Совершенствование центробежной сепарации на основе пневматической турбулизации пристеночного слоя конуса сепаратора

Использование центробежных сепараторов широко распространено при переработке руд и техногенного сырья, имеющих в своем составе тонкие частицы благородных металлов повышенной плотности. Центробежные сепараторы обеспечивают высокие показатели разделения частиц различной плотности при переработке полезных ископаемых по сравнению с другими методами переработки. При использовании центробежных сепараторов в промышленности не всегда удается достичь требуемых результатов по конечным продуктам центробежной сепарации. Множество параметров, характерных для центробежных сепараторов, создают проблемы при определении оптимального режима работы аппарата. Помимо этого, большой расход воды негативно сказывается на эксплуатационных и экологических затратах при переработке материала. В связи с этим требуется детальное изучение процесса сегрегации материала в пристеночном слое конуса центробежного сепаратора. Использование сжатого воздуха в центробежных сепараторах для турбулизации пристеночного слоя изнутри конуса отличается по своему принципу действия от использования воды. При использовании воздуха для турбулизации пристеночного слоя уменьшается сопротивление движению минеральных частиц по сравнению с водой, что в свою очередь ведет к повышению показателей центробежной сепарации. Использование сжатого воздуха для турбулизации пристеночного слоя конуса сепаратора позволяет реализовывать циркуляционно-накопительную технологию переработки минерального и техногенного сырья с целью увеличения извлечения тонкодисперсных частиц повышенной плотности.

Пеньков П. М., Морозов Ю. П., Хамидулин И. Х. Совершенствование центробежной сепарации на основе пневматической турбулизации пристеночного слоя конуса сепаратора // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 12−1. — С. 120—133. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_121_0_120.

Пеньков Павел Михайлович — инженер-исследователь, ФГБОУ ВО «Уральский государственный горный университет», Россия, 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30; е-mail: Pavel.Penkov@m.ursmu.ru, ORCID ID: 0000-0001-9531-1896;
Морозов Юрий Петрович — доктор тех. наук, профессор, ФГБОУ ВО «Уральский государственный горный университет», Россия, 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30, e-mail: tails2002@inbox.ru,, ORCID ID: 0000-0003-0554-5176;
Хамидулин Иршат Халилович — кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВО «Уральский государственный горный университет»; Россия, 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30. gmf.opi@ursmu.ru, ORCID ID: 0000-0002-9018-2922.

Пеньков Павел Михайлович, е-mail: Pavel.Penkov@m.ursmu.ru. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

1. Givemore Sakuhuni, N. Emre Altun, Bern Klein. Modelling of continuous centrifugal gravity concentrators using a hybrid optimization approach based on gold metallurgical data // Minerals Engineering. 2022, vol. 179(12), 107425. DOI: 10.1016/j.mineng.2022.107425.

2. Marion C., Langlois R., Kökkılıç O., Zhou M., Williams H., Awais M., Rowson N. A., Waters K. E.Adesign of experiments investigation into the processing of fine low specific gravity minerals using a laboratory Knelson Concentrator // Minerals Engineering. 2019, vol. 135, pp. 139–155. DOI: 10.1016/j.mineng.2018.08.023.

3. Телков Ш. А., Мотовилов И. Ю., Барменшинова М. Б., Медяник Н. Л., Даруеш Г. С.Обоснование возможности использования гравитационного обогащения свинцово-цинковой руды месторождения Шалкия // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2019. — № 3. — С. 99–105. — DOI: 10.15372/ FTPRPI20190312.

4. Алгебраистова Н. К., Самородский П. Н., Колотушкин Д. М., Прокопьев И. В. Технология извлечения золота из золотосодержащего техногенного сырья // Обогащение руд. — 2018. — № 1(373). — С. 33–37. DOI: 10.17580/or.2018.01.06.

5. Сенченко А. Е., Федотов К. В., Федотов П. К. Бурдонов А. Е. Технологическая оценка обогатимости руды гравитационными методами // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2020. — № 4. — С. 262–280.

6. Суримбаев Б. Н., Каналы Е. С., Болотова Л. С., Шалгымбаев С. Т. Оценка гравитационной обогатимости золотосодержащей руды — GRG // Горные науки и технологии. — 2020. — № 5(2). — С. 92–103. DOI: 10.17073/2500-0632-2020-2-92−103.

7. Пеньков П. М., Морозов Ю. П., Прокопьев С. А. Влияние вязкостного сопротивления на конечные скорости стесненного движения частиц // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 11−1. — С. 119−126. DOI: 10.25018/0236_1 493_2022_111_0_119.

8. Токтар Г., Кауметова Д. С., Койжанова А. К. Исследования обогатимости золотосодержащей руды // Отечественная геология. — 2022. — № 6. — С. 86–94. DOI: 10.47765/0869-7175-2022-10037.

9. Лучко М. С. Применение центробежной отсадочной машины для контрольного обогащения золотосодержащего сырья на ЗИФ // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — 2022. — № 4 (152). — С. 67–75. DOI: 10.26730/1999-4125-2022-4-67−75.

10. Усов Г. А., Фролов С. Г., Тарасов Б. Н. Разработка технологии извлечения россыпного микронного золота с использованием диспергирования глинистой составляющей вмещающих пород // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2019. — № 5. — С. 75–82. DOI: 10.21440/0536-1028-2019-5-75−82.

11. Пилов П. И., Кирнарский А. С. Технологическая однопараметричность как инструмент повышения селективности сепарационных процессов // Обогащение руд. — 2020. — № 2. — С. 21–28. DOI: 10.17580/or.2020.02.04.

12. Морозов Ю. П., Пеньков П. М., Дмитриев В. Т. Исследование способа повышения технологических показателей центробежной сепарации с пневматической турбулизацией // Известия вузов. Горный журнал. — 2020. — № 4. — С. 62–69. DOI: 10.21440/0536-1028-2020-4-62−69.

13. Коновалов В. Е., Семячков А. И., Почечун В. А. Мероприятия по ликвидации негативного влияния техногенных вод горнопромышленной территории на окружающую среду // Современные проблемы водохранилищ и их водосборов: Труды VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Том II. — Пермь: ПГНИУ, 2019. — С. 125–129. DOI: 10.1088/1755−1315/321/1/012053.

14. Макаров А. Б., Талалай А. Г., Гуман О. М., Хасанова Г. Г. Техногенные месторождения и особенности их воздействия на природную окружающую среду // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2022. — № 3. — С. 120–129. DOI: 10.21440/0536-1028-2022-3-120−129.

15. Луканин А. В. Инженерная экология: защита литосферы от твердых промышленных и бытовых отходов: Учебное пособие. — М.: «ИНФРА-М», 2018. — 556 с. DOI: 10.12737/textbook_594ceae2a8e490.61608344.

16. Воробьев М. А., Кашинский О. Н., Лобанов П. Д., Чинак А. В. Формирование мелкодисперсной газовой фазы в восходящем и опускном потоке жидкости // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. — 2012. — № 4. — С. 75–81.

17. Исаев В. И. Аварийное фонтанирование газа через слой жидкости // Альманах мировой науки. — 2015. — № 3−1(3). — С. 81–82.

18. Патент РФ 2006132251/03, 08.09.2006. Куликов Ю. В., Манух Д. Г., Потемкин А. А., Сенченко А. Е., Федотов К. В. Способ центробежной сепарации. 2008. Бюл. № 10

19. Патент РФ 2002126068/03, 02.10.2002. Руднев Б. П., Тарасов А. В., Енбаев И. А., Шамин А. А., Клишин Д. А. Устройство для извлечения благородных металлов. 2003. Бюл. № 16.

20. Морозов Ю. П., Бекчурина Е. А., Пеньков П. М. Особенности пневматической турбулизации пристеночного слоя в центробежном сепараторе // Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья: Материалы XХVII Международной научно-технической конференции, проводимой в рамках XX Уральской горнопромышленной декады, Екатеринбург, 07–08 апреля 2022 года. — Екатеринбург: ИП Русских А. В., 2022. — С. 8–12.

21. Ксенофонтов Б. С. Повышение эффективности струйной аэрации в процессах флотационной очистки сточных вод // Сантехника. — 2020. — № 4. — С. 36–39.

22. Behzad Vaziri Hassas, Sabri Kouachi, Amir Eskanlou. The significance of positive and negative inertial forces in Particle-Bubble interaction and their role in the general flotation kinetics model // Minerals Engineering. 2021, vol. 170(1−4), 107006. DOI: 10.1016/j. mineng.2021.107006.

23. Varney Kromah, Powoe S. B., Khosravi R. Coarse particle separation by fluidized-bed flotation: A comprehensive review // Powder Technology. 2022, vol. 409(9), 117831. DOI: 10.1016/j.powtec.2022.117831.

24. Кондратьев С. А., Мошкин Н. П. Взаимодействие минеральной частицы со свободным пузырьком воздуха в жидкости // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2020. — № 6. — С. 125–135. DOI: 10.15372/FTPRPI20200611.

25. Николаев А. А., Батхуяг А., Горячев Б. Е. Исследование кинетики минерализации пузырька воздуха в суспензии шламовых фракций пирита в динамических условиях // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2018. — № 5. — С. 154–158. DOI: 10.15372/FTPRPI20180515.

26. Тараканов А. Г., Куди А. Н., Пронин В. А., Долгунин В. Н. Влияние параметров потока на эффекты сепарации частиц при быстром сдвиговом течении // Инновационные научные исследования. — 2022. — № 10(22). — С. 14–24. DOI: 10.5281/ zenodo.7236471.

27. Бухоров Ш. Б., Қодиров Х. И., Абдикамалова А. Б., Эшметов И. Д. Значения флотационного процесса, исследование флотационных реагентов и механизмов их действия на поверхности раздела фаз // Universum: Химия и Биология. — 2020. — № 9(75). — С. 45–50.

28. Кондратьев С. А., Коваленко К. А. Определение зависимости крупности флотируемых частиц от их свойств и гидродинамики флотационной камеры // Интерэкспо Гео-Сибирь — 2021. — Т. 2. — № 3. — С. 230–238. DOI: 10.33764/2618−981X-20212-3-230−238.