Моделирование движения частиц в рабочей зоне крутонаклонного концентратора

Рассмотрено моделирование процессов гравитационного обогащения полезных ископаемых, в частности крутонаклонного концентратора, созданного в ИГДС СО РАН. Представлены результаты исследования движения частиц по наклонной плоскости под действием потока воды. Целью настоящей работы является разработка математических моделей, позволяющих определить вероятное местонахождение частиц полезной фракции в зависимости от определенных параметров устройства. При определении вероятности положения частицы используется метод ансамблей Гиббса. При стационарных процессах концентрация точек этого множества, согласно методу Гиббса, представляет собой распределение вероятности местонахождения частицы в рассматриваемом пространстве. Для подтверждения математической модели была разработана установка, в экспериментах применялись маркеры, их количество в ячейках позволяет оценить распределение частиц в зависимости от скорости потока воды и угла наклона рабочей поверхности. На основе разработанной математической модели рассчитано вероятное распределение частиц вдоль нижней грани рабочей поверхности устройства. Сравнение и анализ полученных теоретических и экспериментальных результатов показали хорошую корреляцию полученных данных. При оптимизации параметров концентратора будут применены результаты моделирования движения частиц.

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.

Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ ЕГИСУ НИОКТР № АААА-А21-121012090008-4.

Матвеев Игорь Андреевич¹ — инженер,
Яковлев Борис Васильевич — д-р физ.-мат. наук, профессор, Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова, Физико-технический институт, e-mail: b-yakovlev@mail.ru,
Еремеева Наталья Георгиевна — научный сотрудник, e-mail: danng1@mail.ru,
¹ Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского СО РАН.

Еремеева Н.Г., e-mail: danng1@mail.ru.

1. Серый Р. С., Таганов В. В., Гевало К. В. Снижение потерь драгоценных металлов на промывочных приборах за счет оптимизации работы шлюзов мелкого накопления // Горный журнал. — 2018. — № 10. — С. 49—52. DOI 10.17580/gzh.2018.10.09.

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

3. Очосов О. Ю., Матвеев А. И. Повышение эффективности разделения минеральных частиц под действием центробежных сил за счет использования направленных вибрационных колебаний // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2016. — № 10. — С. 259—265.

4. Oparin V. N., Smolyanitsky B. N., Sekisov A. G., Trubachev A. I., Salikhov V. S., Zykov N. V. Promising mining technologies for gold placers in Transbaikalia // Journal of Mining Science. 2017, vol. 53, no. 3, рр. 489—496.

5. Kökkılıç O., Langlois R., Kristian E. A design of experiments investigation into dry separation using a Knelson Concentrator // Minerals Engineering. 2015, vol. 72. рр. 73–86.

6. Луняшин П. Д. Проблемы российских россыпей и пути их решения // Золото и технологии. — 2018. — № 2. — С. 60—65.

7. Филиппов В. Е., Еремеева Н. Г., Слепцова Е. С., Саломатова С. И. Патент РФ № 2001101048/03, 10 01.2003 Крутонаклонный концентратор. 2003.

8. Матвеев И. А., Еремеева Н. Г., Матвеев А. И., Монастырев А. М. Концентратор для обогащения мелкого золота // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2016. — № 12. — С. 61–68.

9. Das S. K., Godivalla K. M., Panda L., Bhattacharya K. K., Singh R., Mehrotra S. P. Mathematical modeling of separation characteristics of coal-washing spiral // International Journal of Mineral Processing. 2007, vol. 84, рр. 118–132.

10. Германюк Г. Ю. Математическое моделирование движения ансамбля частиц с использованием канонического метода интегрирования: Дис. канд. физ.-мат. наук. — Ижевск, ИжГТУ, 2010. — 143 с.

11. Krylatova S. R., Matveev A. I., Lebedev I. F., Yakovlev B. V. Determination of probability of position of particle on working surface of spiral pneumoseparator by methods of mathematical modeling // AIP Conference Proceedings. 2017, vol. 1907, article 030032. DOI: 10.1063/1.5012654.

12. Matveev I. A., Eremeeva N. G., Stepanova S. D., Yakovlev B. V. Features of hydraulic size of plane particle // AIP Conference Proceedings. 2018, vol. 2041, article 050012. DOI: 10.1063/1.5079381.

13. Францкевич В. С., Дорогокупец А. С. Компьютерное моделирование процессов сепарации измельченных материалов // Труды БГТУ. — 2011. — № 3. — С. 145–148.

14. Крылатова С. Р., Матвеев А. И., Лебедев И. Ф., Яковлев Б. В. Моделирование движения частицы в винтовом пневмосепараторе статистическими методами // Математические заметки СВФУ. — 2018. — Т. 25. — № 1. — С. 90–97.

15. Матвеев А. И., Филиппов В. Е., Федоров Ф. М., Григорьев А. Н., Яковлев В. Б., Еремеева Н. Г., Слепцова Е. С., Гладышев А. М., Винокуров В. П. Патент РФ № 2167005. 20.05.2001. Пневмосепаратор. 2001. Бюл. № 14. Ч. 2.

16. Гиббс Дж. В. Основные принципы статистической механики. — М.; Л.: Гостехиздат, 1946. — 204 с.