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

Для исключения ошибок в определении вязкости предварительно на ротационном вискозиметре определяются углы наклона кривых, полученных для различных жидкостей (рис. 21). В качестве такой эталонной жидкости обычно принимают растворы глицерина в воде различной плотности. Их вязкость определяется в стандартном вис­ козиметре Оствальда — Пинкевича. Чем меньше угол наклона пря­ мой к оси абсцисс, тем больше вязкость. После определения углов

определенная на ротационном вискозиметре при температуре

20 ± 0,5° С

наклона строится кривая зависимости вязкости, определенной по­ средством вискозиметра Оствальда — Пинкевича, от угла наклона

кривых ------Р, полученных на ротационном вискозиметре для тех

же значений плотности глицерина и его температуры. Эта кривая является калибровочной (рис. 22). Значения угла наклона кривой

----- Р, определенные для любой новой среды, затем наносятся на

калибровочную кривую и по ней определяется вязкость. Упрощенным способом определения вязкости может быть следу­

ющий. Например, при массе груза 10 г определяется время прохо­ ждения его между фотоэлементами для растворов глицерина различ­

50

ной плотности с известной вязкостью. По полученным данным стро­ ится кривая зависимости t — ц . Определив время падения груза массой Юг для исследуемой среды (при той же температуре), по кри­ вой находят значение вязкости.

Точка пересечения кривой -1 — Р с осью абсцисс (рис. 21) опре­

деляет величину начального сопротивления сдвигу Р х плюс сила трения в подшипниках АР. Вычитая из полученного значения Р массу груза, необходимую для преодоления силы трения, АР, по­ лучаем значение массы груза Р 1; которое необходимо для преодоле­ ния начального сопротивления сдвигу. Все эти значения выражены в граммах.

Величину начального сопротивления сдвигу (дин/см2) определяют по формуле

где Р х — масса груза для преодоления начального сопротивления сдвигу, г; g — ускорение силы тяжести, см/сек2; S — поверхность ротора, погруженная в испытуемую среду, см2.

Для испытанного нами прибора S = 67 см2, АР = 0,3 г.

Характерные кривые зависимости -----Р для суспензий раз­

личного состава, полученные на описанном ротационном вискози­ метре, показаны на рис. 23.

Существенные различия в вязкости и начальном сопротивлении сдвигу суспензии одинаковой плотности объясняются неодинаковым содержанием в ней угольного шлама и глины.

Рис. 23. Реологические кривые суспензий

Т а б л и ц а 14 Результаты определения вязкости растворов глицерина

вротационном вискозиметре по сравнению со справочными значениями

иданными, полученными на капиллярном вискозиметре

свакуумом ИГД им А. А. Скочинского

52

\

Отклонение кривых -----Р от прямой линии указывает на то,

что течение среды происходит не в ламинарном режиме, а в полутурбулентном или даже турбулентном.

Для установления точности работы ротационного вискозиметра производили параллельные определения вязкости растворов глице­ рина в воде при одинаковой температуре в вакуумном вискозиметре. Отклонения значений вязкости от справочных в ротационном виско­ зиметре значительно ниже, чем в вакуумном (табл. 14).

§4. ХАРАКТЕРИСТИКА УТЯЖЕЛИТЕЛЕЙ

ИИХ ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА СУСПЕНЗИЙ

Правильный выбор утяжелителя для приготовления суспензии при обогащении угля имеет важное значение, так как это определяет схему регенерации, тип применяемого оборудования и его режим

при постоянной ее плотности и больше скорость осаждения частиц одного и того же размера (рис. 24).

Данные для построения этих кривых получены Шелтоном, деВани, Уордом и Каммермейером [163] в капиллярном вискозиметре с трубкой диаметром 2,64 мм и длиной 165 мм. Объем вытекающей

53

и иметь невысокую стоимость. Наличие у утяжелителя магнитных свойств, способности флотироваться определяет выбор оборудо­ вания и схемы его регенерации. Стабильность указанных свойств во времени является непременным условием нормального ведения технологического процесса обогащения.

В качестве утяжелителя для приготовления суспензий могут быть использованы: чистые минералы и горные породы, искусственно приготовленные материалы, продукты обогащения, отходы произ­ водств.

Характеристика основных минералов и горных пород, исполь­ зуемых в качестве утяжелителя, приведена в табл. 15.

Т а б л и ц а 15

Характеристика минералов и горных пород, которые могут быть использованы в качестве утяжелителей для приготовления суспензии

Из искусственно приготовленных материалов следует отметить гранулированный ферросилиций, обладающий высокой плотностью (до 6,9 г/см3), значительной сопротивляемостью истиранию и устой­ чивостью против коррозии. Ввиду высокого содержания в нем железа (до 85%) извлечение ферросилиция в процессе регенерации произ­ водится с помощью магнитных сепараторов.

Для приготовления гранул расплав ферросилиция нагревают до температуры 1550—1650° С и сливают в аппаратуру для распыле­ ния. Распыление производится нагретым сжатым воздухом или паром в специальной камере, имеющей дождевальное устройство для фиксации образующихся в процессе распыления частиц сплава. Полученные гранулы направляют на классификацию по крупности.

Ввиду повышенной стоимости гранулированный ферросилиций используют в основном для приготовления суспензии при обогаще­ нии руд. При обогащении угля используют преимущественно про­ дукты обогащения руд и отходы их производства. К ним относятся: концентраты мокрой магнитной сепарации (магнетит) железорудных

55

обогатительных фабрик, концентрат и хвосты баритной флотации, хвосты флотации медных руд, содержащие пирит, песок.

На отечественных и зарубежных углеобогатительных фабриках в качестве утяжелителя наибольшее распространение получил маг­ нетит, обладающий высокой плотностью, малой истираемостью и низкой стоимостью. Наличие магнитных свойств позволяет извле­ кать его с высокой эффективностью с помощью магнитных сепараторов.

На основе выполненных исследований и опыта работы многих промышленных обогатительных фабрик, использующих для обога­ щения крупного угля сепараторы с элеваторным колесом типа Дрю-

не менее 90%. Ситовый состав магнетита должен быть следующим: содержание зерен менее 20 мк — от 3 до 10%; то же, менее 40 мк — от 40 до 50%; то же, более 150 мк — от 2 до 10%.

Учитывая рекомендации фирмы «ПИК», а также опыт работы отечественных промышленных установок с магнетитовой суспензией, институты ИГИ и УкрНИИУглеобогащение определили предельные значения содержания зерен определенной крупности применительно и к аппаратам другого типа (табл. 16).

Крупный и мелкий магнетит можно применять в проточных сепараторах и трехпродуктовых гидроциклонах.

Мелкий и тонкий магнетит используется в двухпродуктовых гидроциклонах. Рекомендуемая плотность магнетита составляет 4,3— 4,6 г/см3, содержание магнитной фракции должно быть не ниже 90%.

При оценке истираемости содержание фракции <( 20 мк в пробе магнетита не должно возрастать более чем на 10% содержания этой фракции в пробе, если ее в виде пульпы плотностью 1,7 г/см3 в объ­ еме 25 л подвергнуть циркуляции в течение 4 ч на пути 4 м при расходе 3 м3/ч.

На углеобогатительных фабриках СССР используют в основном концентраты магнитных сепараторов, получаемых с ЮГОК (для обогатительных фабрик Донбасса), Соколовско-Сарбайского горнообогатительного комбината (ССГОК) — (для фабрик Карагандин­

56

ского бассейна), Коршуновского месторождения и Туимского горно­ рудного управления (для фабрик Кузбасса).

Плотность магнетита составляет 4,3—4,5 г/см3, содержание же­ леза 59—63%, содержание магнитной фракции 93—95%.

Магнетит ССГОК имеет следующую характеристику [48]: плот­ ность 4,3—4,4 г/см3, содержание железа 61—62%, содержание магнитной фракции 94—97%.

Ситовый состав магнетита ССГОК

Аналогичный состав и качество имеет концентрат магнитных сепараторов Качканарского горнообогатительного комбината (КГОК).

Ситовый состав магнетита Коршуновского месторождения [49]

Этот магнетит при содержании железа 62,6% и магнитной фрак­ ции 96,8% имеет плотность 4,5 г/см3. Регенерация его на фабрике Западно-Сибирского металлургического завода производится с помощью гидроклассификации в воронках.

Ситовый состав магнетита, используемого на некоторых отече­ ственных и зарубежных фабриках при обогащении угля, приведен

в табл. 17.

Суспензии, приготовленные из чистого магнетита даже при высо­ кой плотности (1,8—2,0 г/см3), имеют невысокие значения вязкости

57

Т а б л и ц а 17

Ситовый состав магнетита, применяемого на некоторых отечественных н зарубежных фабриках

Выход, % по фабрикам

и предельного напряжения сдвига. Однако они существенно воз­ растают при добавлении к магнетиту глинистых шламов. Резкое возрастание вязкости и предельного напряжения сдвига начинается при различном объемном содержании твердого для суспензий разного состава. Эти параметры тем выше, чем мельче утяжелитель и чем больше в нем глинистых шламов.

Для определения степени влияния различных примесей на вяз­ кость в магнетитовой суспензии низкой и высокой плотности [51] были проведены ее измерения после добавки различного количества угольной пыли, глины и хвостов флотации. Вязкость измеряли на капиллярном вискозиметре с мешалкой по скорости истечения 140 см3 суспензии при температуре 20±0,5° С через капилляр диаметром 2,6 мм при 108 об/мин мешалки. Полученные значения приводились к условиям определения вязкости на стандартном капиллярном вискозиметре Оствальда — Пинкевича.

Магнетит плотностью 5 г/см3 содержал 70,3% частиц мельче 0,074 мм. В качестве добавок, повышающих вязкость магнетитовой

и глинистую прослойку бурого угля, преимущественно каолина, плотностью 2,6 г/см3 и зольностью 85,8%. При помещении в воду крупные куски этой глины распадались полностью в течение 5 мин, а мелкие куски образовывали с водой тонкодисперсную смесь.

По полученным данным измерения вязкости суспензии плот­

58

изменяется незначительно. Резкое возрастание вязкости начинается

59