• Ступакова Екатерина Владимировна

DOI: 10.21440/0536-1028-2019-6-81-89

Ступакова Е. В. Определение погрешностей стандартных образцов состава золотосодержащих руд // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 6. С. 81–89. DOI: 10.21440/0536- 1028-2019-6-81-89

Введение. Стандартные образцы (СО) состава руд и продуктов их переработки должны удовлетворять требованиям однородности материала. Технология приготовления материала СО должна обеспечить однородность его состава. Однородность гомогенизированного материала экспериментально исследуют и оценивают, чтобы была уверенность в том, что аттестуемая характеристика СО имеет одинаковое значение в любой части материала или его вариации не превосходят некоторого заданного уровня.
Методология исследования. Погрешность неоднородности материала СО оценивают способом, основанным на многократных измерениях содержания аттестуемого компонента в нескольких пробах, отобранных случайным образом от всего материала СО, с последующей обработкой результатов измерений. От всей массы материала СО для оценивания однородности случайным образом отбирают N проб массой M0 каждая. Отбор проб проводят после приготовления и гомогенизации материала СО. Масса каждой пробы M0 должна быть достаточной для проведения в соответствии с применяемой методикой измерений фиксированного числа измерений J.
Результаты исследования. Экспериментально установлено, что оценка погрешности неоднородности материала стандартных образцов состава золотосодержащих руд при принятой по ГОСТ 8.531-2002 «ГСИ. Стандартные образцы состава монолитных и дисперсных материалов. Способы оценивания однородности» по схеме дисперсионного анализа приводит к получению величин погрешностей неоднородности ниже установленного норматива однородности материала стандартных образцов. Для правильного расчета погрешности неоднородности при принятой схеме эксперимента необходим пересчет величины погрешности с учетом погрешностей неоднородности навесок массой 50 г или расчет погрешности неоднородности по всему массиву
полученных результатов анализа (N х J). Гранулометрический состав материала стандартных образцов состава золотосодержащих руд, при котором 100 % массы имеет размер зерен менее 0,050 мм, дает возможность получить величины погрешностей неоднородности максимально приближенные к установленным нормативам.

Ключевые слова: стандартный образец; однородность материала стандартного образца;
погрешность неоднородности.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Осинцева Е. В. Стандартные образцы – материальная основа обеспе-
чения единства измерений // Экономика качества. 2016. № 2 (14). URL: http://eq-journal.ru/pdf/14
(дата обращения 15.03.2019).
2. Анчутина Е. А. Современные разработки в области стандартных образцов: обзор междуна-
родных публикаций // Стандартные образцы. 2014. № 1. С. 27–41.
3. Markus Stoeppler, Wayne R. Wolf, Peter J. Jenks. Reference materials for chemical analysis:
ceritification, availability and proper usage. Weinheim, John Wiley & Sons, 2008. 322 р.
4. Вольфрам Бремзер, Вульф Менцель. Валидация методов определения качественных свойств //
Стандартные образцы в измерениях и технологиях: сб. тр. III Междунар. науч. конф. Часть Ru.
Екатеринбург: УНИИМ, 2018. С. 13.
5. Авербух А. И., Кочергина О. В. Применение стандартных образцов для оценки точности
(правильности и прецизионности) методик выполнения измерений // Стандартные образцы. 2008.
№ 3. С. 33–37.
6. Шпаков С. В. Использование стандартных образцов для проверки квалификации лаборато-
рий // Стандартные образцы. 2014. № 2. С. 56–60.
7. Ramsey M. H. et al. Quality in measurement and testing. Ed. by Horst Czichos et al. Berlin: Springer,
2011. P. 97–115.
8. Степановских В. В., Кузьмин И. М. Применение стандартных образцов в аналитических ла-
бораториях металлургических предприятий // Аналитика и контроль. 1998. № 3–4. С. 90–92.
9. Свистунов И. Н., Горбунов Р. А., Левин А. Е. Практическое использование стандартных об-
разцов при поверке средств измерений // Стандартные образцы в измерениях и технологиях: сб. тр.
III Междунар. науч. конф. Часть Ru. Екатеринбург: УНИИМ, 2018. С. 161–162.
10. Jean Pauwels, Andree Lamberty, Heinz Schimmel. Homogeneity testing of reference materials //
Accred Qual Assur. 1998. Nо. 3. P. 51–55.
11. Thomas P. J. et al. Homogeneity and stability of reference materials // Accred Qual Assur. 2001.
Nо. 6. P. 20–25.
12. Brand N. W. Gold homogeneity in certified reference materials; a comparison of five manufacturers //
Explore. 2015. Nо. 169. P. 1–24.
13. Козин В. З., Комлев А. С., Волков П. С., Ступакова Е. В. Определение случайных погреш-
ностей подготовки и анализа проб руды и продуктов обогащения // Известия вузов. Горный журнал.
2018. № 5. С. 82–91.
Поступила в редакцию 27 марта 2019 года

• Теплухин Владимир Клавдиевич
• Ратушняк Александр Николаевич
• Ван Сяолун

DOI: 10.21440/0536-1028-2019-6-60-69

Теплухин В. К., Ратушняк А. Н., Ван Сяолун. Электромагнитная технология диагностики состояния внутренних защитных покрытий промысловых трубопроводов // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 6. С. 60–69. DOI: 10.21440/0536-1028-2019-6-60-69

Цель работы. В настоящее время часть (менее 10 %) промысловых трубопроводов имеют внутреннее защитное покрытие. Отсутствие защиты ведет к отказам трубопроводов в процессе эксплуатации, порывам, обусловленным развитием коррозии. Это приводит к экологическому ущербу, высоким затратам на ликвидацию аварий, неконтролируемым потерям нефти и нефтепродуктов. С целью снижения частоты порывов системы трубопроводов необходимо увеличивать долю трубопроводов с внутренним защитным покрытием. Срок службы трубопроводов с внутренней изоляцией возрастает в 8–10 раз по сравнению с незащищенными трубами. Необходима разработка технологии контроля технического состояния внутреннего полимерного покрытия труб промыслового сортамента диаметров 114–273 мм, используемых для транспортировки нефтепродуктов.
Методика проведения исследований. Теоретические и методические исследования и детальный анализ результатов физического моделирования.
Анализ результатов. Показана информативность измеряемых характеристик гармонического электромагнитного поля при исследовании дефектов защитного покрытия трубопроводов и высокая технологичность промысловых контрольных исследований при проведении диагностики внутреннего полимерного покрытия труб при перемещении измерительного комплекса внутри труб в автономном режиме с непостоянной скоростью.
Выводы. Проверена и подтверждена эффективность применения в качестве технического решения способа, основанного на симметричной системе расположения зондовых электродов и мостовой схеме измерений характеристик поля электромагнитного сигнала для создания технологичного средства диагностики внутреннего полимерного покрытия промысловых трубопроводов в сложных условиях промышленной эксплуатации.

Ключевые слова: защитное внутритрубное полимерное покрытие; диэлектрический слой;
математическое моделирование; экспериментальная установка; физическое моделирование.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Гейт А. П., Михайлов И. И., Зорин Е. Е. Применение систем автоматизированного ультразвукового контроля для оценки качества кольцевых сварных соединений трубопроводов // Наука и технология трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2018. № 8. С. 264–272.
2. Власов В. Т., Коровкин Ю. А., Марин Б. Н., Юрчук Е. С. Устройство для ультразвукового
контроля трубопроводов: пат. 2018817 Рос. Федерация. MПKG 01 N 29/10. 30.08.1994. URL: http://www1.fi ps.ru/ fi ps_servl/fi ps_servlet
3. Власов В. Т., Марин Б. Н., Юрчук Е. С., Коровкин Ю. А. Ультразвуковое устройство для автоматического контроля качества металла трубопроводов: пат. 2042946 Рос. Федерация. МПК G 01 N 29/04. 27.08.1995. URL: http://www1.fi ps.ru/fi ps_servl/fi ps_servlet
4. Шабуневич В. И. Способ неразрушающего контроля трубопроводов: пат. 2108569 Рос. Федерация. МПК G 01N29/04. 10.04.1998. URL: http://www1.fi ps.ru/ fi ps_servl/fi ps_servlet
5. Мурашов В. В., Слюсарев М. В. Выявление трещин в деталях из полимерных композиционных материалов и в многослойных клееных конструкциях низкочастотным акустическим методом // Дефектоскопия. 2016. № 6. С. 27–34.
6. Теплухин В. К. Развитие теоретического обеспечения электромагнитной дефектоскопии колонн нефтяных и газовых скважин // Дефектоскопия. 2004. № 12. С. 60–73.
7. Ратушняк А. Н., Теплухин В. К. Теоретические и экспериментальные основы индукционных методов исследований скважин. Екатеринбург: УрО РАН, 2017. 127 с.
8. Исаев Г. А., Кауфман А. А., Рабинович Б. И., Шатохин В. Н. О влиянии негоризонтальных
поверхностей раздела на электромагнитные поля, применяемые в электроразведке // Теория электромагнитных полей, применяемых в разведочной геофизике. Новосибирск: Наука, 1970. С. 3–69.
9. Заборовский А. И. Электроразведка. М.: Гостоптехиздат, 1963. 429 с.
10. Ваньян Л. Л. Основы электромагнитных зондирований. М.: Недра, 1965. 109 с.
11. Уэйт Дж. Р. Геоэлектромагнетизм. М.: Недра, 1987. 235 с.
12. Бурсиан В. Р. Теория электромагнитных полей, применяемых в электроразведке. Л.: Недра, 1972. 245 с.
13. Краев А. П. Основы геоэлектрики. Л.: Недра, 1965. 587 с.
14. Lоngman I. M. A method for the numerical evaluation of fi nite integrals of oscillatory functions // Math. Comput. 1960. Vol. 14. No. 69. P. 53–59.

Поступила в редакцию 14 мая 2019 года

• Прокопьев Сергей Амперович
• Пелевин Алексей Евгеньевич
• Прокопьев Евгений Сергеевич
• Иванова Ксения Константиновна

DOI: 10.21440/0536-1028-2019-6-70-80

Прокопьев С. А., Пелевин А. Е., Прокопьев Е. С., Иванова К. К. Повышение комплексности использования железорудного сырья с помощью винтовой сепарации // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 6. С. 70–80. DOI: 10.21440/0536-1028-2019-6-70-80

Целью работы является оценка возможности применения винтовой сепарации для повышения комплексности использования железорудного сырья за счет получения дополнительного концентрата из хвостов обогащения в слабом магнитном поле магнетитсодержащих руд.
Методика проведения исследований. Эксперименты выполнены в лабораторных и полупромышленных условиях с использованием винтовых шламовых сепараторов. Исходными продуктами являлись хвосты обогащения в слабом магнитном поле гематит-магнетитовых кварцитов, магнетитовых и титаномагнетитовых руд.
Результаты исследований. В полупромышленных условиях показана возможность получения гематитового концентрата с массовыми долями железа 63–66 % и диоксида кремния 4,6–8,0 % из отходов обогащения гематит-магнетитовых руд. Выход концентрата по отношению к хвостам обогащения составил 10–14 %. Лабораторные исследования по применению винтовой сепарации и концентрации на столе не позволили получить готовых железных или других концентратов из хвостов обогащения магнетитовых и титаномагнетитовых руд. При гравитационном обогащении хвостов переработки комплексных магнетитовых руд отмечено повышение содер-
жания сульфидов меди и цинка в тяжелом продукте.
Выводы. Использование винтовой сепарации при обогащении гематит-магнетитовых кварцитов позволяет повысить комплексность использования железорудного сырья за счет получения гематитового концентрата. Применение винтовой сепарации следует признать нецелесообразным для снижения потерь железа с хвостами при обогащении скарновых магнетитовых и титаномагнетитовых руд. Винтовую сепарацию можно использовать в качестве метода предварительного обогащения хвостов переработки комплексных скарновых магнетитовых руд с целью получения промпродуктов, содержащих минералы цветных металлов.

Ключевые слова: комплексность использования сырья; железные руды; хвосты обогащения; винтовая сепарация; винтовой шламовый сепаратор; гематитовый концентрат; массовая доля железа.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Справочник по обогащению руд. Обогатительные фабрики / под. ред. О. С. Богданова. М.: Недра, 1984. 358 с.
2. Кармазин В. И., Кармазин В. В. Магнитные, электрические и специальные методы обогащения полезных ископаемых. В 2 т. Т. 1. Магнитные и электрические методы обогащения полезных ископаемых. М.: Горная книга, 2012. 672 с.
3. Пелевин А. Е. Магнитные и электрические методы обогащения. Магнитные методы обогащения. Екатеринбург: УГГУ, 2018. 296 с.
4. Arantes R. S., Lima R. M. F. Influence of sodium silicate modulus on iron ore flotation with sodium oleate // International Journal of Mineral Processing. 2013. Vol. 125. Р. 157–160.
5. Wanzhong Yin, Jizhen Wang, Longhua Xu. N. Reagents in the reverse flotation of carbonatecontaining iron ores // Proceedings of the 11th International Congress for Applied Mineralogy. 2015. Part of the series Springer Geochemistry / Mineralogy. Р. 459–470.
6. Collinao E., Davila P., Irarrazabal R., de Carvalho R., Tavares M. Continuous improvement in SAG mill liner design using new technologies // XXVII International Mineral Processing Congress (IMPC). Santiago, Chile, 2014. Сhap. 8. Р. 104–118.
7. Rosa A. C., de Oliveira P. S., Donda J. D. Comparing ball and vertical mills performance: An industrial case study // XXVII IMPC. Santiago, Chile, 2014. Сhap. 8. Р. 44–52.
8. Jankovic A., Valery W., SÖnmez B., Oliveira R. Effect of circulating load and classification efficiency on HPGR and ball mill capacity // XXVII IMPC. Santiago, Chile, 2014. Сhap. 9. Р. 2–14.
9. Прокопьев С. А., Пелевин А. Е., Напольских С. А., Гельбинг Р. А. Стадиальное выделение магнетитового концентрата с использованием винтовой сепарации // Обогащение руд. 2018. № 4. С. 28–33. DOI: 10.17580/or.2018.04.06.
10. Prabal Kumar Agrwal, Sanket Bacchuwar, Rao G. V., Sharma S. K. Оptimisation of process parameters of spiral concentrator for beneficiation of iron ore stacked slimes from Kirandul, Chattisgarh, India // XXVIII IMPC Proceedings. Quebec, Canada, 2016. Paper ID: 627.
11. Sadeghi M., Bazin C., Hodouin D., Devin P.-O., Lavoie F., Renaud M. Control of spiral concentrators for the concentration of iron ore // XXVIII IMPC Proceedings. Quebec, Canada, 2016. Paper ID: 792.
12. Prokopev S. A., Pelevin A. E., Morozov Iu. P. Some features of mass transfer at spiral // Известия вузов. Горный журнал. 2018. № 7. С. 67–74.
13. Auret L., Haasbroek A., Holtzhausen P. and Lindner B. Оnline concentrat band position detection for a spiral concentrator using a Raspberry Pi // XXVII IMPC. Santiago, Chile, 2014. Сhap. 17. Р. 83–92.
14. Darryel Boucher, Joshua Sovechles, Zhoutong Deng, Raymond Langlois, Thomas W. Leadbeater Оbservation of wash water effect on particle motion in a spiral concentrator by positron emission particle tracking // XXVIII IMPC Proceedings. Quebec, Canada, 2016. Paper ID: 436.

Поступила в редакцию 22 мая 2019 года

• Дырдин Валерий Васильевич
• Ким Татьяна Леонидовна
• Смирнов Вячеслав Геннадьевич

DOI: 10.21440/0536-1028-2019-6-51-59

Смирнов В. Г., Дырдин В. В., Ким Т. Л. Фактор выбросоопасности зон угольных пластов, обусловленный крупностью частиц угля // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 6. С. 51–59 (In Eng.). DOI: 10.21440/0536-1028-2019-6-51-59

Введение. Параметры и свойства угольных пластов, на которых произошли внезапные выбросы угля и газа, активно исследуются с целью уточнения механизма и совершенствования методов прогноза и предотвращения внезапных выбросов угля и газа. Выбросы происходят из слабых, перемятых пачек угля.
Цель работы. Исследование влияния крупности зерен угольного пласта на формирование внезапных выбросов угля и газа с учетом возможного изменения прочностных и фильтрационных свойств угля. 
Методика. Выполнен теоретический анализ влияния крупности частиц угля и размера зарождающихся трещин на формирование внезапных выбросов угля и газа.
Теоретическая часть. В работе показано, что с уменьшением среднего размера частиц угля увеличивается поток газа, переходящего из внутреннего объема угля в свободную форму, уменьшается коэффициент проницаемости, что ведет к возрастанию градиента газового давления в краевой зоне. Размер частиц определяется условиями формирования и залегания угля. В отдельные геологические периоды уголь измельчается при разрушении части массива силами горного давления. Размер частиц угля влияет на диапазон равновесных условий, при нарушении которых развивается внезапный выброс угля и газа.
Результаты. Исходя из условий равновесия малого объема угля с ориентированными трещинами сформулирован критерий возникновения внезапных выбросов угля и газа, который показывает, что с уменьшением размера трещин по степенному закону возрастает вероятность возникновения внезапных выбросов угля и газа при сохранении прочих условий.
Выводы. Сформулирован фактор возникновения внезапных выбросов угля и газа, выраженный через размер частиц угля в степени 2,5, в соответствии с которым вероятность формирования внезапного выброса линейно возрастает при увеличении газоносности угольного пласта, коэффициента диффузии метана из внутреннего пространства к поверхности угольных частиц, а также при уменьшении прочности угля.

Ключевые слова: газодинамические явления; краевая зона; уголь; метан; внезапные выбросы угля и газа; трещины; разрушение; зернистость; фильтрация.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Чернов О. И., Пузырев В. Н. Прогноз внезапных выбросов угля и газа. М.: Недра, 1979. 296 с.
2. Зыков В. С. Внезапные выбросы угля и газа и другие газодинамические явления в шахтах. Кемерово: Институт угля и углехимии СО РАН, 2010. 333 с.
3. Fisne A., Esen О. Coal and gas outburst hazard in Zonguldak Coal Basin of Turkey, and association with geological parameters // Nat Hazards. 2014. Vol. 74. P. 1363–1390.
4. Li Sh., Zhang T. Catastrophic mechanism of coal and gas outbursts and their prevention and control // Mining Science and Technology. 2010. Vol. 20. P. 209–214.
5. Мурашев В. И. Механизм развязывания внезапных выбросов угля и газа в горных выработках // Основы теории внезапных выбросов угля, породы и газа. М.: Недра, 1978. С. 140–161.
6. Алексеев А. Д. Физика угля и горных процессов. Киев: Наукова думка, 2010. 425 с.
7. Опарин В. Н., Киряева Т. А., Гаврилов В. Ю., Шутилов Р. А., Ковчавцев А. П., Танайно А. С., Ефимов В. П., Астраханцев И. Е., Гренев И. В. О некоторых особенностях взаимодействия между геомеханическими и физико-химическими процессами в угольных пластах // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2014. № 2. С. 3–30.
8. Бьюи Х. Д. Механика разрушения: обратные задачи и решения: пер. с англ. М.: Физматлит, 2011. 412 с.
9. Седов Л. И. Механика сплошной среды: в 2 т. Т. 2. СПб: Лань, 2004. 560 с.
10. Дырдин В. В., Фофанов А. А., Ким Т. Л., Смирнов В. Г., Тациенко В. П., Козлов А. А., Плотников Е. А. Влияние механодеструкции угля на формирование газодинамических процессов при подземной разработке угольных пластов // Безопасность труда в промышленности. 2017. № 8. С. 10–15.
11. Дырдин В. В., Фофанов А. А., Смирнов В. Г., Дягилева А. В. Образование «газового мешка» в зоне опорного давления угольного массива впереди забоя очистной выработки // Известия вузов. Горный журнал. 2017. № 4. С. 41–46.
12. Смирнов В. Г., Дырдин В. В., Шепелева С. А. Трещинообразование в угольных пластах,
склонных к внезапным выбросам угля и газа // Вестник КузГТУ. 2013. № 6. С. 20–27.
13. Smirnov V. G., Dyrdin V. V., Manakov A. Yu., Ismagilov Z. R., Adamova T. P. Problem of
pulverized coal formation at main outburst caused by decomposition of gas hydrates in coal seams // Chemistry for Sustainable Development. 2016. Vol. 24. № 4. P. 499–507.
14. Ruthven D., Farooq S., Knaebel K. S. Pressure Swing Adsorption. USA: VCH Publishers, 1994. 353 p.
15. Коваленко Ю. Ф., Сидорин Ю. В., Устинов К. Б. Деформирование массива угля при наличии в нем системы изолированных газонаполненных трещин // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2012. № 1. С. 33–45.
16. Колесниченко Е. А., Артемьев В. Б., Колесниченко И. Е. Внезапные выбросы метана: теоретические основы. М.: Горное дело, 2013. 232 с.
17. Проблемы теории пластичности и геомеханики: к 100-летию со дня рождения акад.
С. А. Христиановича / отв. ред. В. И. Карев. М.: Наука, 2008. 391 с.
18. Эттингер И. Л. Метанонасыщенный угольный пласт как твердый метаноугольный раствор // ФТПРПИ. 1990. № 2. С. 66–72.
19. Цай Б. Н., Демин В. Ф., Исабеков Е. Т. О внезапных выбросах угля и газа // Известия вузов. Горный журнал. 2008. № 3. С. 118–123.
20. Федорченко И. А., Федоров А. В. Описание газодинамической стадии внезапного выброса угля и газа с учетом десорбции // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2012. № 1. С. 20–32.
21. Исабек Т. К., Демин В. Ф., Цай Б. Н., Исабеков Е. Т., Сагындыков Н. Технология ведения
очистных и подготовительных работ на выбросоопасных пластах // Известия вузов. Горный журнал. 2009. № 5. С. 10–16.

Поступила в редакцию 15 мая 2019 года