Анотація до роботи:

Гарус В.К. Удосконалення технології тонкого грохотіння вугільних шламів Західного Донбасу, що містять мул. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.15.08 - «Збагачення корисних копалин». - Національний гірничий університет, Дніпропетровськ, 2004.

Дисертація присвячена дослідженню процесу тонкого грохотіння вугільних шламів, що містять мул, і вирішує актуальну задачу переробки рідких відходів вуглезбагачення. Складність тонкої ситової класифікації шламів, що містять мул, полягає, перш за все, в «залипанні» щілин сита гідратною складовою.

У дисертації експериментально вивчені реологічні властивості висококонцентрованої вугільної суспензії, яка містить мул, з вугілля Західного Донбасу. Встановлені закономірності освіти, умов стійкості і руйнування структур в концентрованих дисперсних системах, які визначають зв'язок між реологічними характеристиками матеріалу і інтенсивністю зовнішніх механічних дій. Розроблена реологічна модель висококонцентрованої вугільної суспензії, що містить мул, яка має пластичний елемент, що зміцнюється, і адекватно описує напружено-деформований стан матеріалу.

Розроблена методика розрахунку ударного пристрою дозволяє враховувати реологічні властивості структурованої вугільної суспензії, яка містить мул.

Результати досліджень використані при розробці технології тонкого грохотіння на конусному грохоті ГК-8М з пристроєм для очищення сит, впровадження якої ГЗФ «Луганська», що забезпечило уловлювання з рідинних відходів збагачення, 1,5-2 т/год продукту з зольністю 27,9-35,7%.

Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, в якій отримане рішення актуальної науково-практичної задачі встановлення теоретичних закономірностей виникнення, повзучості, пластичної течії і руйнування концентрованих дисперсних структур, розробки класифікаційного обладнання з врахуванням реологічних властивостей вихідного матеріалу та удосконалення технології тонкого грохотіння вугільних шламів Західного Донбасу, що містять мул, яке полягає в моделюванні структурованої вугільної суспензії як в’язко-пружно-пластичного тіла і визначенні умов ефективного руйнування її структури, обґрунтовуванні параметрів конічних ударних грохотів і розробці технологічних рішень по підвищенню ефективності тонкого грохотіння вугільних шламів, що дозволило понизити втрати горючої маси з рідкими відходами вуглезбагачення за рахунок виділення з них зернистої вугільної складової.

Найбільш важливі науково-практичні результати, висновки і рекомендації полягають в наступному:

1. В даний час у зв'язку із зменшенням відведення земель під складування рідких відходів вуглезбагачення, необхідності збільшення об'єму діючих і будівництва нових мулонакопичувачів не втрачає актуальності проблема зменшення скидання в мулонакопичувачі твердого матеріалу. В 2002 р. по Україні скид твердого матеріалу у мулонакопичувачі склав 3,0-4,28 млн.т із зольністю 60-75%, що відповідає відведенню приблизно 100 га землі в рік.

Аналіз гранулометричного складу рідких відходів вуглезбагачення показує, що при крупності розділення 0,16 мм можливі отримання близько 69,5 тис. тонн додаткових енергетичних концентратів. Проте можливість сучасного класифікаційного устаткування не дозволяє це здійснити через «залипання» отворів сит гідратними структурованими складовими висококонцентрованих вугільних суспензій, що містять мул.

2. Грохотіння на конічній сіючий поверхні за інших рівних умов ефективніше, ніж на плоскій, за рахунок ефекту стискання шару надситного матеріалу. Кінетика грохотіння на конічному ситі характеризується параметром рівним відношенню радіусів верхньої і нижньої основ конічного сита, що є також мірою підвищення вилучення в порівнянні з плоским ситом. Рівняння кінетики використано для розрахунку параметрів конічного сита.

3. «Залипання» щілин сита грохоту при тонкій класифікації шламів, що містять мул, обумовлене утворенням гідратних оболонок, які в обмежених умовах щілин сита мають властивості неньютонівської в'язко-пружно-пластичної рідини, що характеризується лінійною залежністю напруги від деформації і швидкості деформації в області пластичної течії.

4. Розроблена реологічна модель висококонцентрованої вугільної суспензії, яка містить мул, і досліджені її деформаційні характеристики при різних способах навантаження. Експериментально досліджені реологічні властивості висококонцентрованих вугільних суспензії, які містять мул, побудовані їх повні реологічні криві в діапазоні вмісту твердого від 500 до 1000 г/л. Деформаційні властивості висококонцентрованої вугільної суспензії, яка містить мул, істотно залежать від швидкості деформації, причому міцність колоїдної структури шламу знижується із зростанням швидкості деформації і зниження вмісту твердої фази.

5. Найбільш ефективне руйнування структури висококонцентрованої вугільної суспензії, яка містить мул, відбувається при високошвидкісному, тобто ударному способі навантаження. В результаті дослідження ударного режиму навантаження в'язко-пружно-пластичного матеріалу визначені умови руйнування структурованої вугільної суспензії, яка містить мул, і має вміст твердого від 500 до 1000 г/л. Напруга руйнування такої суспензії складає 19-75 Н/м². При цьому деформаційні властивості матеріалу істотно залежать від швидкості деформації, а міцність структури знижується із зростанням швидкості деформації і зменшенням вмісту твердої фази. На підставі цих даних розроблено методику розрахунку ударного пристрою для очистки щілин сит.

6. З урахуванням кінетичних залежностей процесу тонкого грохотіння встановлена більша ефективність конічних сит над плоскими ситами при заданій технологічній продуктивності, що дозволило обґрунтувати вибір форми сіючої поверхні грохоту.

7. Розроблені динамічна і конструктивна схеми ударного пристрою для періодичного очищення щілин сита. Досліджена динаміка ударного пристрою і обумовлений його дією характер зміни напруг в структурованій вугільній суспензії, яка містить мул. Конструктивна схема пристрою для очищення сит використана в конструкції конусного грохоту ГК-8М.

8. Технологія тонкого грохотіння вугільних шламів, що містять мул, яка розроблена на базі конусного грохоту ГК-8М, успішно пройшла випробування на ГЗФ «Луганська» на операції класифікації рідинних відходів збагачення по граничній крупності 0,1 мм. Економічний ефект від упровадження розробленої технології складає понад 480 тис. грн./рік за рахунок уловлення з рідинних відходів, що скидаються у мулонакопичувач, 1,5-2,0 т/год продукту зольністю 27,9-35,7%.

9. Розроблена технологія рекомендована інститутам „Укрндівуглезбагачення”, „Діпромашвуглезбагачення” та „Південдіпрошахт” для впровадження на збагачувальних фабриках, питома частка вугілля Західного Донбасу на яких більше 20%.

Основні положення і результати дисертації опубліковані в роботах:

1. Исследование структурных параметров присадки к питанию дисковых вакуум-фильтров / А.Д. Полулях, В.К. Гарус, С.Н. Ходос, Е.А. Гончаренко // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. НГА України. - 2002. - Вип. 15(56).- С. 116-120.

2. Гарус В.К. Кинетика грохочения на конической просеивающей поверхности // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. ИГТМ НАН Украины, 2002.-Вып. 35. - с. 188-193.

3. Полулях А.Д., Сансиев В.Г., Гарус В.К. Реологическая модель высококонцентрированного илосодержащего угольного шлама // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. ИГТМ НАН Украины, 2003. – Вып. 41.– С. 184-188.

4. Берлин А.М., Сансиев В.Г., Гарус В.К. Применение ударной нагрузки для очистки щелей сита от гидратной составляющей // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. НГУ. - 2003. - Вип. 17(58). - С. 33-38.

5. Полулях А.Д., Сансиев В.Г., Гарус В.К. Исследование реологической модели высококонцентрированного илосодержащего угольного шлама // Вибрации в технике и технологиях. - 2004.- № 1(33). - С. 55-58.

6. Формализация результатов разделительных процессов в углеобогащении / В.К. Гарус, О.В. Грачов, В.Ф. Пожидаев, А.Д. Полулях. - Луганск: ООО «НВФ СТЕК».- 2003.- 176 с.

7. Полулях А.Д., Сансиев В.Г., Гарус В.К. Экспериментальные исследования деформационных концентрированных угольных шламов // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. НГУ. - 2004. - Вип. 19(60). - С. 97-107.

Особистий внесок автора в роботах, які написані в співавторстві: [1, 3] - формулювання мети, участь в теоретичних дослідженнях, аналіз результатів; [4] - розробка динамічної схеми, теоретичні розробки, аналіз результатів роботи, обґрунтовування конструктивних параметрів грохоту; [5, 6] - виконання теоретичних досліджень; [7] - виконання експериментальних досліджень, обробка результатів та формулювання висновків.