Способ определения удельного расхода жидкости для обработки навала горной массы Советский патент 1989 года по МПК E21F5/00 

1

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предотвращения самовозгорания при складировании горной массы и снижения пылевыделения при переработке руд.

Цель изобретения - повышение экономичности при обработке навала горной массы за счет увеличения точности определения удельного расхода жидкости на обработку навала горной массы.

Суть способа заключается в том, что после определения максимальной молекулярной влагоемкости, естественной влажности, весового процентного содержания фракций 0-1 мм и пористости,дополнитель- но определяют самоуплотнение навала как величину, пропорциональную весовому процентному содержанию фракции 0-1 мм, и

величину степени заполнения пор по функциональной зависимости как отношение критического сечения к среднему сечению поро- вого пространства, а удельный расход жидкости определяют из математического выражения

.01 &т фо-(Гм , в -f W,)l (1)

Гг

где q-удельный расход жидкости, м /м ; рг- плотность горной массы, кг/м ; рж- плотность жидкости, кг/м ; m- пористость навала горной массы,

м3/м3; ЦР.чмв - максимальная молекулярная влагоемкость, %;

We- естественная влажность горной мае- сы, %;

1

Ј Ю 1 1

Ф - весовое процентное содержание фракции 0-1 мм, которое соответствует величине самоуплотнения, %;

фо-степени заполнения пор, %.

В отличие от известных способов в предлагаемом учитываются величины, характеризующие степень заполнения пор и самоуплотнения навала. Самоуплотнение определяется как величина, пропорциональная весовому процентному содержанию фракции О-1 мм, а степень заполнения пор из соотношения:

.| %, JG

где SK So

м

среднее критическое сечение, среднее сечение поры, м2.

Ранее считалось, что у основания навала существует непроницаемая граница для жидкости. При неоднократном наблюдении обработанного навала жидкостью установлено, что при полном заполнении пор жидкостью, она под действием силы тяжести будет просачиваться. Поэтому жидкости в поровом пространстве навала должно быть столько, сколько могло бы остаться в нем в виде каймы со средним сечением SK.

На чертеже представлено сечение поры при неполном ее заполнении.

Поровое сечение ограничено гранулами навала горной массы 1. Заштрихованная площадь 2 представляет собой критическое сечение S в виде «каймы, а незаштрихованная часть площади порового сечения представляет воздушное пространство поры 3, которое совместно с критическим сечением составляет So.

Отношение критического сечения- S-к к сечению порового пространства So, выраженное в процентах, определяет степень заполнения поры. Форма и размеры порового пространства навала горной массы достаточно многообразны. Поэтому для каждого конкретного навала горной массы определяют средние значения критического (S-к) и полного сечения (So) пор. Следовательно, отношение среднего критического сечения к среднему сечению So порового пространства, выраженное в процентах, определяет степень заполнения пор. Таким образом, при обработке горной массы с целью предотвращения окисления, самовозгорания и снижения пылевыделения в процессе разработки месторождений не обязательно полное заполнение пор навала. Поэтому необходимый расход определяют из предположения, что некоторая часть объема пор ДУ заполнена жидкостью, а остальная часть воздухом.

Таким образом, необходимый объем жидкости равняется разности объемов

ДУ„ ДУ-Д1/63, гдеДУи -необходимый объем жидкости

для обработки горной массы, ДК -объем пор навала, м3;

ДУвъ - объем

4

воздуха,

находящийся в

10

15

20

25

30

35

40

порах навала, м .

В результате взаимодействия частиц и с жидкостью образуется дисперсно-коллоидный раствор, следовательно, из необходимого объема нужно отнять суммарный объем частиц и прочно связанной жидкости. Тогда имеем

Д1/„(ДУ-ДУв3)-Д1/1,(3)

гдеДУ) -суммарный объем частиц и прочно связанной жидкости.

Так как мелкодисперсная пыль переходит из горной массы в жидкость происходит самоуплотнение навала, что приводит к уменьшению всего объема пор.

Самоуплотнение взорванной горной маемы происходит и за счет измельчения острых углов и выступов, которое протекает во времени с опережением процесса обработки навала. С другой стороны, процесс обработки осуществляют после значительного времени слеживания навала горной массы и поэтому уменьшение объема за счет измельчения острых углов и выступов как правило учитываются коэффициентом разрыхления. В связи с этим уменьшение объема пропорционально величине весового процентного содержания фракции от 0-1 мм.

Необходимый объем жидкости для обработки навала горной массы с учетом объема Д1/2 представим в виде

. Д14 (ДУ-ДУ.,)-ДУ,-ДУ2,(4)

где ДУо - уменьшение объема пор в результате самоуплотнения, м3.

Объем воздуха равен разности объемов

ДУ„.(5)

Подставляя (5) в формулу (4), получаем выражение

ДУ ДУ„-Д1/1-ДУ2.(6)

Пусть степень заполнения пор жидкостью составляет фо процентов от объема пор навала, а объем ДУ: составляет () процентов от объема ДУ„ Тогда объем Д1Л выражается

ДУ,

через объем (f+W

ДУ-, соотношением

Фо

АУ„

(7)

а степень заполнения пор жидкостью из следующей пропорции

фо.100%.

(8)

Уменьшение объема пор Д1/2 выражаем через объем ДУ формулой

A -iW4ir

Полученные подставляем

соотношения в выражение

(9)

(7), (8) и (9) (6) и после эле

55

ментарных математических преобразований имеем

ДК, 0,(Умчв+2ф).(10)

Умножая объем ДУ на плотность жидкости, получаем необходимый расход в виде

,01ftJcpo-((p)|Al/(vAV/« ,

(И) где Q - расход жидкости, кг.

Пользуясь определениями пористости навала и удельного расхода жидкости, получаем формулу

,(fa-((f)}(12)

м /м1: массы,

где q -удельный расход жидкости, т - пористость навала горной

M (/V;

рг - плотность горной массы, кг/м В формуле (12) необходимо учесть естественную влажность горной массы. Естественную влажность нужно прибавить к максимальной молекулярной влагоемкости, так как чем больше ее величина, тем больше частиц будут участвовать в образовании дисперсно-коллоидного раствора. Поэтому удельный расход с учетом естественной влажности будет определяться из математического выражения

,0ljbm (р0(ИЛ,мВ + №Н-2ф)|. (13)

В результате по формуле (13) можно определить удельный расход при известных значениях величин, входящих в нее.

Способ определения удельного расхода жидкости при обработке навала горной массы осуществляется следующим образом. Для того, чтобы установить сечение SK составляют смесь с содержанием мелкой фракции, соответствующей величине ср обрабатываемой горной массы. Затем берут стеклянные трубки различных диаметров, внутренние стороны которых смазывают универсальным клеем и продувают пылевоздушным потоком, содержащим пыль обрабатываемой горной массы. Изготовленным трубкам, погружая в смесь, устанавливают сечение S. Критическим сечением S обладает трубка, в которой содержится смесь, высотой не более 0,1-0,5 мм. Измерением внутреннего диаметра трубки устанавливается среднее критическое сечение Sr.

Поровые пространства навала в основном имеют неправильные формы. Поэтому концы стеклянных трубок нагревают и придают им различные конфигурации. С трубками проделывают все те операции, что и с правильной формой. Измерением линейных размеров устанавливают сечение 5Г для неправильных форм порового пространства.

Площадь So также определяется экспериментально. Для этого готовят жидкий раствор цемента с мелким песком, которым заливают участок навала, обработанный керосином или водоотталкивающим раствором, на глубину 20-30 см. После того как

5

0

5

0

5

0

начнет схватываться раствор, обработанный участок разбирают и производят измерение сечения So пор, полученных скелетов.

Эксперименты, проводимые по установлению S и So, осуществляют на основе рационального планирования их, а полученные результаты подвергают математической обработке и определяют (г(, из выражения (2). Для всех остальных величин, входящих в выражение (13), определение численного значения производят известными способами и рассчитывают численное значение величины удельного расхода жидкости по выражению (13).

В таблице приведены сравнительные определения удельного расхода жидкости в условиях, аналогичных условиям известного способа для снижения пылсвыделения при погрузочно-разгрузочных работах. Удельный расход, рассчитанный по предлагаемому способу, о, а удельный расход воды по известному Оь

Как видно из таблицы, в сравнении с известным способом предлагаемый обеспечивает уменьшение удельного расхода воды от 11,3 до 16,7- 10 м /м и позволяет повысить экономичность за счет увеличения точности определения величины удельного расхода жидкости.

Формула изобретения

Способ определения удельного расхода жидкости для обработки навала горной массы, включающий определение максимальной молекулярной влагоемкости, естественной влажности горной массы, пористости и весового процентного содержания фракций 0- 1 мм, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности при обработке навала горной массы за счет увеличения точности определения удельного расхода жидкости, дополнительно определяют степень заполнения пор жидкостью и самоуплотнение навала, а удельный расход жидкости определяют из математического выражения

tt--..+2«f)|.

0,0l| m|crn-(W M MS

5

0

где q P«

Pr

m

-удельный расход жидкости, м /м ;

-плотность жидкости, кг/м ;

-плотность горной массы, кг/м3;

пор, %; горной массы,

сро - степень заполнения

навала

молекулярная вла- пористость

м7мл;

Ц7ч чк - максимальная гоемкость. %: We- естественная влажность горной мае- сы, %;

весовое процентное содержание фракции 0-1 мм, соответствующее по величине самоуплотнению нава- ла, %.

Т

Изобретение относится к горной пром-сти и предназначено для предотвращения самовозгорания горной массы (ГМ) и снижения пылевыделения при ее переработке. Цель изобретения - повышение экономичности при обработке навала ГМ за счет увеличения точности определения удельного расхода жидкости. После определения максимальной молекулярной влагоемкости, естественной влажности ГМ, весового процентного содержания фракции 0-1 мм и пористости дополнительно определяют степень заполнения пор жидкостью и самоуплотнения навала. Затем определяют удельный расход жидкости из выражения Q=0,01. *98Рж / ρR^.м^.[φ°-(W ммв+WE+2φ)], где Q - удельный расход жидкости, м³/м³

*98Рж - плотность жидкости, кг/м³

ρR - плотность ГМ,кг/м³

Wммв - максимальная молекулярная влагоемкость, %

We - естественная влажность ГМ, %

φ - весовое процентное содержание фракции 0-1 мм, соответствующее по величине самоуплотнению навала, %

φ° - степень заполнения пор, %. Величину φ° определяют из выражения φ ° =100.^.Sк / So, %, где Sк - среднее критическое сечение пары, м²

So - среднее сечение пары, м². Величины (Sк и So) определяются экспериментально. 1 ил., 1 табл.