Document 1005443

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Санкт – Петербургский государственный горный институт
имени Г.В. Плеханова
(технический университет)
УТВЕРЖДАЮ
Проректор СПГГИ (ТУ)
проф. М.А. Иванов
«
»
2010
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
«ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ
ДЕЗИНТЕГРАЦИИ МИНЕРАЛЬНОГО И ТЕХНОГЕННОГО
СЫРЬЯ»
(72 часа)
Санкт-Петербург
2010 г.
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Цель курса - на основе теоретических закономерностей процессов подготовки
сырья к обогащению научить особенностям применения различных аппаратов и машин
для рудоподготовки полезных ископаемых, привить навыки оценки методов и умения
инженерных расчетов аппаратов и схем дробления, измельчения и разделения по
крупности.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате освоения дисциплины
«Энергосберегающие технологии
дезинтеграции минерального и техногенного сырья» слушатель должен:
– иметь представление о современном состоянии циклов рудоподготовки и путях
их развития на ближайшую перспективу; об основных научно-технических проблемах и
тенденциях интенсификации процессов рудоподготовки и перспективных направлениях в
разработке новых машин; о месте процессов дробления, разделения по крупности и
измельчения в общей структуре обогатительного передела и взаимосвязи с другими
методами и процессами обогащения;
– знать физические свойства полезных ископаемых, их структурно-механические
особенности; теоретические основы процессов подготовки сырья к обогащению, аппараты
для дробления, измельчения и разделения по крупности и особенности их эксплуатации;
общие принципы проектирования рудо-подготовительных переделов обогатительных
фабрик;
– уметь производить сравнительную оценку экономической эффективности
применения различных методов рудоподготовки применительно к данному полезному
ископаемому; обрабатывать результаты экспериментов; разрабатывать комплексные
технологические процессы и схемы рудоподготовки
полезных ископаемых,
обеспечивающие безотходные и экологически чистые технологии; выбирать схемы
контроля и автоматизации производственных процессов рудоподготовительных переделов
обогатительных фабрик; проводить измерения параметров технологического процесса и
оборудования; выбирать и рассчитывать необходимое количество оборудования для
реализации технологической схемы рудоподготовки; рассчитывать основные параметры
оборудования для дробления, разделения по крупности и измельчения; выбирать и
определять оптимальные режимы ведения технологического процесса в зависимости от
вещественного состава и гранулометрической характеристики полезного ископаемого;
анализировать устойчивость технологического процесса и качество выпускаемой
обогатительной фабрикой продукции;
– владеть горной и обогатительной терминологией; навыками составления и
отлаживания программ обработки данных на компьютере, использования базы данных для
накопления и переработки производственной и научно-технической информации в
области подготовки руд к обогащению; анализа технико-экономических показателей
работы обогатительной фабрики и разработки мероприятий для улучшения этих
показателей.
3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Вид учебной работы
Всего часов
Общая трудоемкость дисциплины
72
Лекции
50
Практические занятия (ПЗ)
14
Вид учебной работы
Лабораторные занятия (ЛЗ)
Вид итогового контроля
Всего часов
8
зачет
4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
№
пп.
1
2
3
4
Раздел дисциплины
Дробление
Грохочение
Измельчение
Моделирование процессов рудоподготовки
Лекции,
час.
18
12
12
8
ЛР,
час.
4
2
2
-
4.2. Содержание разделов дисциплины
РАЗДЕЛ 1. Дробление.
1.1
Введение.
1.2
Дробление, измельчение и разделение по крупности как основные процессы
рудоподготовительных переделов обогатительных фабрик; их место в общей схеме
обогащения полезных ископаемых. Раскрытие минеральных зерен как основа
успешного обогащения. Задачи и содержание курса, его связь с другими областями
знаний. Физические основы дробления и измельчения. Сущность процессов
дробления и измельчения. Современные представления о процессе разрушения
хрупких тел. Прочность и твердость горных пород. Теория дробления (законы
Риттингера, Кирпичева-Кика, Ребиндера, Бонда) и их взаимная связь. Способы
дробления и измельчения. Дробление крупное, среднее и мелкое. Степень дробления
и измельчения.
1.2
Дробилки. Классификация дробильно-измельчительного оборудования.
Щековые дробилки с простым и сложным качанием щеки; виброщёковые дробилки.
Конусные дробилки для крупного дробления с подвешенным валом и с
гидравлическим регулированием положения дробящего конуса. По всем дробилкам
для крупного дробления: схемы устройства и принцип действия, условия,
определяющие их работу, формулы для определения угла захвата, числа оборотов,
мощности и производительности, предельные степени дробления, типовые
характеристики продуктов дробления; расход энергии и стали на 1 тонну руды,
способы регулирования, требования по обслуживанию машин и технике
безопасности. Выбор типоразмера дробилок крупного дробления для работы в
заданных условиях.
1.3
Конусные дробилки среднего и мелкого дробления. Дробилки с
гидравлической амортизацией
и регулированием разгрузочной щели.
Безэксцентриковые инерционные дробилки. По всем типам дробилок для среднего и
мелкого дробления: схема устройства и принцип действия, область применения,
производительность, число оборотов, степень дробления, типовые характеристики
дробленой руды, расход энергии и стали, способы регулирования. Дробилки
ведущих мировых фирм, - Metso minerals, Sandvik, Fuller и др. Дробилки Hydrocone,
MP-1000, Waterflash и др.
1.4
Дробильные валки, устройство, скорость движения, область применения.
Зависимость диаметра валков от размера дробимых кусков. Теоретическая
производительность, пресс-валковые дробилки (HPGR).
1.5
Работа дробилок среднего и мелкого дробления в замкнутом цикле с
грохотом. Определение циркулирующей нагрузки.
1.6
Машины для среднего и мелкого дробления мягких и хрупких пород.
Зубчатые и валковые дробилки для угля. Молотковые и роторные дробилки и
дезинтеграторы. Схема устройства и принцип действия, степень дробления,
производительность, расход энергии и стали, способы управления. Центробежноударные дробилки с вертикальным валом, - Barmac, Титан-Д и др. Выбор типа и
размеров дробилок для среднего и мелкого дробления для работы в заданных
условиях. Способы автоматического регулирования дробильных агрегатов.
РАЗДЕЛ 2. Грохочение.
2.1
Основы процесса разделения по крупности. Рабочая поверхность грохота:
колосниковые решетки, листовые решета со штампованными отверстиями, решетки
из резины, проволочные сетки, шпальтовые, струнные сита, живое сечение рабочей
поверхности. Гранулометрический состав материала; общее понятие о
седиментационном, микроскопическом и других видов анализов. Размер отдельных
зерен. Ситовый анализ. Стандартные шкалы сит. Характеристики крупности.
Уравнения характеристик крупности. Определение поверхности зерен минерала по
известному уравнению характеристики крупности. Средний диаметр зерен сыпучего
материала.
2.2
Вероятность прохождения зерна сквозь отверстие. Трудные и затрудняющие
зерна. Эффективность грохочения - общая и по отдельным классам крупности.
Влияние гранулометрического состава материала на грохочение, - скорости
движения материала по грохоту, угла наклона и других условий. Зависимость
эффективности грохочения отдельных классов от общей эффективности
гранулометрического состава исходного материала и относительной крупности
классов.
2.3
Виды грохочения по технологическому назначению - самостоятельное,
подготовительное, вспомогательное, избирательное, для обезвоживания и по
условиям работы. Порядок грохочения - от крупного к мелкому, от мелкого к
крупному и комбинированный.
2.4
Грохоты. Общая классификация грохотов. Неподвижные колосниковые
грохоты. грохоты частично подвижные (с движением отдельных частей
просеивающей поверхности). Валковые грохоты. Барабанные вращающиеся
грохоты. Вероятностные, идеальные, Smart – грохоты. Грохоты с мультинаклонной
поверхностью грохочения. По каждому типу грохотов: схема устройства, принцип
действия, размеры, область применения, производительность, показатели работы.
Кинематические классы грохотов. Плоские грохоты с симметричными продольными
колебаниями; принцип действия, режимы работы в зависимости от скорости
вращения вала и эксцентриситета. Условия движения материала по решету.
2.5
Схема
эксцентрикового
(полувибрационного)
грохота
условия
уравновешивания, область применения, показатели работы. Вибрационные
(инерционные) грохоты с круговыми вибрациями, самоцентрирующиеся грохоты.
2.6
Вибрационные грохоты с прямолинейными вибрациями - грохот с
самобалансным вибратором, самосинхронизирующиеся, самобалансные грохоты.
Резонансные грохоты, электровибрационные. Гидравлические грохоты. По каждому
типу грохотов - схема устройства, принцип действия, динамика, область
применения, показатели работы. Условия, влияющие на производительность и
эффективность работы вибрационных грохотов. Способы крепления и очистка сит.
Грохота ведущих мировых производителей.
2.7
Процессы и аппараты для классификации частиц по крупности.
РАЗДЕЛ 3. Измельчение.
3.1
Измельчительное оборудование. Типы мельниц и классификаторов.
Принцип действия. Мельницы с центральной и периферической разгрузкой,
мельницы с разгрузкой через решетку. Стержневые мельницы.
Мельницы
самоизмельчения “Каскад” и сухого самоизмельчения “Аэрофол”, рудногалечные.
мельницы. Аэродинамические мельницы. Питатели, футеровки и привод мельницы.
Схема устройства и принцип действия центробежных и вибрационных мельниц.
3.2
Механика измельчающей среды барабанных мельниц. Скоростные режимы каскадный, водопадный, сверхкритический. угол отрыва шаров. Критическая
скорость вращения мельниц. Уравнения круговой и параболической траектории
движения шаров в мельнице. Координаты характерных точек параболической
траектории. Оборачиваемость шаров в мельнице.
3.3
Эксплуатация барабанных мельниц. Степень заполнения объема мельниц
дробящей средой. Насыпной вес шаров, стержней, дробящей гальки в мельнице.
Нагрузка дробящей среды. Мощность, потребляемая мельницей при каскадном и
водопадном режимах работы. Опытные закономерности износа шаров в мельнице.
Уравнения гранулометрических характеристик шаров в мельнице при регулярном
питании шарами одного размера. Рационированная загрузка шаров. Расход шаров и
стержней на 1 кВтч энергии.
3.4
Открытый и замкнутый циклы измельчения. Стадиальное измельчение.
Процесс образования циркулирующей нагрузки. Основное уравнение для плотности
пульпы. Определение циркулирующей нагрузки по опробованию цикла
измельчения. Экономические преимущества самоизмельчения. Схемы измельчения.
3.5
Производительность мельниц по руде, расчетному классу. Факторы,
определяющие производительность мельниц: размеры, частота вращения,
измельчающая среда, циркулирующая нагрузка, уровень пульпы. Определение
производительности мельниц.
3.6
Шаровое хозяйство. Ремонт мельниц. Организация труда. Техникоэкономические показатели измельчения. Выбор типа и размера мельниц для работы
в заданных условиях.
3.7
Кинетика измельчения. Уравнения кинетики измельчения.
3.8
Измельчаемость полезных ископаемых; методы её определения.
3.9
Автоматизация циклов измельчения. Автоматическое управление циклами
измельчения со стандартной мелющей средой и самоизмельчения. Особенности
регулирования циклов измельчения с механическими классификаторами и
гидроциклонами. АСУ ТП в циклах измельчения.
3.10
Анализ схем дробления, измельчения и грохочения, применяемых на
обогатительных фабриках. Перспективы создания нового оборудования для
дробления, измельчения и разделения по крупности. Техника безопасности в цехах
дробления и измельчения.
3.11
Мельницы для тонкого и сверхтонкого измельчения. Вибрационные,
центробежные и планетарные мельницы. Мельницы с перемешиваемой средой
(Stirred mill), - Vertimill, Towermill, Isa-mill и др. Технологические характеристики,
применение, расчёт и выбор.
РАЗДЕЛ 4. Моделирование процессов рудоподготовки.
4.1 Состояние проблемы моделирования технологических процессов на
обогатительных фабриках.
4.2
Моделирование процессов рудоподготовки. Матричные, кинетические,
идеального
перемешивания
и
комбинированные
модели.
Проблемноориентированные и комплексные модели.
4.3
Моделирование на макро- и микро уровне. Прогнозирующие и
оптимизирующие модели. Пакеты программ BRUNO, PlantDesigner, USIMPACK,
ModSiM; пакеты австралийской фирмы JKTech, - JKSimMet, JKMasBal и др.; пакеты
фирмы EarthTechnology, - UNICRGR и др.
5. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
№
пп.
№ раздела
дисциплины
1
1
2
1
3
2
4
3
Наименования лабораторных работ
Определение
производительности,
степени
дробления и характеристики крупности дробленого
продукта щековых и валковых дробилок
Дробление на валках в замкнутом цикле с грохотом.
Исследование нарастания циркулирующей нагрузки
до установившегося режима
Зависимость
эффективности
грохочения
от
продолжительности рассева
Воспроизведение замкнутого цикла измельчения в
лабораторных условиях. Исследование зависимости
производительности
мельниц
от
величины
циркулирующей нагрузки
Кол-во
часов
2
2
2
2
6. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
№
пп.
№ раздела
дисциплины
1
4
2
4
3
4
4
4
5
4
6
4
7
4
Наименования практических занятий
Расчёт технологической схемы дробления на пакете
UNICRGR и выбор оборудования
Расчёт технологической схемы измельчения на
пакете JKSimmet.
Расчёт
четырёх
последовательных
стадий
сокращения крупности с использованием матричной
модели.
Расчёт процесса измельчения с использованием
кинетической модели
Расчёт процесса измельчения с использованием
модели идеального перемешивания
Исследование одностадиального замкнутого цикла
мокрого измельчения на прогнозирующей модели
пакета JKSimmet
Исследование одностадиального замкнутого цикла
мокрого измельчения на прогнозирующей модели
пакета UNICRGR
Количеств
о часов
2
2
2
2
2
2
2
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
7.1. Рекомендуемая литература
Основная:
1. Андреев Е.Е. Тихонов О.Н. Дробление, измельчение и подготовка сырья к
обогащению. Учебник для Вузов. СПбГГИ, 2007 г.
2. Дробление, измельчение и подготовка сырья к обогащению. Методические указания к
курсовому проекту для студентов специальности 130405/СПбГГИ; Сост. Андреев Е.Е.
Николаева Н.В.СПб, 2007 г
3. Тихонов О.Н. Теория разделения минералов. Учебник для Вузов. СПбГГИ, 2008 г.
4.
5.
6.
7.
Дополнительная:
Справочник по обогащению руд. М.: Недра, 1983-1984. Т. 1, 2, 4.
Справочник по обогащению угля. М.: Недра, 1984.
Справочник по проектированию рудных обогатительных фабрик. М.: Недра, 1988.
Кн.1.
Сайты ведущих мировых фирм производителей оборудования для рудоподготовки:
www. Mekhanobr.tekhnika.ru
www.outotech.com
www.exiton-analitic.ru
www.ttd.spb.ru
www.new.-technologies.ru
www.fesmidthminerals.com
www.weirminerals.com
www.metsominerals.com
www.larox.com
www.drobmash.ru
www.vibrotechnikspb.ru
www.sizers@mmdusa.com
www.mdmintec.com
www.sandvic.com
www.mining@cetco.ru
www.polisius.com.
8. СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Для лучшего освоения дисциплины используются следующие обучающие
компьютерные программы: JKSimMet, UNICRUSH, UNIGRIND.
9. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Специализированная лаборатория, оснащенная лабораторными дробилками,
мельницами, грохотами и другим вспомогательным оборудованием, а также макетами
основного оборудования по рудоподготовке. Лазерный гранулометр MasterSizer.
Специализированная лаборатория, оснащенная мультимедийным комплексом.
Программу составил:
доцент, к.т.н.
Е.Е. Андреев
И. о. зав. кафедрой ОПИ,
доцент
В.Б. Кусков
Декан Металлургического факультета,
профессор
И.Н. Белоглазов