Горный институт КНЦ РАН, г. Апатиты, РФ:

Хохуля М. С., ведущий научный сотрудник, канд. техн. наук, m.hohulya@ksc.ru

Фомин А. В., научный сотрудник, fomin5-49@mail.ru

С применением численного моделирования на базе математического аппарата вычислительной гидродинамики выполнено исследование закономерностей сегрегации железорудного сырья в винтовых аппаратах различной конструкции. Предложен метод количественной оценки сегрегации в винтовых потоках малой толщины, основанный на применении численной модели процесса винтовой сепарации, а также критерия эффективности разделительных процессов Ханкока–Луйкена. Установлено, что использование винтовых аппаратов с профилем поперечного сечения в виде слабонаклонной кривой способствует интенсификации сегрегации гематитсодержащего минерального сырья, получаемого при переработке железистых кварцитов Заимандровской группы месторождений. Выявлено, что эффективность сегрегации данного материала в винтовых аппаратах увеличивается при повышении содержания твердого в исходном питании.

1. Кизевальтер Б. В. Теоретические основы гравитационных процессов. М.: Недра, 1979. 296 с.
2. Бочковский В. М. Расслаивание как наиболее важный раздел теории и практики гравитации // Горный журнал. 1954. № 1. С. 47–55.
3. Полькин С. И. Обогащение руд. М.: Гос. науч.-техн. изд-во литературы по черной и цветной металлургии, 1953. 289 с.
4. Исаев И. Н. Концентрационные столы. М.: Изд-во ГНТИ, 1962. 100 с.
5. Иванов В. Д., Прокопьев С. А. Винтовые аппараты для обогащения руд и песков в России. М.: Изд-во «Дакси», 2000. 240 с.
6. Богданович А. В. Интенсификация процессов гравитационного обогащения в центробежных полях // Обогащение руд. 1999. № 1–2. С. 33–35.
7. Богданович А. В., Васильев А. М. Исследование работы гравитационных сепараторов для обогащения тонкозернистых материалов // Обогащение руд. 2005. № 1. С. 12–15.

8. Богданович А. В., Петров С. В. Сравнительные испытания центробежных концентраторов различных типов // Обогащение руд. 2001. № 3. С. 38–41.
9. Васильев А. М. Исследование влияния факторов вязкости воды и явления сегрегации на показатели обогащения полезных ископаемых // Записки Горного института. 2006. Т. 169. С. 97–100.
10. Васильев А. М. Сегрегация мелкозернистого материала при гравитационном обогащении // Записки Горного института. 2006. Т. 167. С. 207–209.
11. Васильев А. М. Теоретические аспекты явления внутрислоевой сегрегации // Записки Горного института. 2006. Т. 169. С. 93–96.
12. Fletcher D. F., Doroodchi E., Galvin K. P. The influence of inclined plates on expansion behaviour of solid suspensions in a liquid fluidised bed — А computational fluid dynamics study // Powder Technology. 2005. Vol. 156, Iss. 1. P. 20–26.
13. Xia Y., Peng F. F. Effect of structured plates on fine coal gravity separation in a liquid fluidized bed system // Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics. 2007. Vol. 1, Iss. 3. P. 164–180.
14. Перепелкин М. А., Семыкин Е. С., Мирошникова Л. К., Уфатова З. Г. Моделирование процесса центробежной сепарации минеральных частиц в гравитационном поле с применением метода конечных элементов // Горная промышленность. 2022. № 1. С. 128–132.
15. Raziyeh S., Ataallah S. G. CFD simulation of an industrial hydrocyclone with Eulerian–Eulerian approach: A case study // International Journal of Mining Science and Technology. 2014. Vol. 24, Iss. 5. P. 643–648.
16. Vakamalla T. R., Mangadoddy N. Comprehensive dense slurry CFD model for performance evaluation of industrial hydrocyclones // Industrial and Engineering Chemistry Research. 2021. Vol. 60, Iss. 33. P. 12403–12418.
17. Александрова Т. Н., Потемкин В. А. Разработка методики оценки процесса гидроциклонирования c учетом реологических параметров минеральной суспензии // Записки Горного института. 2021. T. 252. С. 908–916.
18. Doheim M. A., Abdel Gawad A. F., Mahran G. M. A., Abu-Ali M. H., Rizk A. M. Numerical simulation of particulateflow in spiral separators: Part I. Low solids concentration (0.3% & 3% solids) // Applied Mathematical Modelling. 2013. Vol. 37, Iss. 1–2. P. 198–215.
19. Matthews B. W., Fletcher C. A., Partridge T. C. Particle flow modelling on spiral concentrators: benefits of dense media for coal processing // Proc. of 2^nd International conference on CFD in the mineral and process industries CSIRO, Melbourne, Australia, 6–8 December 1999. P. 211–216.
20. Mishra B. K., Tripathy A. A preliminary study of particle separation in spiral concentrators using DEM // International Journal of Mineral Processing. 2010. Vol. 94. P. 192–195.
21. Sudikondala P., Mangadoddy N., Kumar M., Tripathy S. K., Yanamandra R. M. CFD modelling of spiral concentrator — prediction of comprehensive fluid flow field and particle segregation // Minerals Engineering. 2022. Vol. 183. DOI: 10.1016/j.mineng.2022.107570.
22. Pedlosky J. Geophysical fluid dynamics. New York: Springer, 1987. 710 p.
23. Batchelor G. K. An introduction to fluid dynamics. Cambridge: Cambridge University Press, 1967. 658 p.
24. Нигматулин Р. И. Основы механики гетерогенных сред. М.: Наука, 1978. 336 с.
25. Versteeg H., Malalasekera W. An introduction to computational fluid dynamics: The finite volume method. Harlow: Pearson Education, 2007. 503 p.
26. Gosman A. D., Ioannides E. Aspects of computer simulation of liquid-fuelled combustors // Journal of Energy. 1983. Vol. 7, Iss. 6. P. 482–490.
27. Cundall P. A., Strack O. D. L. A discrete numerical model for granular assemblies // Geotechnique. 1979. Vol. 29. P. 47–65.
28. Fomin A. V., Khokhulya M. S. Improving efficiency of gravity separation of fine iron ore materials using computer modeling // Topical issues of rational use of natural resources. Vol. 2. London: CRC Press, 2019. P. 509–516.
29. Скороходов В. Ф., Хохуля М. С., Опалев А. С., Фомин А. В., Бирюков В. В., Никитин Р. М. Прикладные аспекты применения компьютерного моделирования гидродинамики многофазных сред в исследованиях процессов разделения минералов при обогащении руд // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2019. № 2. С. 139–153.
30. Хохуля М. С., Фомин А. В. Использование методов вычислительной гидродинамики в процессах гравитационного обогащения различных видов минерального сырья // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № S23. С. 474–482.
31. Скороходов В. Ф., Хохуля М. С., Фомин А. В., Никитин Р. М. Использование моделей обогатительных аппаратов для оценки технологических показателей переработки минерального сырья // Горный журнал. 2020. № 3. С. 50–55. DOI: 10.17580/gzh.2020.03.09.
32. Gray J. M. N. T. Particle segregation in dense granular flows // Annual Review of Fluid Mechanics. 2018. Vol. 50. P. 407–433.
33. Справочник по обогащению руд. T. 2. Основные процессы. Изд. 2. М.: Недра, 1983. 381 c.