Дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, в якій розв’язано актуальну наукову задачу встановлення нелінійних аналітичних залежностей гідравлічного ухилу й критичної швидкості гідротранспортування мінеральної сировини з гідродинамічно активними речовинами (ГДАР), що флокулюють частинки деяких компонентів сировини, від концентрації ГДАР, ступеня полімеризації, а також геометричних розмірів і концентрації флокул, що дозволяє знизити енергоємність і водоспоживання процесу гідротранспортування й має важливе народногосподарське значення. Основні наукові й практичні результати дисертаційної роботи: 1. Аналіз існуючих методик розрахунку гідравлічного ухилу й критичної швидкості гідротранспортування розсипів і руд показав, що жодна з них не враховує присутності ГДАР, хоча необхідність у таких методиках диктується використанням ГДАР у технологіях переробки мінеральної сировини, а також можливістю зниження за допомогою ГДАР гідравлічного опору при течії гідросуміші. 2. Вперше розроблено модель процесу формування флокул з полідисперсних частинок твердої фази і полімерних іонів гідродинамічно активних речовин під час напірної течії, яка враховує геометричні розміри частинок, їх масову долю в матеріалі й заряд поверхні, а також тип та молекулярну масу полімеру. Розроблена модель дозволяє визначати геометричні розміри й форму флокул, що утворюються, а також зміну гранулометричного складу й концентрації матеріалу, що транспортується. 3. Вперше теоретичним шляхом на основі аналізу сил, що діють на флокули в напірному потоці гідросуміші, обґрунтовано причини їх випадіння на дно трубопроводу. Це дозволило сформулювати умову зважування флокул потоком рідини в трубопроводі, яка враховує геометричні й густинні характеристики флокул, вплив частини ГДАР, що залишилася в розчині, та осереднені параметри турбулентних пульсацій швидкості. 4. В результаті експериментальних досліджень установлено, що застосування катіонних поліелектролітів як ГДАР при гідротранспорті пульпи, яка містить велику кількість глинястих мінералів, може бути ефективним лише в тому випадку, якщо при набуханні цих мінералів у воді переважає осмотична стадія. Якщо при набуханні глини в воді переважає адсорбційна стадія, то катіонні поліелектроліти краще застосовувати як флокулянти. 5. В результаті експериментальних досліджень установлено, що застосування аніонних поліелектролітів при високому вмісті глинястих мінералів у гідросуміші неефективно ні для флокуляції, ані для зниження гідравлічного опору потоку пульпи. Однак витримування глини в розчині аніонного поліелектроліту може бути рекомендовано в тих випадках, коли необхідно збільшити її міцність і пластичність. 6. На основі аналізу існуючих методик розрахунку гідравлічного ухилу при течії пульпи з частинками крупністю від 0,2 до 2 мм, а також обробки результатів експериментів вперше встановлено залежність додаткового гідравлічного ухилу від коефіцієнта гідравлічного опору. Це дозволило отримати залежність для розрахунку гідравлічного ухилу гідросуміші, в якій використовується емпірична константа, яка не залежить від гранулометричного складу матеріалу, що транспортується, й підвищити точність розрахунків на 10%. 7. На основі принципу М.А. Великанова, який визначає виникнення критичного режиму течії, й запропонованої методики розрахунку гідравлічного ухилу отримано залежність для розрахунку критичної швидкості гідротранспортування твердих матеріалів з крупністю, меншою за 2 мм, в присутності ГДАР. 8. Розроблено й упроваджено «Методику розрахунку параметрів флокул, що утворюються при взаємодії частинок твердої фракції пульпи з гідродинамічно активними домішками», яка дозволяє розраховувати геометричні параметри флокул, масові долі флокул та твердих частинок, що не взаємодіють з полімером, а також залишкову концентрацію ГДАР. 9. Розроблено й упроваджено «Методику розрахунку параметрів гідротранспорту твердих матеріалів з гідродинамічно активними домішками», яка вперше дозволяє розраховувати гідравлічний ухил та критичну швидкість з урахуванням густини та гранулометричного складу матеріалу, що транспортується, а також концентрації та молекулярної маси ГДАР. Відносне відхилення результатів розрахунків ефекту зниження гідравлічного опору за запропонованою методикою в порівнянні з результатами відомих експериментів не перевищує 16%. 10. Результати дисертаційної роботи впроваджено у ВАТ «УКРГІПРОРУДА», ВАТ НІПІ «Механобрчормет», ВАТ ППКІ «Металургавтоматика», Інституті гідромеханіки НАН України, Національній металургійній академії України та в Донецькому Національному технічному університеті. Розроблені методики використовувалися для розрахунків параметрів і режимів роботи системи гідротранспорту відходів ПівдГЗК при проектуванні другої карти сховища відходів «Об’єднане» в рамках ТЕО «Реконструкція хвостосховища «Об’єднане». Хвостосховище II карта для підтримання потужності комбінату», а також для оцінки можливих параметрів і режимів роботи гідротранспортних установок вузла попереднього збагачення Центрального гірничо-збагачувального комбінату (ЦГЗК) на стадії проведення проектних розробок. Очікуваний річний економічний ефект при експлуатації вузла попереднього збагачення ЦГЗК за рахунок відмови від насоса другого підйому та підвищення концентрації пульпи, що транспортується на збагачувальну фабрику, а також за рахунок можливості збільшення довжини трубопроводів між земснарядами і ділянкою попереднього збагачення складає 54.57 тис. грн. |
