книги из ГПНТБ / Фоменко Т.Г. Водно-шламовое хозяйство углеобогатительных фабрик

П р о д о л ж е II и о т а ол. 29

В классификаторах, оборудованных перегородками между ячей­ ками, большая часть потока (около 2/3) находится во вращательном движении в пределах размеров ячейки. Центр вращения расположен на уровне перехода вертикальной части ячейки в пирамидальную. Внизу пирамидальной части, если выпускные краны закрыты, происходит слабое вихреобразное движение, которое исчезает, как только краны открываются.

При движении потока в классификаторе с перегородками внутри ячеек в объеме ячейки наблюдаются четыре самостоятельные зоны вихреобразования. В первом по направлению движения потока отделении ячейки поток вращается с большей скоростью, чем во втором. Часть потока из второго отделения ячейки опускается вниз до середины пирамидальной части ячейки, где также имеет место вращательное движение жидкости. Примерно такое же количество жидкости возвращается отсюда во второе отделение вертикальной части ячейки. В нижней части ячейки круговое движение жидкости выражено слабо, и при открывании выпускных кранов исчезает. При этом прекращается возврат части жидкости из пирамидальной во второе отделение вертикальной части классификатора.

В прямоточном классификаторе без перегородок и сливного порога основная масса потока движется в горизонтальном направле­ нии с относительно большой скоростью. В пирамидальной части происходит круговое движение жидкости.

80

между ячейками и внутри ячеек. Кроме того, в прямоточных клас­ сификаторах при открытых кранах почти отсутствует кругообраз­ ное движение жидкости в пирамидальной части. Во всех остальных случаях наблюдается сильное кругообразное движение жидкости в пирамидальной части классификатора.

Следовательно, прямоточный пирамидальный классификатор с вы­ соким сливным порогом в результате малых скоростей потоков и весьма слабых возмущений жидкости в пирамидальной части является наиболее благоприятным для относительно четкого разде­ ления материала по крупности.

Зависимость средней скорости горизонтального потока в прямо­ точных пирамидальных классификаторах от удельной нагрузки в соответствии с данными табл. 29 можно выразить следующим уравнением:

где и — средняя скорость горизонтального потока в пирамидальном классификаторе, м/с; g — удельная нагрузка, м3/м2 • ч.

Для проверки процесса классификации в прямоточном пирами­ дальном классификаторе с перегородкой в конце были поставлены специальные опыты, результаты которых приведены в табл. 30.

Приведенные данные показывают, что при увеличении содер­ жания твердого в питании увеличивается граничный размер зерен, уносимых в слив, что характерно для всех исследуемых удельных нагрузок.

Если исходить из требований, предъявляемых к пирамидальным классификаторам, то в слнве не должно быть зерен размером более 1 мм, а содержание зерен размером более 0,5 мм не должно превы­ шать 10%. Размер граничного зерна разделения в классификаторе должен быть 0,3 мм или близким к нему.

Данные табл. 30 показывают, что при граничном размере зерна,

Эффективность работы пирамидальных классификаторов при получении двух продуктов (осевшего и слива) в значительной сте­ пени зависит от схемы подключения ячеек (параллельной или по­ следовательной).

Допустим, что имеется пирамидальный классификатор с квадрат­

82

При последовательном подключении ячеек скорость движения потока будет

где Q —- дебит пульпы, поступающей в классификатор, м3/с; Н — высота движущегося слоя потока, м.

С другой стороны, длина пути, пройденного частицей в клас­ сификаторе [58, 65],

где к — коэффициент возмущающей скорости потока; F — площадь поперечного сечения потока, равная На, м2, то гидравлическая

крупность осаждающихся зерен при последовательном подклю­ чении ячеек классификатора

При параллельной работе ячеек классификатора скорость дви­ жущегося потока можно выразить следующим уравнением:

а длина путп, пройденного потоком в классификаторе,

L ~ a .

Тогда гидравлическая крупность осаждающихся зерен при параллельноп работе ячеек классификатора

со

Отношение (58) показывает, что при работе пирамидальных классификаторов по последовательной схеме гидравлическая круп­ ность осаждения зерен всегда больше, чем при работе по параллель­ ной схеме. Это положение подтверждается сравнительными резуль­ татами работы пирамидальных классификаторов в оптимальных условиях при различных схемах подключения ячеек (табл. 31).

Т а б л и ц а 31

Сравнительные показатели работы классификаторов при различных схемах подключения ячеек

Граничная крупность разделения при последовательном под­ ключении ячеек пирамидального классификатора равна 0,42 мм,

84

а при параллельном 0,3 мы. При последовательном подключении зернистый продукт каждой ячейки качественно различен, в то время как при параллельном подключении различие между продуктами практически исключается. Это также является положительным фактором параллельного подключения ячеек. Однако когда нужно получить различные по крупности продукты, необходимо последо­ вательно подключать ячейки.

На основании проведенных экспериментов построены кривые (рис. 29), которые позволяют определять оптимальную нагрузку

При большом содержании твердого в питании и той же удельной нагрузке результаты классификации шлама ухудшаются в тем большей степени, чем выше содержание твердого в питании.

В итоге следует отметить, что пирамидальные классификаторы слишком громоздки, требуют специального обслуживания по вы­ пуску сгущенного крупнозернистого продукта. В последние годы наметилась тенденция замены их более совершенными устройствами, в частности скребковыми, элеваторными классификаторами и гидро­ циклонами.

К о н у с н ы е к л а с с и ф и к а т о р ы на углеобогатитель­ ных фабриках чаще применяются как сгустители. Однако они

85

полезного использования поверхности осаждения частиц в кони­ ческом классификаторе, определяемый по формуле

Л = Ш - 0,4,

сі — размер граничного зерна, мм.

Необходимо получить объем слива Ѵ с = 60 м3/ч при граничном зерне разде­ ления 0,5 мм (у0 = 61,2 м/ч) и D T = 0,5 м. Тогда

к = 12 • 0,5 — 0,4 = 5,6.

По формуле (60) получим

Работа конических классификаторов на углеобогатительных

фабриках показывает, что при малоглиннстых шламах с содержанием класса 0—45 мкм от 20 до 50%, удельной нагрузке 10 м3/м2 • ч

и одинаковом объемном выходе слива и осадка (по 50%), крупность граничного зерна колеблется от 0,2 до 0,25 мм, а содержание класса более 0,5 мм в сливе составляет от 4 до 7 %.

При более глинистом шламе, содержащем класса 0—45 мкм 60%, удельной нагрузке до 20 м3/м2 • ч и выходе слива до 75%,

крупность граничного зерна разделения колеблется от 0,5 до 0,65 мм,

асодержание класса более 0,5 мм в сливе составляет 15% и более.

Всвязи с тем что конусные классификаторы при значительном содержании тонких шламов малоэффективны, на углеобогатительных фабриках они применяются весьма ограниченно и особенно тогда,

применяются на углеобогатительных фабриках для удаления шламов из мелкого концентрата, реже — для выделения крупнозернистой части из шламов и обесшламливания рядового угля.

Устройство и схема работы такого классификатора показаны на рис. 31.

В последние годы в СССР и за рубежом наметилась тенденция совмещения операций предварительного обезвоживания мелкого концентрата и классификации его по зерну 0,5 мм, для чего на фа­ бриках широко используют элеваторные классификаторы. Это по­ зволяет исключить из схемы обезвоживающие грохоты для мелкого концентрата, пирамидальные классификаторы для сгущения шлама и грохоты для обезвоживания крупнозернистого шлама.

Принцип работы элеваторного классификатора так же, как и пи­ рамидального, основан на осаждении частиц под действием силы тяжести. Однако условия осаждения в элеваторном классификаторе отличаются, от условий осаждения частиц в пирамидальном тем, что шлам в нем осаждается вместе с относительно крупными зернами концентрата (до 13 и даже 25 мм), а осевший материал своевременно удаляется из классификатора элеватором. Это создает более благо­ приятные условия осаждения, чем в пирамидальном классификаторе.

87

Значительно повышается эффективность работы элеваторных классификаторов при классификации концентратов, если в техно­ логических схемах обогащения предусматривается выделение шлама из угля перед его обогащением.

обогащением, классификация в элеваторных классификаторах про­ ходит весьма эффективно. Содержание в сливе класса более 0,5 мм

зала, что применение этих классификаторов при содержании твердого в оборотной воде не выше 120 г/л вполне оправдано и более эффек­ тивно, чем применение пирамидальных классификаторов. Если учесть, что удовлетворительные результаты классификации в эле­ ваторных классификаторах получаются при значительно больших нагрузках (20—30 м3/м2 • ч вместо 7—10 м3/м2 • ч на пирамидаль­ ные классификаторы), то преимущество их становится очевидным.

Их высокая эффективность объясняется тем, что крупнозерни­ стый шлам в смеси с зернами мелкого концентрата осаждается более интенсивно, чем осаждается один шлам в пирамидальных классификаторах.

Основными факторами, способствующими интенсивному осажде­ нию частиц в элеваторных классификаторах, являются [68]:

крупность весовой совокупности осаждающихся зерен — вес группы совместно падающих зерен;

разнородность по крупности осаждающихся зерен; удары и толчки более крупными зернами более мелких; лидирование крупных зерен.

Известно, что порция частиц угля одной и той же крупности весом 1 г при совместном падении в воде имеет скорость иа 7—12%

88

меньшую скорости совместного падения порции угля той же круп­ ности, но весом 5 г.

При совместном осаждении зерен разной крупности скорости их падения также изменяются. При одном и том же весе падающей совокупности зерен скорость падения будет больше у той фракции, которая состоит из зерен, близких по крупности; скорость осажде­ ния фракции, состоящей из частиц, имеющих более широкий ин­ тервал крупности, будет несколько меньшая. Например, скорость совместного осаждения совокупности зерен крупностью 0,7—0,9 мм больше на 10% скорости осаждения совокупности зерен крупностью 0,6—1 мм. При осаждении тонких шламов эта разница весьма мала и не представляет практического интереса.

Не менее интересным является влияние падающих крупных зерен в воде на мелкие частицы. Многие исследователи считают, что это влияние носит чисто механический характер в виде ударов и толчков, способствующих более мелким зернам проходить путь осаждения быстрее.

Подобное представление, безусловно, имеет место и не лишено реального смысла. Однако механизм влияния крупных зерен на мелкие при их совместном осаждении значительно сложнее. Сюда следует отнести явление так называемого лидирования более круп­ ных зерен, выражающееся в том, что благодаря разности давлений перед падающим крупным зерном п за ним мелкие и тонкие зерна увлекаются им и тем самым сокращается время их осаждения. Но это справедливо только при осаждении крупного зерна совместно с мелкими, т. е. при вихревом обтекании его. При малых скоростях падения, т. е. при осаждении мелких зерен, это явление не наблю­ дается.

Все изложенное и является причиной более эффективной работы элеваторных классификаторов, применяемых для классификации шламов.

Однако элеваторные классификаторы весьма громоздки и тре­ буют большой высоты для установки. Железобетонное исполнение емкостей (зумпфов) и наличие элеватора делает их строительство и эксплуатацию сравнительно дорогостоящими. Техническая ха­ рактеристика ковшовых элеваторов приведена в табл. 32.

С к р е б к о в ы й к л а с с и ф и к а т о р отстойного типа с ме­ ханической выгрузкой осадка предназначен для классификации мелкого концентрата и рядового угля 0—13 мм по зерну крупностью 0,5 мм.

Принцип работы скребкового классификатора основан так же, как и элеваторного классификатора, на осаждении крупнозерни­ стой части материала под действием силы тяжести.

Скребковый классификатор (рис. 33), разработанный УкрНИИУглеобогащением, состоит из металлической ванны с изогнутой разгрузочной частью. Осевший материал выгружается скребковой цепью, слив удаляется через окна в стенках ванны. Высота слива регулируется.

89