Статья
Название статьи Эффективный способ утилизации мелкодисперсных техногенных отходов горно-металлургического производства
Авторы Макаров В.Н.
Угольников А.В.
Макаров Н.В.
Лифанов А.В.
Библиографическое описание статьи
Категория
УДК 622.23.05
DOI 10.21209/2227-9245-2020-26-2-40-49
Тип статьи Научная
Аннотация Эффективность утилизации техногенных минеральных образований (ТМО) ограничена высокими требованиями к фракционному составу, медианным размерам и дисперсности их частиц. Существенными факторами, сдерживающими внедрение эффективности утилизации мелкодисперсных ТМО, являются не совершенство техники и технологии и отсутствие должной классификации. Жесткие требования стратификации по дисперсии медианных размеров улавливаемых наночастиц сыпучего материала ТМО обусловлены необходимостью поиска способов и технических средств их реализации, которые в условиях вероятностного распределения физико-механических, геометрических, кинематических параметров наночастиц будут эффективными. Для обеспечения качественного сырья в производстве материалов с уникальными свойствами необходима технология, в которой управляющее внешнее воздействие на процесс классификации по дисперсии медианного размера будет автомодельно, т. е. независимо от вероятностных характеристик физико-механических свойств ТМО. Создание эффективного способа и технологии гидровихревой классификации в кипящем слое наночастиц ТМО и разработка математического аппарата для расчета его геометрических и энергетических характеристик основаны на гипотезе о том, что в диапазоне кинетической энергии поступательного движения капли жидкости, обеспечивающей полное поглощение наночастиц с максимальным диаметром их гидрофобности инерционные силы движения наночастиц в плоскости кипящего слоя на порядок больше инерционных сил в направлении его движения. При этом минимальный диаметр полностью поглощаемых наночастиц зависит лишь от величины угловой скорости вращения капли жидкости. Построена математическая модель гидровихревой стратификации микро- и наночастиц ТМО для определения оптимальных геометрических параметров и энергетических характеристик гидровихревого стратификатора Вентури, его аэратора, положения приемных бункеров. Получены уравнения движения капли жидкости в условиях неустановившегося гидродинамического инерционного надстоксовского движения в процессе стратификации в функции критерииев Эйлера и Рейнольдаса. Подтверждена зависимость диаметра полностью поглощаемых частиц компонентов сыпучих ТМО от угловой скорости вращения капель жидкости в процессе гидровихревой классификации. Установлена зависимость времени релаксации капель жидкости с интегрированными в них микро- и наночастицами ТМО в процессе гидровихревой классификации от их медианного размера. Получено уравнение для расчета геометрических параметров стратификатора Вентури от потребной производительности и энергетических характеристик гидровихревого аэратора. Проведены испытания опытно-промышленного образца гидровихревого стратификатора Вентури ГСВ-350
Ключевые слова утилизация; стратификация; классификация; гидровихревая гетерокоагуляция; труба Вентури; критерии Рейнольда и Эйлера; мелкодисперсные техногенные отходы; горно-металлургическое производство; минеральные образования; мелкодисперсные ТМО
Информация о статье Макаров В. Н., Угольников А. В., Макаров Н. В., Лифанов А. В. Эффективный способ утилизации мелкодисперсных техногенных отходов горно-металлургического производства // Вестник Забайкальского государственного университета. 2020. Т. 26, № 2. С. 40–49. DOI: 10.21209/2227-9245-2020-26-2-40-49.
Список литературы 1. Гордеев Ю. И., Абкарян А. К., Зеер Г. М., Лепешев А. А. Влияние добавок легирующих керамических наночастиц на структурные параметры и свойства твердых сплавов // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М. Ф. Решетнева. 2013. № 3. С. 174–181. 2. Косарев Н. П., Макаров В. Н., Макаров Н. В., Угольников А. В., Лифанов А. В. Эффективная локализация взрывов угольной пыли с использованием гидровихревой коагуляции // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. 2018. Т. 18, № 2. С. 178–189. 3. Макаров В. Н., Макаров Н. В., Потапов В. В., Горшкова Э. М. Перспективный способ повышения эффективности высоконапорного гидрообеспыливания // Вестник Забайкальского государственного университета. 2018. Т. 24, № 5. С. 13–20. 4. Фролов А. В., Телегин В. А., Сечкарев Ю. А. Основы гидрообеспыливания // Безопасность жизнедеятельности. 2007. № 10. С. 1–24. 5. Фукс Н. А. Механика аэрозолей. М.: АН СССР, 1955. 352 с. 6. Ханамирова А. А., Апресян Л. П., Адимосян А. Р. Получение малощелочного высокодисперсного корунда из глиноземной пыли. Ереван: Химический журнал Армении. 2008. Т. 61, № 1. С. 37–44. 7. Alymenko N. I., Kamenskikh А. А., Nikolaev A. V., Petrov A. I. Numerical modeling of heat and mass transfer during hot and cool air mixing in a supply shaft in underground mine // Eurasian mining. 2016. No. 2. P. 45–47. 8. Davydov S. Ya., Apakashev R. A., Korukov V. N. Capturing Nanoparticles in Alumina Production // Refractories and Industrial Ceramics. 2016. Vol. 57, No. 1. Р. 9–12. 9. Davydov S. Ya., Apakashev R. A., Korukov V. N. Utilization of alumina calcining furnace dust containing nanoparticles // Refractories and Industrial Ceramics. 2014. Vol. 55, No. 4. Р. 291–294. 10. Korshunov G. I., Kovshov S. V., Safina A. M. Dust control methods in open-pit mining. Current state of physical & chemical research // Ecology, Environment and Conservation. 2017. Vol. 23, No. 2. P. 883–889. 11. Lyashenko V. I., Gurin A. a., Topolniy F. F., Taran N. A. Justification of environmental technologies and means for dust control of tailing dumps surfaces of hydrometallurgical production and concentrating plants // Metallurgical and mining industry. 2017. No. 4. Р. 8–17. 12. Makarov V. N., Davydov S. Ya. Theoretical basis for increasing ventilation efficiency in technological processes at industrial enterprises // Refractories and Industrial Ceramics. 2015. Vol. 56, No. 1. P. 103–106. 13. Nikulin A., Kovshov S., Mrachkova E. Recycling of liquid and solid waste into fuel pellets and briquettes // Production Management and Engineering Sciences: collection of articles of the International conference ESPM 2015. 2016. P. 223–228. 14. Wu D., Yin K., Yin Q., Zhang X., Cheng J., Ge D., Zhang P. Reverse circulation drilling method based on a supersonic nozzle for dust control // Applied sciences (Switzerland). 2017. Vol. 7, No. 1. P. 5–20.
Полный текст статьиЭффективный способ утилизации мелкодисперсных техногенных отходов горно-металлургического производства