Статті

Підвищення ефективності тонкого вологого грохочення руди із застосуванням динамічного впливу ультразвуку

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №6 2025

Останнє оновлення: 25 грудня 2025

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 692

Підвищення ефективності тонкого вологого грохочення руди із застосуванням динамічного впливу ультразвукуAuthors:

В. С. Моркун, orcid.org/0000-0003-1506-9759, Байройтский університет, м. Байройт, Федеративна Республіка Німеччина, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Н. В. Моркун, orcid.org/0000-0002-1261-1170, Байройтский університет, м. Байройт, Федеративна Республіка Німеччина, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

С. М. Грищенко*, orcid.org/0000-0003-4957-0904, Державний податковий університет, м. Ірпінь, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Я. O. Грищенко, orcid.org/0009-0002-0582-4140, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, м. Київ, Україна

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2025, (6): 052 - 060

https://doi.org/10.33271/nvngu/2025-6/052

Abstract:

Мета. Розробка методу підвищення ефективності класифікації подрібненої руди за крупністю її часток у процесі підготовки до металургійного переділу.

Методика. У роботі використані такі методи: аналіз наукових і практичних рішень; статистичні методи для оброблення результатів експериментальних досліджень; методи аналітичного синтезу; методи комп’ютерного моделювання для синтезу й аналізу математичних моделей.

Результати. Досліджені сили, що діють на частинки подрібненої руди при їх русі у шарі матеріалу на ситі грохота. Обґрунтовано механізм контактної взаємодії частинок твердої фази пульпи з урахуванням геометрії контактних поверхонь, механічних властивостей матеріалів і навантажень, що прикладаються до контакту. Доведено, що частинки подрібненої руди й газові бульбашки в потоці пульпи, у силу своїх індивідуальних характеристичних ознак (крупність, щільність, маса), кожна по-своєму реагують на акустичну енергію та динамічний вплив ультразвукових коливань, що прикладені й розповсюджуються у середовищі. За результатами виконаного аналізу зроблено висновок, що ультразвук сприяє різноманітності динамічної реакції та підвищенню рухомості складових гетерофазної структури пульпових матеріалів. Проаналізовані умови, за яких вплив ультразвукових коливань у рудній пульпі, що включає газові бульбашки, викликає руйнацію в ній рудних агрегацій і флокулоутворень. Визначені параметри ультразвукових коливань, що викликають кавітаційний колапс газових бульбашок і сплески тиску руйнівної амплітуди у пульпі. Доведено, що акустична емісія, що виникає при розповсюдженні ультразвукових коливань у пульпі, може бути загальною характеристикою та властивістю, що обумовлюють вимоги до форми й параметрів керування цим процесом. Запропоновано метод підвищення ефективності тонкого вологого грохочення руди із застосуванням динамічного силового впливу ультразвуку на продукт класифікації.

Наукова новизна. Розроблено метод підвищення макродифузії та зменшення загального опору руху подрібнених частинок рудної пульпи у процесі її грохочення шляхом уведення у надрешітний продукт грохота ультразвукових коливань певної амплітуди й частоти, що дозволяє збільшити швидкість проходження частинок подрібненої руди через сито грохота та зменшити частку некласифікованого продукту.

Практична значимість. Аналіз отриманих результатів свідчить про підвищення ефективності тонкого вологого грохочення подрібненої руди в середньому до 3 % за рахунок ультразвукового оброблення вхідного продукту грохота.

Ключові слова: грохот, вібрація, класифікація, керування, пульпа, ультразвук, моделювання

References.

1. Oliinyk, T. A., Sklyar, L. V., Oliinyk, M. O., Kushniruk, N. V., Sklyar, A. Yu., & Korzhan, I. A. (2018). Use of fine screening at PJSC Northern GOK. Enrichment of minerals, 69(110), 69-77.

2. Morkun, V., & Morkun, N. (2018). Estimation of the crushed ore particles density in the pulp flow based on the dynamic effects of high-energy ultrasound. Archives of Acoustics, 43(1), 61-67. https://doi.org/10.24425/118080

3. Morkun, V., Pikilnyak, A., & Morkun, N. (2014). Simulation of the Lamb waves propagation on the plate which contacts with gas containing iron ore pulp in Waveform Revealer toolbox. Metallurgical and Mining Industry, 6(5), 16-19.

4. Zheng, Q., Yang, R., Zeng, Q., Zhu, H., Dong, K., & Yu, A. (2024). Interparticle forces and their effects in particulate systems. Powder Technology, 436, 119445. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2024.119445

5. Li, C., Moreno-Atanasio R., O’dea, D., & Honeyands, T. (2019). Experimental Study on the Physical Properties of Iron Ore Granules Made from Australian Iron Ores. ISIJ International, 59(2), 253-262. https://doi.org/10.2355/isijinternational.ISIJINT-2018-508

6. Zhang, H., Kopelevich, D.I., & Butler, J. (2024). Frictional effects on shear-induced diffusion in suspensions of non-Brownian particles. Journal of Fluid Mechanics, 1001(A42). https://doi.org/10.1017/jfm.2024.1121

7. Abedian, B., & Kachanov, M. (2010). On the effective viscosity of suspensions. International Journal of Engineering Science, 48(11), 962-965. https://doi.org/10.1016/j.ijengsci.2010.08.012

8. Fourest, T., Deletomb, É., Faucher, V., Arrigoni, M., Dupas, J., & Laurens, J.-M. (2018). Comparison of Keller-Miksis model and finite element bubble dynamics simulations in a confined medium. Application to the hydrodynamic ram. European Journal of Mechanics B/Fluids, 68, 66-75. https://doi.org/10.1016/j.euromechflu.2017.11.004

9. Bao, H., Reuter, F., Zhang, H., & Lu, J. (2023). Impact-driven cavitation bubble dynamics. Experiments in Fluids, 64(27). https://doi.org/10.1007/s00348-023-03569-z

10.      Zheng, X., Wang, X., Zhang, Y., & Zhang, Y. (2022). A single oscillating bubble in liquids with high Mach number. Ultrasonics Sonochemistry, 85, 105985. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2022.105985

11.      Chen, Y. han, Zhan, J. Min, & Li, Y. tian (2021). Numerical simulation of cavitation-bubble expansion and collapse inside a bottle subjected to impact on its topside. Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, 5(1), 1440-1451. https://doi.org/10.1080/19942060.2021.1976279

12.      Wang, S., Wang, X., You, F., & Xiao, H. (2023). Review of Ultrasonic Particle Manipulation Techniques: Applications and Research Advances. Micromachines, 14(8), 1487. https://doi.org/10.3390/mi14081487

13.      Shi, J., Tong, L., Sun, L., Jiang, T., Yu, X., Yu, K., Lu, S., & Xu, W. (2024). Molecular Dynamics Simulation on the Process of Ultrasonic Viscosity Reduc-tion. Processes, 12(12), 2803.
https://doi.org/10.3390/pr12122803

14.      Zhang, Z., Zhang, W., Zhang, J., Sun, H., & Li, X. (2011). Simulations of physical properties of air by molecular dynamics method introduced the rotations of diatomic molecules and the momentum control. Journal of Molecular Science, 27, 203-207. https://doi.org/10.13563/j.cnki.jmolsci.2011.03.012

15.      Suryakant, V. Moholkar, Sivasankar, T., Bhaskar, J. C., & Roy, K. (2022). Energy Aspects of Acoustic Cavitation and Sonochemistry/ Chapter 12 ‒ Mechanistic issues of energy efficiency of an ultrasonic process: Role of free and dissolved gas. Fundamentals and Engineering, 193-219. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-91937-1.00002-5

16.      Yang, G., Lin, W., Lai, H., Tong, J., Lei, J., Yuan, M., Zhang, Yu., & Cui, C. (2021). Understanding the relationship between particle size and ultrasonic treatment during the synthesis of metal nanoparticles. Ultrasonics Sono-chemistry, 73, 105497. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2021.105497

17.      Tiang, S. S. L., Low, L.E., Ali, I., Zhou, L., Goh, B.-H., Gew, L. T., & Tang, S.Y. (2024). Recent advances in ultrasonic cavitation technologies for emulsion preparation: a mini review. Current Opinion in Chemical Engineering, 45, 101046. https://doi.org/10.1016/j.coche.2024.101046

18.      Morkun, V., Tron, V., & Zymohliad, V. (2022). Modelling of Iron Ore Processing in Technological Units Based on the Hybrid Approach. Acta Mechanica et Automatica, 16(1), 82-90. https://doi.org/10.2478/ama-2022-0010

19.      Xu, N., Tang, S., Lin, D., Geng, R., Wang, X., & Liang, X. (2024). Complex granular flows of sticky-wet material on flip-flow screens: Calibration of discrete element simulations. Particuology, 84, 290-308. https://doi.org/10.1016/j.partic.2023.07.010

20.      Dai, S., Zhang, S., Gao, F., He, X., & Sheng, D. (2024). Investigation of particle segregation in a vertically vibrated binary mixture: Segregation process and mechanism. Computers and Geotechnics, 169, 106236. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2024.106236

21.      Pan, W., Hou, X., Ding, T., & Tang, D. (2015). Tangential force model study of lunar dust particles based on Hertz-Mindlin theory and sensor technology. Sensor Letters, 13, 176-179. https://doi.org/10.1166/sl.2015.3463

22.      Chen, Q., Qin, S., & Wu, S. (2020). Quantitative Study on the Contact Force and Force Chain Characteristics of Ore Particle Systems during Ore Drawing from a Single Drawpoint under the Influence of a Flexible Barrier. Geofluids, 127076, 13. https://doi.org/10.1155/2020/1270761

23.      Zhang, W., Zhou, J., Yu, S. W., Zhang, X. J., & Liu, K. (2018). Investigation on contact force and force chain of granular matter in biaxial compres-sion. Chinese Journal of Applied Mechanics, 35, 530-538.

24.      Chassaing, P. (2022). Fundamentals of Fluid Mechanics (ed. 1), XXI. ISBN 978-3-031-10086-4.

25.      Zhang, X., Li, F., Wang, C., Mo, R., Hu, J., Guo, J., & Lin, S. (2022). Effects of translational motion on the Bjerknes forces of bubbles activated by strong acoustic waves. Ultrasonics, 126, 106809. https://doi.org/10.1016/j.ultras.2022.106809

26.      Hertz Contact Stress Calculations. Retrieved from https://vinksda.com/toolkit-mechanical-calculations/hertz-contact-stress-calculations/

27.      Morkun, V., Morkun, N., Tron, V., & Hryshchenko, S. (2017). Investigation of the effect of characteristics of gas-containing suspensions on the parameters of the process of ultrasonic wave propagation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6.5(90), 49-58. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.118943

28.      Chen, B., Yan, J., Mo, W., Xu, W., Zhang, L., & Tamma Kumar, K. (2019). DEM simulation and experimental study on the screening process of elliptical vibration mechanical systems. Journal of vibroengineering, 21(8). https://doi.org/10.21595/jve.2019.19993

• < Попередня
• Наступна >