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

суспензии в этом случае была настолько высокой, что частицы утя­ желителя в ней почти не осаждались. При одинаковом процентном содержании немагнитных фракций вязкость суспензии значительно выше, чем для суспензий низкой плотности. Особенно велика раз­ ница в вязкости при содержании немагнитных фракций > 30% веса утяжелителя.

При обогащении мелкого угля в гидроциклоне на опытной полузаводской установке для приготовления суспензии были успешно использованы отвальные хвосты (плотностью 3,3 г/см3) медно-цинко­

2,8 г/см3 и баритовый концентрат плотностью 4,3 г/см3 Салаирского

вого сепаратора СТС для обогащения угля крупнее 25 мм. Ситовый состав этих утяжелителей приведен в табл. 19.

60

Вязкость суспензии плотностью 1,5—1,8г/сы3 из указанных утяжелителей не превышала 5 спз. При этом эффективность обога­ щения была такой же высокой, как и в магнетитовой суспензии.

Для промышленного обогащения угля шахты «Черкасская-Север­ ная» («Славяносербская») в гидроциклонах используется [71J пири­ то-глинистая суспензия, которая выделяется в гидроциклонах-сгу­ стителях из оборотных шламовых вод фабрики. При плотности утяже­ лителя 2,9 г/см3 и плотности суспензии 1,35—1,7 г/см3 объемное содержание твердого в ней находится в пределах 18—35%, а вязкость составляет 12—25 спз.

Песок, применяемый в качестве утяжелителя для приготовления суспензии в конусах Чанса, значительно крупнее магнетита, барита или любого другого утяжелителя. По этой причине скорость сво­ бодного осаждения его в воде в 8—10 раз выше, чем для других утяже­ лителей, и составляет 4—6 см/сек. Для обогащения угля могут быть ис­ пользованы пески любого происхождения плотностью не ниже 2,6 г/см3.

Ситовый состав песка должен соответствовать крупности обога­ щаемого угля и требуемой плотности разделения.

Ситовый состав песка, применяемого на некоторых фабриках США [164]:

В. В. Бриллиантов и Р. И. Гуревич [13] рекомендуют крупность песка в зависимости от характеристики обогащаемого угля, при­ веденную в табл. 20.

При обогащении угля крупнее 25 мм рекомендуется применять более крупный песок (до 1,5 мм). Содержание глины в песке должно быть не более 5%, а органических примесей не более 2%. Вязкость песчаной суспензии при любом содержании песка (до прекращения текучести) составляет всего несколько сантипуаз (табл. 21).

61

с большей вязкостью содержала примесей значительно меньше, чем суспензия с меньшей вязкостью. Было также выяснено, что для суспензий плотностью до 1,6 г/см3 даже присутствие 25% угля раз­ мером мельче 0,074 мм мало влияло на вязкость. Для суспензий большей плотности это влияние больше. Так, присутствие 25% угля размером мельче 0,074 мм при плотности суспензии 1,8 г/см3 повышает вязкость с 7 до 15 спз.

По данным Р. Л. Уитмора [164], который исследовал свойства рабочих суспензий нескольких обогатительных фабрик Англии, видно (табл. 22), что имеется вполне выраженная тенденция сни­ жения эффективности разделения (вероятное отклонение Ер) при повышении вязкости и предельного напряжения сдвига. Особенно это заметно на зернах пониженной крупности (13—25 мм). Однако сделать определенный вывод, что влияет в большей степени на эффективность обогащения — вязкость или напряжение сдвига, по этим данным нельзя.

Т а б л и ц а 22

Эффективность обогащения угля в суспензиях различного типа [164]

Г. ф. Янси, М. Р. Гир, М. В. Сокаски [125] изучили влияние реологических параметров магнетитовой суспензии на эффективность обогащения углей различного типа и крупности в условиях опытной установки производительностью 5 т/ч. При снижении эффектив­ ности обогащения угля при ухудшении реологической характери­ стики суспензии преобладающее влияние оказывает предельное

63

напряжение сдвига, так как вязкость изменяется в меньших пре­ делах (табл. 23).

При обогащении угля в сепараторе «Дрюбой» с магнетитовой сус­

не влияет на эффективность обогащения угля. Для угля крупностью 19—38 и 6—19 мм таким пределом является соответственно 10 и 9 спз. При изменении вязкости от 2 до 32 спз Е р повышается для указанных классов угля соответственно с 0,01 до 0,015 и с 0,04

до 0,08.

Зависимость показателя вероятного отклонения Ер от зашламленности суспензии углем, полученная в промышленных условиях при обогащении угля крупностью 40—160 и 10—40 мм на некоторых предприятиях фирмы АГ Саарбергверке [77] (ФРГ), приведена на рис. 27.

По этим данным видно, что допустимое значение зашламленности должно быть меньше для более плотной суспензии и более мелкого угля. При обогащении угля крупностью 10—40 мм авторы считают, что для первого сепаратора, установленного для разделения угля на концентрат и промпродукт, допустимая зашламленность должна составлять не более 35—40%, для второго сепаратора, на котором выделяются промпродукт и порода, граничное значение зашламлен­ ности равно 15%. В первом случае Ер находится на уровне 0,02— 0,03, а во втором — 0,055.

64

плотностью 1,46 г/см3 находилась в пределах 10—14 спз. При содержании немагнитной фракции 15—19% вязкость суспензии плотностью 1,85 г/см3 составляла 23—25 спз. В обоих случаях не­ магнитная часть была представлена в основном угольным шламом зольностью около 20%. В этих условиях при нагрузке на сепараторы «Теска» (диаметр колеса 4 м) первой стадии обогащения 242 т/ч и вто­ рой стадии 187 т/ч среднее вероятное отклонение Ерсоставляло 0,038 при выделении породы и 0,02 при выделении концентрата. В кон­ центрате отсутствуют тяжелые фракции плотностью более 1,6 г/см3, а в промпродукте и породе легкие фракции плотностью менее

1.4 г/см3.

На обогатительной фабрике Карагандинского металлургического комбината, где немагнитная фракция суспензии содержит большое количество глины, вязкость в 10—14 спз для суспензии плотностью 1.4 г/см3 достигается при содержании немагнитной фракции 17— 20%. При плотности суспензии 1,8 г/см3 и содержании в ней не­ магнитной фракции 30—32% вязкость суспензии превышает 100 спз.

Петрографическим анализом было установлено, что в суспензии высокой плотности (первая стадия обогащения угля) содержание глинистых частиц в немагнитной фракции крупностью 0—0,3 мм в три раза больше, чем в суспензии низкой плотности (вторая стадия обогащения).

Однако даже при вязкости более 100 спз для суспензии плот­ ностью 1,8 г/см3 эффективность обогащения угля крупностью 20— 100 мм в сепараторах СК-20 достаточно высокая. Содержание соб­ ственных фракций в продуктах обогащения по рассчитанной плот­ ности разделения 1,84 и 1,44 г/см3 составило: в концентрате 95%, в промпродукте 82% и в породе 95%. Среднее вероятное отклоне­ ние Ер в этом случае составило для первой стадии разделения 0,035, а для второй 0,017. Эти данные получены в результате анализа пробы, полученной в течение смены, когда колебания плотности суспензии от заданного значения составляли ±0,1 г/см3 для первой стадии обогащения и ±0,01 г/см3 — для второй. При анализе разо­ вой пробы, отобранной в течение 15—30 мин, показатели обогащения оказались значительно выше указанных. Содержание собственных фракций в концентрате и промпродукте в этом случае находилось на уровне 98,91% и 98% соответственно.

При исследованиях суспензии из магнетита ЮГОКа, проведен­ ных фирмой «ПИК» [28], были сделаны следующие рекомендации о допустимом содержании шлама 0—1 мм в суспензии и максималь­ ной вязкости, при которой результаты обогащения в проточных сепараторах получаются удовлетворительными (табл. 24).

Вязкость при этом определялась по времени истечения 100 мл суспензии из воронки через капилляр диаметром 4 мм и длиной 40 мм.

При обогащении антрацита на ГОФ «Соколовская» в суспензии

шает 1,2%, а концентратных фракций в породе не более 2%.

66

Т а б л и ц а 24

Допустимое содержание шлама в суспензии

При обогащении антрацита на ЦОФ «Гуковская» в суспензии плотностью 2 г/см3 с содержанием шлама 321 г/л и вязкостью более 35 сиз засорение продуктов обогащения посторонними фракциями было значительно выше, чем на ЦОФ «Соколовская».

Содержание породных фракций в концентрате достигало 10%, а концентратных фракций в породе — до 5%.

При обогащении различных углей в магнетитовой суспензии

При сравнительной оценке показателей обогащения, полученных этими авторами на некоторых обогатительных фабриках Донбасса в процессе испытания эффективности действия гексаметофосфата натрия на реологические параметры суспензии и показатели обога­ щения (табл. 25), установлено также заметное их повышение при улучшении свойств суспензии.

Так, например, при снижении расхода магнетита с продуктами обогащения на 20—25% вследствие улучшения отделения его на грохотах повышается на 1,3—3% извлечение магнитной фракции на сепараторах. На отдельных обогатительных фабриках при улуч­ шении свойств суспензии эффективность обогащения, характеризу­ емая коэффициентом разделения, повышается на 3—4%.

Однако при более высоких значениях вязкости и предельном напряжении сдвига (в два раза и более) суспензии на ЦОФ «Укра­ ина» извлечение соответствующих фракций в продукты обогащения и коэффициент разделения на 2—10% абс. выше, чем на других фабриках. В то же время эти значения равны на ЦОФ «Украина», несмотря на существенную разницу в реологических параметрах суспензии. Объяснить это, очевидно, можно лишь влиянием многих других факторов, которые трудно учесть в промышленных условиях. Приведенные данные свидетельствуют о том, что при оптимальных условиях ведения технологического процесса и хорошей работе всего оборудования (например, ЦОФ «Украина») можно добиться высокой эффективности обогащения при довольно больших значениях вяз­ кости и предельного напряжения сдвига суспензии. Так, в резуль­ тате улучшения свойств суспензии вследствие добавления гекса­ метофосфата натрия на обогатительной установке при шахте № 35

Т а б л и ц а 25

Результаты обогащения угля в магнетитовой суспензии при добавлении в нее гексаметофосфата натрия [55]

Коэффициент разделения Е = £ к + £,п—100, где Е к и Е п —извлечение легких фракций в концентрат и тяжелых в породу.

Карагандинского бассейна эффективность выделения породы из

отклонение остается высоким. Такая точность разделения может быть достигнута оптимизацией других параметров. Это имеет место на многих фабриках и в том числе на углеобогатительной фабрике Карагандинского металлургического комбината, где, как было отме­ чено даже при вязкости суспензии плотностью 1,8 г/см3 более 100 спз, Ер находится на уровне 0,035.

Поскольку имеется ряд способов, обеспечивающих высокие тех­ нологические показатели обогащения, целесообразность их при­ менения в каждом конкретном случае должна быть установлена экономическим расчетом.

При обогащении в гидроциклонах реологические свойства суспен­ зии оказывают меньшее влияние на эффективность процесса обога­ щения вследствие высоких значений сил сдвига. Хорошие резуль­ таты обогащения в гидроциклонах получают при вязкости суспензии

угля в гидроциклоне по низкой плотности. Эффективность обогаще­

промежуточного промпродукта по плотности 1,7—2,0 г/см3.

На основании этих исследований был сделан вывод, что предель­ ная концентрация угольной пыли (крупностью 0—0,5 мм) в магнетитовой суспензии, при которой показатели обогащения в гидро­ циклоне остаются достаточно высокими, следующая: при плотности

69