книги из ГПНТБ / Циперович, М. В. Обогащение углей в тяжелых суспензиях

Подставляя значения ег и е2 в формулу (47), получим

Содержание неполезной части может быть выражено зольностью или выходом фракций для принятой плотности разделения. При получении нескольких продуктов по Т. Г. Фоменко методика под­ счета технической эффективности процесса обогащения угля состоит в том, что согласно балансу продуктов обогащения (теоретическому или фактическому) подсчитываются эффективности выделения кон­ центрата и остатка. Затем к полученной величине эффективности прибавляется величина эффективности выделения промежуточного продукта и остатка от него.

Таким образом, при разделении исходного угля на три про­

где 8qCt = епп+пор — извлечение неполезной части в смесь промпродукта и породы; бост = епор — извлечение неполезной части

впороду.

В1953 г. П. П. Землянский [40] предложил несколько отличный от формулы Т. Г. Фоменко вариант критерия эффективности обога­ щения в виде

Основываясь также на извлечении кондиционных (собственных) фракций в продукты обогащения, можно рассчитывать показатель эффективности разделения по формуле [101]

чение кондиционных фракций в концентрат и отходы, %.

Однако определение значений извлечений в данном случае пред­ лагается производить не по любой заданной контрольной плотности разделения, а по фактической или действительной. Последняя опре­ деляется аналитическим или графическим путем.

В первом случае исходят из положения, что при действительной плотности разделения количество легких фракций, т. е. фракций, плотность которых меньше действительной плотности разделения, попавших вследствие несовершенства процесса в отходы, и коли­ чество тяжелых фракций, попавших в концентрат, равны между собой, причем выход этих посторонних или, как их часто называют

91

в зарубежной литературе, «блуждающих фракций» относят к исход­ ному углю, поступающему на обогащение (к питанию).

Аналитическое определение плотности разделения производится следующим путем.

На основании данных расслоения определяется фракционный состав продуктов обогащения. Примерный фракционный состав про­ дуктов обогащения приведен в табл. 33, в графах 2 и 4.

По выходу и фракционному составу продуктов обогащения опре­ деляют данные, помещенные в графах 3 и 5, показывающие выход отдельных фракций, отнесенный к исходному углю. По сумме отдель­ ных фракций продуктов обогащения, выход которых отнесен к исход­ ному углю, рассчитывается фракционный состав исходного угля, помещенный в графе 6.

Исходя из положения, что количество посторонних фракций

вконцентрате и отходах равны между собой, рассчитывается дей­ ствительная плотность разделения следующим путем.

Из данных, помещенных в графах 3 и 5 (табл. 33), следует, что действительная плотность разделения должна находиться между 1,4 и 1,5. Если бы плотность разделения была 1,4, то количество легких фракций в отходах равнялось бы 3%, а количество тяжелых фракций

вконцентрате составляло бы 17,5%. Если бы плотность разделения была равна 1,5, то количество легких фракций в отходах составило бы 7,5%, а легких в отходах — 2,1%. Следовательно, действитель­ ная плотность разделения находится где-то между 1,4 и 1,5.

Допустив, что в пределах узкой фракции приращение выхода прямо пропорционально приращению плотности, определяется это приращение. Для фракции 1,4—1,5 каждой 0,01 плотности в кон-

92

центрате соответствует 15 4 % выхода (к исходному углю), а в от-

4 5

ходах, в пределах этой же фракции, — ^ % .

Обозначив плотность разделения через х, определяем количество тяжелых посторонних фракций в концентрате

(1,5—х) (15,4:10) + 2,1%

0,01

и количество легких посторонних фракций в отходах

Эти количества посторонних фракций равны между собой. По­ этому можно написать уравнение

Решая это уравнение, определили, что х = 1,473.

Тогда, подставив значение х в выражение, определяющее коли­ чество посторонних фракций, находим это количество, равное 6,26%

исходного угля. В пересчете на продукты обогащения в концентрате

0 2 0

находится 100 = 8,94% посторонних фракций, а в отходах

^100 = 20,9%.

Следовательно, кондиционных фракций в концентрате содер­ жится 100 — 8,94 = 91,06%, а в отходах 100 — 20,9 = 79,1%.

§ 2. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПО ОРГАНИЧЕСКОМУ ВЫХОДУ

Коэффициентом органического выхода или коэффициентом полез­ ного действия обогатительной машины называют [671 отношение фактического выхода концентрата к теоретическому при практи­ ческой его зольности:

по кривой суммарных всплывших фракций исходного угля. По этому способу оценки эффективности обогащения невозможно рассчитать фракционный состав продуктов обогащения, которые будут получены в данном аппарате. Это, в свою очередь, не дает возможности опре­ делить, присутствуют ли в концентрате породные и промежуточные фракции или только промежуточные. Между тем это очень важно, особенно для концентратов, поступающих на коксование.

93

§ 3. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПО КРИВЫМ РАЗДЕЛЕНИЯ ТРОМПА —ТЕРРА

В последние годы в практике углеобогащения для оценки точ­

ния Ер, которая показывает среднее вероятное отклонение плот­ ности посторонних фракций в продуктах обогащения от плотности разделения.

Значения Е р определяются из кривых распределения или кривых дисперсий, которыми К. Тромп [154] предложил изображать резуль­ таты разделения исходного материала. В 1950 г. на Парижском конгрессе их стали называть кривыми разделения.

К. Тромп, а затем Терра [155] установили, что распределение фракций исходного угля между продуктами обогащения происходит с определенной статистической закономерностью, совпадающей с нор­ мальным законом распределения — законом Гаусса.

Построение кривых разделения и определение значений произ­ водятся следующим образом.

Продукты обогащения сепараторов с тяжелой средой подвер­ гаются фракционному анализу по плотностям 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,8; 2; 2,2 г/см3. Результаты анализа заносятся в таблицу. В качестве примера в табл. 34 приведены результаты фракционного анализа концентрата и породы, полученные в процессе обогащения.

На основании данных расслоения продуктов обогащения (табл. 34, графы 3 и 5) подсчитывается эквивалентный исходный продукт (графа 6). Далее расчетным путем определяются раздели­ тельные числа (п) для концентрата (графа 7) и породы (графа 8).

Разделительные числа определяются как отношение количества отдельной фракции в продукте обогащения (в процентах от исход­ ного) к количеству одноименной фракции в исходном угле.

Они показывают, какая часть какой-либо фракции исходного угля попала в концентрат и породу:

Если теперь на оси абсцисс отложить в масштабе среднее значе­ ние плотности фракций, а на оси ординат — разделительные числа, то получим кривые разделения для концентрата Тк и породы Тп (рис. 38). Эти кривые симметричны и пересекаются в точке, ордината

94

Рис. 38. Кривые разделения Тк и Т]

95

которой соответствует разделительному числу 50%. Абсцисса точки пересечения соответствует плотности разделения.

Таким образом, плотностью разделения по кривой разделения называется плотность, при которой соответствующая ему бесконечно малая фракция в практических условиях обогащения распределяется поровну между продуктами обогащения.

Из рис. 38 видно, что в данном случае плотность разделения 6р равна 2 г/см3, т. е. 50% фракции этой плотности перешло в кон­ центрат, а 50% — в породу.

Так как кривые разделения Тк и Тп симметричны, то ординаты любой точки кривой Тк (или Тп) можно определить как разность 100 минус ордината точки кривой Тп (или Тк) с той же абсциссой. Поэтому обычно принято графически изображать кривую разделения для тяжелого продукта: в случае разделения исходного угля на два продукта — кривую для породы, а при разделении на три продукта — для породы и для промпродукта. Ордината любой точки кривой разделения Тп (или T J показывает, какая часть бесконечно малой фракции исходного угля, соответствующей этой ординате, перешла в породу (или промпродукт).

При разделении исходного угля на три продукта имеем две плот­ ности разделения (отсечки) — высокую и низкую. Первая соответ­ ствует разделению исходного на породу и смесь концентрата с промпродуктом, а вторая — разделению этой смеси на концентрат и пром­ продукт. Расчет разделительных чисел для промпродукта (при разделении на концентрат и промпродукт) можно производить двумя способами. По первому способу за исходное принимается сумма отдельных фракций (к исходному), содержащихся в концентрате и промпродукте, без породы, выделенной при первом разделении.

Разделительные числа рассчитываются как частное от деления количества определенных фракций в промпродукте к суммарному количеству этих же фракций в концентрате и промпродукте.

В общем виде

где пм — разделительные числа для промпродукта; ум — содержание определенных фракций в промпродукте от исходного; ук — содер­ жание тех же фракций в концентрате от исходного.

Этот способ расчета принят в ФРГ.

По второму методу разделительные числа для промпродукта рассчитываются как частное от деления суммарного количества определенных фракций в промпродукте и породе к количеству этих же фракций в исходном угле:

, YM+ Yn (59)

'“ • п _ Yk + Ум + Yn *

Этот метод расчета принимается во Франции.

96

В табл. 35 и на рис. 39 приведены данные по разделению угля на три продукта, результаты расчета разделительных чисел и опре­ деления плотностей разделения до обоим способам. Из этих данных видно, что разница в значениях разделительных чисел по первому и второму методу и отклонения кривых являются незначительными, а плотность разделения между концентратом и промпродуктом

остается постоянной. Теоретически первый метод расчета и по­ строения кривой разделения второй отсечки является более правильным.

Вероятное отклонение кривой разделения определяется как полуразность между абсциссами (плотностями) точек кривой, соответ­ ствующими ординатам (разделительным числам) 25 и 75:

Вероятное отклонение измеряется в единицах плотности на абс­ циссе кривой разделения.

Для результатов разделения, изображенных на рис. 39, вероят­

Это означает, что среднее вероятное отклонение плотности по­ сторонних фракций в продуктах обогащения от плотности разделения составляет 0,155. По законам вероятности максимальное отклонение плотности посторонних фракций от плотности разделения составляет

Чем меньше среднее вероятное отклонение обогатительного аппа­ рата, т. е. чем меньше среднее отклонение плотности посторонних фракций в продуктах обогащения от плотности разделения, тем лучше и точнее работает этот аппарат. Величина Ер определяет угол наклона кривой разделения к вертикали: чем меньше Ер, тем меньше этот угол, и если Ер = 0, то а = 0 кривая разделения превращается в вертикальную линию, что свидетельствует об идеальном разделе­ нии угля.

Установлено, что величина вероятного отклонения в значитель­ ной степени зависит от крупности обогащаемого угля и от плотности разделения.

Данные, иллюстрирующие это положение, приведены в табл. 36

и 37 [122].

При обогащении крупного угля в одном и том же аппарате веро­ ятное отклонение меньше, чем при обогащении мелкого угля при одинаковой плотности разделения.

При обогащении угля одинаковой крупности среднее вероятное отклонение повышается по мере возрастания плотности разделения. Это увеличение незначительно для обогатительных машин с тяжелой средой и существенно для машин с водной средой. По этой причине для машин с водной средой оценка эффективности разделения произ-

98

Т а б л и ц а 37

Значения Е р для аппаратов с тяжелой суспензией

водится не по Ер, как для аппаратов с тяжелой средой, а по без­ размерному коэффициенту погрешности J:

где 6 р — плотность разделения, г/см3.

Этот коэффициент позволяет судить о точности работы обогати­ тельной машины независимо от плотности разделения.

Многие исследователи, так же как и авторы метода оценки эффек­ тивности разделения по Ер, считают, что для одной и той же обогати­ тельной машины этот показатель и форма кривой не зависят от обогатимости угля и, следовательно, для угля одной и той же круп­ ности полностью характеризуют работу данного аппарата. Однако не все согласны с этим. Так, например, Вундт и Шефер [166] счи­ тают, что величина показателя Ер зависит также и от фракционного состава исходного угля, что изменяет форму кривой.

В табл. 38 приводятся данные, полученные при обогащении мелкого угля различной степени обогатимости в укрупненной лабо­ раторной модели (опыты № 1 , 2 ) сепаратора типа мелкой ванны с тяжелой суспензией и крупного угля на полупромышленной уста­ новке (опыты № 3—6) Губахинского коксохимического завода.

Обогатимость угля характеризовалась количеством смежных фракций, т. е. фракций, отстоящих на ± 0 , 1 г/см3 от фактической

плотности разделения. Эти значения, так же как и показатель Ер, определялись по результатам фракционного анализа продуктов обогащения.

По приведенным данным видно, что при постоянной плотности разделения 1,41 г/см3 (опыты № 1 и 2) значительное увеличение во втором опыте содержания смежных фракций (почти в два раза) не привело к изменению показателя Ер.

При разделении угля одинаковой крупности в сепараторе полу­ промышленного типа (опыты № 3—6 ) были получены аналогичные результаты. При одинаковой плотности разделения показатель Ер оставался постоянным, независимо от количества смежных фракций.

Таким образом, приведенные данные также подтверждают вывод Тромпа и Терра о независимости показателя Ер от обогатимости угля.

Однако получение одинаковых значений показателя Е р для углей различной обогатимости (различного фракционного состава) не означает, что количество элементарной посторонней фракции и общее их количество в полученных продуктах обогащения является также постоянным.

Количество посторонних фракций для угля одинаковой круп­ ности при постоянном значении показателя Ер будет выше в тех продуктах обогащения, где больше содержание этих фракций в исход­ ном угле (см. табл. 38).

По полученным данным видно, что количество посторонних фракций в продуктах обогащения больше там, где выше количество смежных с плотностью разделения фракций в исходном угле.

Это и понятно, так как показатель Ер определяет, в каком соотно­ шении (в процентах от исходного угля) каждая фракция исходного угля, поступающего в аппарат, распределилась между продуктами

100