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

в одном или в двух сепараторах. Схема может применяться на самостоятельных установках для выборки породы и неглубокого обога­ щения энергетических углей, а в головной части схем обогатительных фабрик — для углей, идущих на коксование, и других целей, в соче­

Гис. 36. Схема двухстадиальной регенерации

Во всех случаях обогащения с разделением на два и три продукта в одном или нескольких сепараторах рекомендуется общая схема регенерации для всех систем и машинных классов. Циклы же рабочей суспензии самостоятельны для каждого аппарата, работающего на суспензии заданной плотности.

Крупный уголь можно обогащать сообразно техническим требо­ ваниям по любой из схем, рассмотренных выше.

Схему одностадиальной регенерации суспензии с одним электро­

а также, если обеспечивается высокая эффективность отсева мелочи. Схема двухстадиальной регенерации (рис. 36) наиболее совер­ шенна, и ее можно рекомендовать для обогащения крупных и мелких классов углей на обогатительных фабриках и установках при шахтах.

80

В зависимости от производительности обогатительных суспензион­ ных установок в схеме принимается два или несколько первичных и вторичных сепараторов, установленных параллельно.

Рис. 37. Схема регенерации с промежуточной сепарацией в циклоне

При обогащении мелкого угля и промпродуктаотсадочных машин в гидроциклонах с тяжелой суспензией рекомендуют более сложные схемы.

На рис. 37 изображена схема, по которой разбавленная суспен­ зия подвергается двойной магнитной сепарации с промежуточной классификацией в гидроциклоне. Гидроциклон разгружает магнитный сепаратор для повторной очистки магнетита от избыточного коли­ чества воды. Слив циклона, освобожденный от крупного шлама, направляется на промывку продуктов обогащения.

6 Заказ 518

Глава IV

ОЦЕНКА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОЖИДАЕМЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРОМЫШЛЕННОГО ОБОГАЩЕНИЯ

УГЛЕЙ В СУСПЕНЗИИ

V

Показатели обогащения угля, которые получаются при рассло­ ении его в растворах солей высокой плотности при производстве фракционного анализа, принимаются за теоретические.

Несмотря на то, что процесс обогащения в тяжелой суспензии

чаются от теоретических.

При расслоении угля в лабораторных условиях во всплывшем продукте отсутствуют фракции тяжелее плотности жидкости, в кото­ рой производится разделение. Соответственно в потонувшем про­ дукте нет фракций меньшей плотности.

При обогащении угля в промышленных условиях в тяжелой суспензии во всплывшем и утонувшем продуктах обогащения всегда присутствуют посторонние фракции — во всплывшем выше, а в по­ тонувшем ниже плотности разделения угля. По этой причине пока­ затели обогащения, полученные в практических условиях, всегда хуже теоретических — зольность концентрата выше, а выход ниже.

Количество посторонних фракций в продуктах обогащения раз­ лично и зависит от многих причин. Для сепараторов, обогащающих крупные классы угля в поле действия гравитационных сил, основ­ ными факторами, обусловливающими различную засоряемость продуктов обогащения посторонними фракциями, являются: круп­ ность обогащаемого угля, форма его частиц, обогатимость угля, характеристика тяжелой суспензии, удельная нагрузка на сепаратор, скорости восходящего и горизонтального потоков.

К р у п н о с т ь у г л я . Обогащению в тяжелой суспензии подвергается в основном уголь крупностью от 10 до 150 мм (350 мм и выше при механизированной породоотборке). Таким образом, максимальный размер частиц превышает минимальный более чем в 15 раз. Вследствие различной скорости падения зерен разного размера мелкие частицы могут не успеть расслоиться полностью во время прохождения пути от места подачи исходного угля до раз­ грузки продуктов обогащения. По этой причине часть мелких зерен низкой плотности (меньшей, чем плотность суспензии) попадает в потонувший продукт, а более высокой плотности во всплывший.

82

Засоряемость продуктов обогащения увеличивается с уменьшением точности классификации перед обогащением.

Ф о р м а в е р е н . Поведение продолговатых и особенно пло­ ских частиц большей плотности аналогично поведению мелких или частиц меньшей плотности. Поскольку зерна плоской формы пред­ ставлены в основном сланцем, слагающим вмещающие породы угля, то имеет место повышенный вынос его во всплывший продукт по сравнению с частицами круглой формы той же плотности.

разделения фракций. При одной и той же вероятности разделения узкой фракции угля количество ее, попавшее в тот или иной продукт, будет тем больше, чем выше содержание этой фракции в исходном угле. Следовательно, чем труднее обогатимость угля, тем большее количество посторонних фракций будет содержаться в продуктах

вышение плотности суспензии сопровождается ухудшением ее реоло­ гических параметров: увеличиваются вязкость и напряжение сдвига. По этой причине снижается скорость разделения зерен и особенно мелких, что увеличивает вероятность попадания посторонних фрак­ ций в продукты обогащения. То же наблюдается и при засорении суспензии посторонними примесями, ухудшающими ее реологиче­ скую характеристику.

У д е л ь н а я н а г р у з к а . Увеличение удельной нагрузки на сепаратор создает стесненные условия разделения, вследствие чего разделение зерен замедляется. Кроме того, происходит запуты­ вание мелких зерен между крупными, что способствует засорению продуктов обогащения посторонними фракциями.

С к о р о с т и в о с х о д я щ е г о и г о р и з о н т а л ь н о г о п о т о к о в . При чрезмерной скорости восходящего потока проис­ ходит вынос частиц повышенной плотности в легкий продукт. Уве­ личение скорости горизонтального потока сокращает время раз­ деления угля, что снижает точность обогащения. Значительное уменьшение скорости восходящего и горизонтального потоков при­ водит, с одной стороны, к осаждению частиц утяжелителя суспензии и, следовательно, к снижению ее плотности в верхней зоне сепа­ ратора, а с другой стороны, к замедлению эвакуации легкого про­ дукта из сепаратора. Все это способствует повышенному засорению продуктов обогащения посторонними фракциями.

Все указанные факторы не являются постоянными. Колебания их от определенной величины могут быть значительными, что зависит от рода фактора, работы систем автоматического контроля и регу­ лирования. Все это факторы технологического порядка.

Вместе с тем засорение продуктов обогащения определяется также и постоянно действующими факторами, обусловленными кон­ структивными особенностями аппаратов: конструкцией устройств для разгрузки продуктов обогащения, скоростью перемещения этих

устройств, определяющей скорость удаления продуктов обогащения, размерами обогатительного аппарата. Засорение продуктов обога­ щения посторонними фракциями в связи с этими факторами является постоянной величиной для данной конструкции аппарата при нор­ мальном (налаженном) режиме его работы. Поэтому следует раз­ личать эффективность обогащения в данном аппарате и эффектив­ ность процесса обогащения принятым способом. Назовем первую машинной, а вторую технологической эффективностью обогащения. Оба эти показателя характеризуют техническую эффективность, т. е. степень совершенства разделения угля на его составляющие компоненты. Экономическая эффективность показывает рентабель­ ность процесса обогащения.

Машинная эффективность обогащения не должна учитывать коле­ бания факторов технологического рода. Это эффективность работы аппарата при вполне определенных постоянных условиях работы. Для исключения влияния колебаний технологических факторов в метод расчета машинной эффективности должны быть заложены

зависит от максимального размера кусков обогащаемого угля. Технологическая эффективность должна учитывать не только

работу самого аппарата, но и всей системы подготовительных опе­ раций во времени, т. е. колебания указанных технологических факторов. Этот показатель должен характеризовать работу данного процесса в течение определенного промежутка времени: смены, суток, декады, месяца. В соответствии с этим для определения тех­ нологической эффективности в тот же способ расчета должны быть заложены показатели, полученные в результате анализа сменных, суточных проб. Эти пробы составляются постепенно из определен­ ного веса порций, набираемых через равные промежутки времени.

При расчете технологической эффективности должно быть ука­ зано время, в течение которого была отобрана проба: сменная, суточная.

Для угля одного и того же состава при одинаковой плотности разделения машинная эффективность будет несколько выше тех­ нологической вследствие отсутствия влияния факторов технологи­ ческого рода.

В настоящее время имеется ряд методов и формул для оценки технической эффективности процессов обогащения и обогатительных машин, однако до сих пор нет единого всеми признанного метода. Некоторые из предложенных методов и формул имеют много досто­ инств, другие полезны относительно и могут быть применены лишь при определенных условиях. Рассмотрим некоторые наиболее часто используемые методы оценки эффективности обогащения процессов и аппаратов.

84

§ 1. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ И РАСЧЕТ ОЖИДАЕМЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ЗАСОРЕНИЯ ПРОДУКТОВ ОБОГАЩЕНИЯ ПОСТОРОННИМИ ФРАКЦИЯМИ

Это один из наиболее простых способов оценки, которым поль­ зуются как для оперативного контроля работы обогатительных машин, так и для расчета ожидаемых показателей обогащения. Сущность способа заключается в отборе от всех продуктов обогаще­ ния обогатительного аппарата представительных проб и расслоении их в тяжелых жидкостях. Полученные данные сравниваются с ре­ зультатами обогащения в контрольном (эталонном) аппарате. Кон­ трольными могут быть результаты, полученные на этом же аппарате при оптимальном режиме его работы в условиях этой фабрики, либо результаты испытаний головного образца этого аппарата в усло­ виях действующей фабрики или на специальной установке.

Оценку работы аппарата производят по количеству посторонних фракций, попавших в продукты обогащения. При разделении исход­ ного угля на два продукта (концентрат и породу) посторонними фракциями для концентрата являются фракции выше принятой плот­

Выход посторонних фракций рассчитывается в процентах от соот­ ветствующего продукта. Увеличение содержания посторонних фрак­ ций в фактически получаемых продуктах обогащения свидетель­ ствует об ухудшении процесса обогащения, вызываемом рядом причин.

Нормы содержания посторонних фракций в продуктах обогаще­ ния сепараторов с тяжелой средой в зависимости от обогатимости и крупности углей приведены в табл. 29.

Нормы содержания фракций в продуктах обогащения сепарато­ ров, принятые в угольной промышленности ФРГ, приведены

втабл. 30. Для сравнения в табл. 31 приведены фактические пока­ затели засорения продуктов обогащения посторонними фракциями, полученные при обогащении в тяжелой суспензии угля крупностью 0,5—12 мм в гидроциклонах диаметром 350 и 500 мм при оптималь­ ных режимах их работы на опытных установках Губахинского коксохимзавода и Максимовской ЦОФ [52]. Пробы продуктов отбирались

втечение 2 — 6 ч работы гидроциклонов.

Как видно из приведенных данных, содержание посторонних фракций в продуктах обогащения возрастает с ухудшением обогати­ мости угля, т. е. увеличением в нем промежуточных фракций и снижением крупности обогащаемого угля.

Имея данные по содержанию посторонних фракций в продуктах обогащения для угля определенной крупности и способа обогаще­ ния, можно рассчитать ожидаемый практический баланс продуктов

85

Т а б л и ц а 29

Нормы содержания посторонних фракций в продуктах обогащения

сепараторов с тяжелой средой (проект норм технологического проектирования, Центрогипрошахт, I960 г.)

86

обогатительных фабрик или определении плановых показателей ра­ боты действующих фабрик при изменении состава обогащаемых углей.

Выхода и зольность продуктов обогащения можно рассчитать

по формулам:

при разделении исходного угля на три продукта:

87

одинаковой контрольной плотности 1,4 г/см3, так как различие в составе обогащаемого угля привело к изменению фактической плотности разделения.

Однако, хотя контрольные цифры по засорению и являются условными, они служат ориентиром, отклонение от которого заста­ вляет искать причины ухудшения работы и принимать меры к их устранению или определять эффективность работы агрегата при изменившихся условиях.

Основной недостаток метода расчета ожидаемых результатов обогащения по принятым нормам засорения их посторонними фрак­ циями заключается в следующем. При расчете зольности продуктов обогащения принимается постоянной зольность одноименных фрак­ ций в исходном угле и в продуктах обогащения. Между тем в дей­ ствительности зольность угольных, промежуточных и породных фракций в концентрате несколько ниже, чем в промпродукте и осо­ бенно в породе.

По этой причине расчетная зольность концентрата будет всегда несколько выше, а зольность промпродукта и породы ниже факти­ чески получаемой.

Содержание посторонних или кондиционных фракций в продуктах обогащения лежит в основе ряда предложенных различными авто­ рами формул оценки эффективности обогащения углей со всеми недостатками, присущими этому способу. Так, например, немецкой обогатительной комиссией Общества металлургии и горного дела была предложена следующая формула под названием «Формула

в концентрате; а — содержание неполезной части в исходном угле; у0 — выход отходов; © — содержание неполезной части в отходах.

90