Моделирование и визуализация динамического воздействия потоков транспортируемой руды на стенки рудоперепуска рудника «Октябрьский»

О проекте

  • Моделирование и визуализация динамического воздействия потоков транспортируемой руды на стенки рудоперепуска рудника «Октябрьский»
  • ООО «Норильскгеология»
  • Горнодобывающая промышленность
  • 2016 год

Моделирование и визуализация динамического воздействия потоков транспортируемой руды на стенки рудоперепуска рудника «Октябрьский»

ООО «Норильскгеология» — дочернее подразделение ГМК «Норильский никель» — занимается геологоразведочными, оценочными и ревизионными работами, а также геологотехническим сопровождением разработки медно-никелевых месторождений. В частности, компания занимается геологическим изучением Ниругдинской, Халильской и Нижне-Халильской площадей на медь и никель на территории Таймырского Долгано-Ненецкого района.

Компания «Норильскгеология» обратилась к специалистам «МЦД» для исследования динамического воздействия потоков транспортируемой руды с горизонта 700 на горизонт 906 в районе центрального рудоспуска РО-СС-1 Север.
Задачи, поставленные перед инженерами «МЦД», включали в себя:

  • Выявление участков ствола, наиболее подверженных абразивному и динамическому воздействию руды.
  • Определение характерных (максимальных и минимальных) углов отскока и длительности свободного падения кусков руды.
  • Поиск наиболее эффективных геометрических конфигураций ствола, обеспечивающих минимальный износ и максимальную производительность без зависания.

Для выполнения расчетных работ применялся метод дискретных элементов в программном обеспечении Rocky DEM с верификацией полученных моделей на базе натурных экспериментов.

Программный пакет Rocky DEM основан на методе дискретных элементов (DEM), посекундное моделирование динамического поведения руды реализовано за счет постоянного расчета Ньютоновских сил.

Для проведения расчетов заказчиком были предоставлены геометрические модели рудоперепуска.

Исходная геометрическая модель, полученная от заказчика (вписать ед.измерения)
Рисунок 1. Исходная геометрическая модель, полученная от заказчика (вписать ед.измерения)

Предоставленная геометрическая модель была отредактирована, убрана лишняя часть геометрии и оставлены только два ствола и пересыпной узел. Передача измененной геометрической модели из ANSYS SpaceClaim проводилась в формате .stl, с тремя различными диаметрами стволов рудоперепуска.

На основании полученных исходных данных специалистами «МЦД» были проведены расчеты динамического воздействия транспортируемой руды на стенки рудоперепуска с учетом изнашивания поверхности стенок футеровки. Рассмотрение изнашивания поверхности велось на основании работы частиц на срез, так как это основной влияющий на изнашивание фактор.

На основании проведенного исследования по ссыпанию руды на рудную подушку было выявлено несколько участков конструкции, подвергающихся наибольшему динамическому воздействию: зона разгрузки верхней секции, направляющая, пересыпной узел, зона загрузки и зона разгрузки нижней секции.

Участки ствола, подверженные наибольшему динамическому воздействию
Рисунок 2. Участки ствола, подверженные наибольшему динамическому воздействию
Перечень участков ствола, подверженных наибольшему изнашиванию
Таблица 1. Перечень участков ствола, подверженных наибольшему изнашиванию

Дальнейшая оценка износостойкости различных конструкций рудоспуска велась в вышеуказанных участках.

Основной проблемой в зоне разгрузки верхней секции является изнашивание горловины из-за скольжения частиц по поверхности при выгрузке. Сужение диаметра привело бы к увеличению изнашивания сужающейся части верхней секции. Увеличение диаметра зоны выгрузки снизит значения работы на срез, осуществляемой частицами при контакте с футеровкой.
Работа на срез по направляющей не изменяется в зависимости от диаметра ствола верхней секции, увеличение угла наклона направляющей или замена ее на рудную подушку снизит нагрузки, возникающие в данном узле.

Пересыпной узел: уменьшение диаметра ствола приведет к увеличению свободного пространства до стенки, в результате чего появляется место для формирования рудной подушки, которая снижает степень воздействия руды на стенку.

В ходе образования в пересыпном узле рудной подушки, увеличивается процент руды, которая скатывается по краю, что приводит к ускорению изнашивания в данном секторе. Возможно, что при увеличении диаметра руда будет терять больше скорости на направляющей – до контакта с секцией, что приведет к уменьшению контактной энергии.

Также уменьшение диаметра приводит к большему количеству соударений, что ускоряет изнашивание поверхности.

Оценка проводилась не только на основании изнашивания поверхности рудоперепуска, но и относительно характеристик руды (скорости частиц руды). Одним из значимых факторов поведения руды является ее максимальная скорость.

По полученным результатам можно сделать вывод, что при большом диаметре конструкции частицы достигают наибольшей максимальной скорости, а при меньших диаметрах частицы чаще сталкиваются, что приводит к снижению значения максимальной скорости. В то же время, изменение диаметра стволов практически не влияет на длительность свободного падения частиц в нижней секции.

Полученные в ходе моделирования количественные и качественные результаты позволили специалистам «МЦД» оценить степень изнашивания футеровки стенок в зависимости от конструктивного исполнения рудоперепуска.

Исходя из проведённого моделирования, был сделан вывод о том, что наименьший износ футеровки обеспечивает использование рудоперепуска с диаметром ствола 5 м (в сравнении с рудоперепуском диаметром 3,6 м)
По результатам проведенного моделирования были сформулированы рекомендации относительно изменений конструкции рудоперепуска, позволяющих снизить износ футеровки, а именно: расширение разгрузочного окна верхней секции; увеличение угла наклона направляющей, либо ее замена на рудную подушку; отдаление стенки пересыпного узла от нижней секции рудоперепуска.

Есть подобная задача? Звони!

Позвоните нам

+7 (495) 644-06-08

Напишите нам

info@digitaltwin.ru

Часы работы

Пн-Пт 9:00 – 18:00

Другие проекты

Отправить сообщение

    Свяжитесь с нами

    Позвоните нам

    +7 (495) 644-06-08

    Напишите нам

    info@digitaltwin.ru

    Часы работы

    Пн-Пт 9:00 – 18:00