22.12.2020

Характер зависимости параметров истечения руды от ее крупности


Геометрическое подобие частиц (при моделировании выпуска руды) считается необходимым лишь в тех случаях, когда изучают проходимость выпускных отверстий или явление просачивания мелких фракции пустых пород между крупными кусками руды. Если же определяются потерн руды на днище блока или его наклонных стенках, то геометрическое подобие частиц не считается обязательным. Однако это ошибочно.

Согласно изложенному выше взаимное расположение частиц перемещающейся среды зависит от скорости перемещения и, следовательно, скорости истечения ее через выпускное отверстие. Скорость истечения, в свою очередь, помимо размеров отверстия, определяется размером частиц или так называемой проходимостью отверстия, которая равна
Характер зависимости параметров истечения руды от ее крупности

где А — поперечный размер отверстия;

а — поперечный размер частиц, проходящих через отверстия.

Проходимость отверстий как безразмерная величина, должна быть на модели такой же, как в натуре, что вызывает необходимость геометрического подобия частиц сыпучего тела. Это диктуется не только методическими, но и практическими соображениями, что видно из нижеизложенного.

На кафедре разработки рудных месторождений проведены опыты по выпуску речного песка различной крупности через квадратное отверстие диаметром 40х40 мм, толщина слоя песка составляла 250 мм, а налегающих на песок дробленых джеспелитов — 200 мм. При изменении крупности песка от 6—8 мм (n>5) до 1—3 мм (n>13) скорость истечения материала через отверстие возрастала в среднем от 27 до 50 м/ceк. В связи с этим объем истечения песка при постоянной высоте, равной 250 мм, увеличивался приблизительно на 25%.

Таким образом, при уменьшении крупности частиц сыпучего тела возрастает скорость его истечения и поэтому вовлекаются в движение новые частицы, более удаленные от оси отверстия; зона действия выпускного отверстия расширяется и горизонтальные размеры объема истечения увеличиваются, что снижает потерн руды при выпуске под обрушенными налегающими породами.

He менее важно следующее обстоятельство, играющее противоположную роль: мелкий материал свободно проходит через выпускные отверстия. Согласно нашим опытам и по литературным данным, свободное истечение начинается при уменьшении размера зерен приблизительно до одной седьмой диаметра отверстия. При опытах дробленая руда крупностью 8—10 мм плавно и без задержек вытекала через круглое отверстие диаметром 60 мм; при уменьшении отверстия до 50 мм возникали заторы, а с расширением отверстия до 80 мм истечение напоминало свободное падение.

При свободном истечении материала работает лишь осевая часть выпускной воронки, а откоси се полностью остаются в «мертвой» зоне, так как угол истечения руды больше угла откоса воронок (рис. 112). Такая картина наблюдается на модели при выпуске песка.

В производственных условиях обычно имеют дело со сравнительно крупным материалом, который застревает в воронке ваше ее горловины; нередко свод образуется над воронкой. При ликвидации затора воронка заполняется рудой из различных частей свода, включая края его. Таким образом, после каждой ликвидации затора некоторое время работает уже не только осевая часть воронки, а полное или почти полное сечение или даже только периферийная часть воронки. В результате уменьшаются потери руды на днище блока. Этим вероятно, и объясняется, что при выпуске кусковатой руды из блоков с вертикальными стенками потери руды иногда получаются много ниже, чем следовало ожидать па основании имеющихся теоретических предпосылок. Примером служит блок 1 Иннокентьевской линзы Лениногорского (б. Соколького) рудника. Блок имел высоту всего 20 м, ширина выпускных воронок составляла 6 м и следовало ожидать очень высоких потерь. Обрушенная руда оказалась плохо раздробленной к непрерывно зависала над воронками или в верхней их части; потери руды по отчетным данным составили около 5%.

В наших лабораторных опытах по выпуску руды через воронки диаметром 6 м (в пересчете на натуру) потери на днище при выпуске дробленой руды крупностью 300—500 мм в пересчете на натуру в случае предельного разубоживания 35 к 75% составили соответственно 3,5 и 2,1% против 12,0 и 4,7% при выпуске песка, иммитирующего руду крупностью 50—100 мм. Следовательно наличие крупных кусков в отбитой руде, значительно затрудняющее выпуск вместе с тем может снизить потери на днище блока. Возможно, что эти потери сильнее зависят от склонности руды к сводообразованию над воронками, чем от других ее свойств.

Таким образом, при нормальном расстоянии между выпускными отверстиями и обычной высоте этажа потери на днище уменьшаются с увеличением крупности частиц.

Что же касается, например, потерь в увеличенных интервалах между выпускными отверстиями и потерь из наклонной стенке блока, то здесь основную роль играет ширина зоны действия воронок по всей высоте блока и поэтому с увеличением крупности кусков руды потери ее могут возрастать.

Для подобия явлении число зависаний руды на модели должно быть таким же, как в натуре. По данным Г.В. Головской, на основании опытов на моделях масштаба 1:10 и 1:100 можно считать с допустимой степенью приближения, что при постоянном соотношении размеров частиц и выпускных отверстий постоянно и число зависаний руды. С этой точки зрения также желательно обеспечивать геометрическое подобие частиц, а применение песка для моделирования выпуска кусковой руды совершенно исключается.

В математическом анализе процесса выпуска также необходимо учитывать расширение сферы влияния выпускного отверстия с увеличением крупности руды.

До сих пор это не принималось во внимание, и фигуру выпуска строили непосредственно от уровня горловины воронки. Нижнее сечение фигуры выпуска получается при этом по площади не больше сечения выпускной дучки. На самом деле, при кусковатой руде построение фигуры выпуска следует начинать от некоторого условного промежуточного уровня между горловиной воронки и ее верхом. Фигура выпуска в этом случае получится шире не только в нижней части, но и по всей высоте, что будет более соответствовать действительной величине потерь руды на днище блока.

В отношении проходимости через отверстия неоднородная по крупности зерен смесь эквивалентна однородному материалу, диаметр частиц которого равен средневзвешенному диаметру кусков, составляющих 65% рудной смеси по весу (35% — мелкие фракции). Этот однородный материал может быть воспроизведен на модели в избранном линейном масштабе. Однако применение на модели однородных по крупности зерен сыпучих тел вместо неоднородной смеси может исказить картину, если налегающие породы представлены в натуре сравнительно мелкими фракциями, просачивающимися между кусками отбитой руды.





Яндекс.Метрика