rashidi S., Rajamami R. K., Fuerstenau D. W. A review of the modeling of high pressure grinding rolls // KONA Powder and Particle Journal. 2017, vol. 34, pp. 125—140. DOI: 10.14356/kona.2017017.

7. Conger W., McIvor R. E., Weldum T. P. Ball mill media optimization through functional performance modeling // Mining Engineering. 2018, vol. 70, no. 11, pp. 28—38.

8. Ksenofontov B., Titov K., Firsova A. Jordan-Gauss successive elimination method in solution of pneumohydraulic flotation water purification problems // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019, vol. 492, no. 1, article 012009. DOI: 10.1088/1757-899X/492/1/012009.

9. Ksenofontov B. S., Titov K. V. Flotation simulation model // AIP Conference Proceedings. 2019, vol. 2195, no. 1, article 020039. DOI: 10.1063/1.5140139.

10. Ksenofontov B. S. Flotation multistage and generalized models of the process harvesters of ksenofontov type and for special purpose. Academus Publishing, London, 2021. 299 p.

11. Nikolaeva N. V., Aleksandrova T. N., Elbendari A. M. Ore strength property evaluation in the design of ore preparation cycles / Geomechanics and Geodynamics of Rock Masses. 2018, vol. 1–2. Taylor & Francis Group, London, UK, pp. 333—338.

12. Nikolaeva N. V., Romashev A. O., Aleksandrova T. N. Degree evaluation of grinding on fractional composition at destruction of polymineral raw materials / 29th International Mineral Processing Congress, IMPC 2018. Canada, 2019, pp. 474—480.

13. Aleksandrova T., Nikolaeva N., Afanasova A., Romashev A., Kuznetsov V. Selective disintegration justification based on the mineralogical and technological features of the polymetallic ores // Minerals. 2021, vol. 11, no. 8. DOI: 10.3390/min11080851.

14. Вайсберг Л. А., Демидов И. В., Иванов К. С. Механика сыпучих сред при вибрационных воздействиях: методы описания и математического моделирования // Обогащение руд. — 2015. — № 4. — С. 21—31. DOI: 10.17580/or.2015.04.05.

15. Белоглазов И. И., Степанян А. С., Феоктистов А. Ю., Юсупов Г. А. Моделирование процесса дезинтеграции в щековой дробилке со сложным качанием щек // Обогащение руд. — 2018. — № 2. — С. 3—8. DOI: 10.17580/or.2018.02.01.

16. Юшин Т. И., Чантури Е. Л., Думо А. М., Мяско А. В. Современные тенденции в развитии технологий переработки железных руд // Горный журнал. — 2021. — № 11. — С. 75—83. DOI: 10.17580/gzh.2021.11.10.

17. Эрдэнэзул Жаргалсайхан, Морозов В. В. Оптимизация крупности измельчения медно-молибденовых руд с использованием модель-ориентированных критериев // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2018. — № 8. — С. 176—183. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-8-0-176-183.

18. Мелехина К. А., Ананьев П. П., Плотникова А. В., Тимофеев А. С., Шестак С. А. Моделирование и оптимизация процесса рудоподготовки комплексных руд при их дезинтеграции в мельнице самоизмельчения // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 10. — С. 95—105. DOI: 10.25018/0236_1493_2020_10_0_105.

19. Матвеев И. А., Яковлев Б. В., Еремеева Н. Г. Моделирование движения частиц в рабочей зоне крутонаклонного концентратора // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 7. — С. 146—153. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_7_0_146.

20. Никитин Р. М., Лукичев С. В., Опалев А. С., Бирюков В. В. Имитационное моделирование сегмента секции обогащения железистых кварцитов // Обогащение руд. — 2022. — № 4. — С. 13—19. DOI: 10.17580/or.2022.04.03.

21. Опалев А. С., Бирюков В. В., Щербаков А. В. Стадиальное выделение магнетитового концентрата при разработке энергоресурсосберегающей технологии обогащения железистых кварцитов на ОАО «ОЛКОН» // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2015. — № 11. — С. 60—62.

22. Лукичев С. В., Никитин Р. М., Бирюков В. В. Имитационная модель сокращения крупности минеральных частиц // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № S37. — С. 514—522. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-11-37-514-522.

23. Никитин Р. М., Бирюков В. В., Каменева Ю. С., Вишнякова И. Н. Применение имитационной модели сокращения крупности минеральных частиц при моделировании процессов дробления и измельчения // Обогащение руд. — 2020. — № 2. — С. 3—8. DOI: 10.17580/or.2020.02.01.

24. King R. P. Modeling and simulation of mineral processing systems. Department of Metallurgical Engineering University of Utah, USA. 2001. 403 p.