Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, в якій отримано рішення актуальної науково-практичної задачі, яка полягає в встановленні теоретичних закономірностей виникнення додаткового тиску у середині кільцевого обертального гідродинамічного потоку, на основі яких виконано обґрунтування конструктивних, гідродинамічних, технологічних і енергетичних параметрів гідроциклонів з сифонним розвантаженням зливу, розробку енергозберігаючих технологічних рішень, щодо удосконалення процесів гідравлічної класифікації вугільних шламів, що дозволило зменшити експлуатаційні витрати водно-шламових комплексів вуглезбагачувальних фабрик та знизити шламоутворення на них за рахунок виключення з експлуатації насосних установок. Найбільш важливі науково-практичні результати, висновки і рекомендації полягають в наступному: 1. Ефективність роботи вуглезбагачувальних фабрик і вартість товарної продукції в більшості визначається станом і енергоємністю водно-шламового комплексу. Одним із перспективних напрямів удосконалення і спрощення водно-шламових схем є застосування гідроциклонів, які за простотою конструкції і економічністю ще довгий час будуть залишатися основними апаратами для згущення і гідравлічної класифікації шламових продуктів. Однак, використання насосного господарства, наявність значного шламоутворення у ньому визначають необхідність пошуку альтернативних рішень, які забезпечать, як зниження енергоємності цих операцій, так і зменшення виходу на них класу менше 0,5 мм. Одним з таких рішень є застосування на цих операціях гідроциклонів з сифонним розвантаженням зливу. 2. Причиною зниження енергоємності процесу гідравлічної класифікації вугільних шламів у гідроциклоні з сифонним розвантаженням зливу є додатковий тиск в середині кільцевого обертального гідродинамічного потоку, що виникає в результаті засмоктуючої дії сифону. Загальний тиск на вході в гідроциклон є сумою гідростатичного тиску на вході і вакуумного тиску попереду зливного стакану. 3. Сепараційна характеристика гідроциклона з сифонним розвантаженням зливу є несиметрична крива, математичний опис якої являється параметричним рішенням рівняння Колмогорова-Фоккера-Планка зі зносом для концентрацій у явному вигляді або у вигляді численного алгоритму. 4. На підставі рішення рівняння масопереносу встановлено існування і вигляд нелінійного зв’язку технологічних, конструктивних і гідродинамічних параметрів, які відображені через вектор параметрів , з локальною концентрацією часток в об’ємі апарату. Отримана залежність ефективності класифікації від вектора параметрів і розроблена методика визначення . 5. Для здійснення процесу класифікації в гідроциклоні з сифонним розвантаженням зливу тиск обертального потоку на стінку апарату повинен бути надмірним, що відповідає довжині труби сифону не більше 8,7 м при щільності пульпи не більше 1228 кг/м3. 6. Наявність циркуляційного замкненого коаксіального потоку у протитечійному гідроциклоні визначається моментом гідродинамічних сил, які діють у низхідному та висхідному потоках, а його витрати – різницею тиску у пристінному шарі і повітряному стовпу, об’єм яких досягає 20% від вихідного продукту, що необхідно враховувати при виборі гідроциклонів заданої продуктивності. 7. Найбільша ефективність класифікації досягається при довжині труби сифону 6,8-8,7 м. У цьому випадку величина гідростатичного тиску , де - діаметр гідроциклона. 8. Епюра розподілу осьових швидкостей потоку у гідроциклоні з сифоном має аномальне викривлення у середній по радіусу зоні, що пояснюється наявністю в ньому замкнутого потоку у кількості 15-20% від об’єму пульпи, що прямує на класифікацію. Таким чином, сифон збільшує абсолютні значення осьових складових швидкості у внутрішньому потоці, але не чинить суттєвого впливу на характер розподілу цих швидкостей. 9. Механізм та характер розподілу часток по крупнисті в гідроциклоні з сифоном аналогічний відповідним характеристикам традиційних гідроциклонів. 10. Встановлені залежності об’ємної потужності і межової крупності розподілу від конструктивних, гідродинамічних, технологічних і енергетичних параметрів, в яких вперше враховано гранулометричний склад вихідного продукту. 11. Обґрунтовані конструктивні, гідродинамічні, технологічні і енергетичні параметри і розроблена методика їх розрахунку, яка використана при створенні гідроциклонів з сифонним розвантаженням зливу ЦАС-710, ЦАС-350, ЦАС-320 і ЦАС-100. 12. Технологія гідравлічної класифікації вугільних шламів на базі гідроциклонів ЦАС успішно пройшла випробування на ЦЗФ «Комендантська» на операціях згущення і класифікації первинних та вторинних шламів. Впровадження технології дозволило збільшити випуск сорту АШ на 0,2%. Розрахунковий економічний ефект від впровадження розробленої технології складає 1,5 млн. грн/рік, у т.ч. підтверджений економічний ефект - 66,6 тис. грн/рік, за рахунок зниження експлуатаційних витрат, який отримують у результаті зупинки двох насосів ШН-250 з встановленою потужністю 55 кВт кожний. Основні положення і результати дисертації опубліковані у роботах: 1. Особенности распределения угольных частиц в аппарате сифонной разгрузкой слива / В.Б. Томилин; Н.И. Абакумов, В.Н. Корнеева, П.В. Чигринцев // Обогащение полезных ископаемых: Науч.-техн. сб. - 2004. - Вып. 20 (61). - С. 94-98. 2. Полулях А.Д., Пожидаев В.Ф., Томилин В.Б. Математическая модель процесса разделения в гидроциклоне на основе вывода кривой извлечения // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. - 2005. - Вип. 22 (63). - С. 64-69. 3. Перспективное оборудование и технология обогащения угля / В.Б.Томилин, В.И. Хайдакин, В.И. Корнеева, Н.И. Абакумов // Уголь, 2005. - № 12. - С. 58-61. 4. Низкозольные и низкосернистые антрацитовые концентраты для доменного производства / В.И. Хайдакин, В.И. Корнеева, В.П. Спиридонова, В.Б. Томилин // Уголь Украины, 2005. - № 12. - С. 41-43. 5. Полулях А.Д., Бевзенко Б.Ф., Томилин В.Б. Расчет показателей сгущения шламових продуктов в гидроциклонах // Уголь Украины. - 2006. - № 8. - С. 41-42. 6. Пожидаев В.Ф., Полулях А.Д., Томилин В.Б. Обогащение и классификация углей в гидроциклонах: Учебное пособие. - Луганск. Из-во Восточно-украинский национальный университет им. В. Даля. - 2004. - 176 с. 7. Томилин В.Б., Корнеева В.Н., Трошин А.Г. Совершенствование обогащения антрацита на ЦОФ «Комендантская» // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. // Материалы 6-ой междунар. науч.-практ. конф. по обогащению полезных ископаемых. - 2003. - Вип. 17 (58). - С. 6-11. 8. Испытание гидроциклона с сифонной разгрузкой слива на ЦОФ «Комендантская» / В.И. Хайдакин, П.В. Чигринцев, О.А. Зозуля, Л.П. Спиридонова, В.Б. Томилин // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. // Материалы 8-ой междунар. науч.-практ. конф. «Теория и практика обогащения и переработки минерального сырья». - 2005. - Вип. 23 (64). - С. 56-61. 9. Томилин В.Б. Методика расчета гидроциклонов с сифонной разгрузкой слива // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. // Материалы 10-ой междунар. науч.-практ. конф. «Технолого-экологический инжиниринг при переработке минерального сырья». - 2007. - Вип. 29 (70)- 30 (71). - С. 89-94. 10. Патент № 59847А України. Гідроциклон для класифікації зернистих матеріалів / І.П. Курченко, В.Б. Томілін, Л.П. Спірідонова, Б.Х. Таіров, В.І. Хайдакін. - 2003. - Бюл. № 9. Особистий внесок автора в роботах, які написані в співавторстві: [1, 2] - розробка технологічних рішень, формулювання мети; [3, 4, 5] - участь в теоретичних дослідженнях, обґрунтування ефекту сифона; [6] - обґрунтування конструктивних параметрів гідроциклона з сифонним розвантаженням зливу і розробка технології класифікації вугільних шламів в ньому; [7] - обробка та аналіз результатів і формування висновків, розробка технологічної схеми; [8] - узагальнення результатів гідравлічної класифікації вугільних шламів і формування висновків; [10] - ідея і основні відмінні ознаки. | 