За конструкцією електрофільтри аналогічні електричним сепараторам з коронуючими електродами. Відсаджувальні електроди електрофільтрів виконуються у вигляді заземлених металевих вертикальних труб або пластин, а коронуючі – у вигляді металевих стержнів, що встановлюються в середині труб або між пластинами. Коронуючі електроди заряджуються негативною електрикою напругою до 60 кВ. Заземлені відсаджувальні електроди індуктивно заряджуються позитивною електрикою.
Коронуючі і відсаджувальні електроди монтуються в герметичній камері, через яку в проміжках між електродами знизу угору проходить пилогазова суміш. Під впливом коронних розрядів частинки заряджуються негативно і осаджуються на осаджувальних електродах. Пил періодично струшується з цих електродів у пиловий бункер, а очищений газ викидається у атмосферу.
Контрольні запитання
1.Яке призначення процесів знепилення і пиловловлення?
2.Назвіть категорії пилу залежно від крупності.
3.Назвіть шкідливі наслідки пилу для обладнання і людини.
4.Назвіть способи знепилення.
5.Опишіть процес знепилення і обладнання для його реалізації.
6.Опишіть процес пиловловлення і обладнання для його реалізації.
123
6 ГРУДКУВАННЯ РУДНИХ МАТЕРІАЛІВ І ВУГІЛЛЯ
6.1 БРИКЕТУВАННЯ
Мета розділу: вивчення процесу брикетування дрібних продуктів збагачення корисних копалин.
Брикетування – процес термомеханічної переробки дрібних корисних копалин, концентратів і відходів виробництва з метою одержання з них брикетів – грудок геометрично правильної однаковий форми і постійних розмірів.
Основні види сировини для брикетування: дрібне вугілля і антрацити та їх концентрати, дрібні залізні руди і концентрати, сировина для виробництва феросплавів, різні відходи чорної металургії (окалина, стружка, металургійний пил, шлаки, шлами і ін.), руди і концентрати кольорової металургії.
Залежно від властивостей вихідної сировини брикетування може здійснюватись без зв’язуючих речовин (молоде буре вугілля, торф, залізні руди і металургійні відходи) при тиску 100 – 250 МПа і зі зв’язуючими (кам’яне вугілля, антрацитовий штиб, рудний дріб’язок) при тиску 20 – 80 МПа.
Брикетування зі зв’язуючими
Фізико-хімічні параметри процесу брикетування зі зв’язуючими речовинами залежать від способу брикетування, властивостей вихідної сировини, використаних зв’язуючих, умов ущільнення брикетів, а також від швидкості полімеризації зв’язуючих і утворення різних цементуючих речовин в структурі брикетів.
Впрактиці брикетування використовують рідкі і тверді зв’язуючі речовини: сульфіт-спиртову барду, сульфітні луги, рідке скло, кам’яновугільну смолу, кам’яновугільний пек, вапно, різні комбіновані зв’язуючі – суміш кам’яновугільної смоли і гудрону, кам’яновугільного пеку і сульфіт-спиртової барди, вапняку і рідкого скла і ін.
Технологія брикетування кам’яного вугілля складається з підготовки дріб’язку за крупністю і його сушки, дозування і змішування зв’язуючих речовин з шихтою, охолодження і пресування шихти, обробки брикетів з метою їх найшвидшого затвердіння (охолодження, пропарка, карбонізація, сушка, відновний випал і ін.), складування і відвантаження брикетів.
Впідготовчому комплексі брикетувальної фабрики виконується класифікація вугілля на вібраційних грохотах за крупністю 6 мм. Вугілля крупніше за 6 мм дробиться в молоткових дробарках до крупності 2 мм і змішується з дрібним продуктом грохочення. Крупність сировини визначає ущільненість брикетів. Підвищений вміст зерен крупніше за 6 мм приводить до утворення крупних пор в структурі брикету і збільшення витрат зв’язуючого. Крім того, такі частинки під дією високого тиску пресування
124
легко розтріскуються з утворенням нових поверхонь, що не покриті зв’язуючим.
Зневоднення і нагрів сировини є обов’язковими технологічними етапами її підготовки. Вони здійснюються термічною сушкою в трубахсушарках, барабанних сушарках і сушарках киплячого шару. Сушка дозволяє нагріти сировину, видалити з поверхні вологих частинок сировини гідратну плівку, поліпшити змочуваність частинок зв’язуючим і в кінцевому рахунку забезпечити міцний внутрішній зв’язок частинок в брикеті. Оптимальний вміст вологи після сушки 2 – 3 %. В результаті сушки сировина нагрівається до 60 – 80 оС, що сприяє тонкошаровому розподілу зв’язуючого на поверхні сировини.
Підготовка рідких зв’язуючих речовин (нафтопродукти, бітуми) поля-
гає в їх нагріванні і зневодненні, після чого дозована кількість зв’язуючого подається в операцію змішування з вугіллям. Підготовка твердих зв’язуючих речовин (кам’яновугільний пек) полягає в дробленні і подрібненні до 1 – 3 мм, після чого дозована кількість зв’язуючого змішується з шихтою.
Змішування вугільної шихти зі зв’язуючими і її пропарювання виконується в спеціальних змішувальних апаратах при температурі 100 – 150 оС. В таких умовах зв’язуюча речовина рівномірно розподіляється в об’ємі вугільної маси. Після охолодження на 20 – 30 оС підготовлена брикетна суміш подається на пресування.
Пресування брикетної суміші виконується на вальцевих пресах (рис. 6.1) при тиску 20 – 80 МПа.
|
4 |
|
3 |
1 |
2 |
|
5 |
Рис. 6.1 – Схема вальцевого брикетного преса.
1– брикетувальні валки;
2– завантажувальна камера підпресованого матеріалу;
3– підпресовуючі валки;
4– завантажувальний бункер;
5– брикети.
Підготовлена брикетна суміш з завантажувального бункера надходить в простір між двома підпресовуючими валками, що обертаються назустріч один одному. Підпресований матеріал акумулюється в завантажувальній камері, з якої він вивантажується під дією сил ваги і тертя в робочий простір між брикетувальними валками. На брикетувальні валки “одягнені” бандажні кільця з чарунками в формі брикету. Правильний вибір розмірів і форми чарунок забезпечує рівномірне ущільнення брикетної суміші у
125
всьому об’ємі чарунки і одержання міцних брикетів. Брикетувальні валки при обертанні захоплюють підготовлений матеріал із завантажувальної камери. Для повного і рівномірного заповнення чарунок сумішшю вона подається на валки під деяким натиском. В просторі між чарунками бандажних кілець матеріал спресовується, а коли чарунки розходяться з них випадає готовий брикет.
Тривалість процесу утворення брикетів складає в середньому 0,4 – 0,5 с. Охолодження і відвантаження готових брикетів – заключна операція технологічного комплексу брикетування. Охолодження забезпечує необхідну механічну міцність готових брикетів. В процесі охолодження підвищується в’язкість зв’язуючого за рахунок зниження температури з 60 – 65 до 20 – 25 оС. Для охолодження брикетів потрібен певний час їх перебування в атмосфері природного повітря або повітря, що подається примусово. Інтенсивність охолодження пропорційна відношенню об’єму брикету до його поверхні. Крупні брикети охолоджуються повільніше, ніж дрібні (маса вугільних брикетів – 30 – 360 г). Додатково охолоджувати брикети можна під час їх відвантаження у залізничні вагони.
Брикетування руд і концентратів чорних і кольорових металів зі зв’язуючими виконується за різними технологічними схемами в залежності від властивостей сировини і вимог споживачів. Як зв’язуючі використовують тверді і рідкі речовини (вапняк, різні цементі, сульфіт-спиртову барду, рідке скло і ін.).
Підготовка рудної сировини до брикетування пов’язана із забезпеченням кондицій за крупністю, вмістом вологи і металу в руді. Крупність руди залежить від її твердості: для м’яких руд – не більше 1 мм, для руд середньої і високої твердості – 5 – 6 мм. Ґранулометричний склад суттєво впливає на міцність брикетів. Наявність в руді переважно крупних зерен приводить до утворення структури брикетів з великими пустотами, які необхідно заповнювати зв’язуючими, що не тільки підвищує вартість брикетів, але і робить їх маломіцними і термічно нестійкими. При великому вмісті в руді пилоподібних класів необхідно інтенсивно перемішувати компоненти руди, підвищувати витрати зв’язуючого і тиск пресування. Наявність в матеріалі більше 6 – 8 % вологи негативно впливає на міцність брикетів. В кожному окремому випадку залишковий вміст вологи визначається в залежності від властивостей руди, ґранулометричного складу, розміру і форми зерен. Для руд крихких і пористих допускається при брикетуванні більший вміст вологи, ніж для руд щільних і кристалічних з низькими пористістю і водопоглинанням. Для сушки вологих дрібних продуктів (дрібних руд, флотоконцентратів, шламів і ін.) використовують найчастіше барабанні газові сушарки.
Підготовка рідких зв’язуючих речовин полягає в їх нагріванні і зневодненні, твердих – в дробленні і подрібненні.
Завершальний етап підготовки брикетної суміші – дозування компонентів їх старанне перемішування. В деяких схемах перемішування здійснюється в декілька стадій, що дає можливість більш рівномірно розподіли-
126
ти рудні складові і зв’язуюче в об’ємі брикетної суміші. Суміш, що недостатньо перемішана, неоднорідна за своїм складом і погано брикетується. Для одержання якісної брикетної суміші необхідне точне і рівномірне дозування її окремих компонентів.
Пресування рудної брикетної суміші виконується на пресах періодичної (штемпельні, столові) і безперервної (вальцеві, кільцеві) дії при тиску до 100 МПа.
Подальша підготовка брикетів до металургійного процесу зводиться до зміцнення їх структури в результаті підсилення механічних зв’язків і підвищення термічної стійкості. Звичайна операція охолодження не може забезпечити необхідну міцність брикетів. Для зміцнення брикетів застосовують різні методи: сушку, карбонізацію, автоклавну обробку.
Брикетування без зв’язуючих
При брикетуванні без зв’язуючих речовин відбувається поступове заповнення пустот між частинками, потім ущільнюються і деформуються самі частинки і між ними виникають сили молекулярного зчеплення. Підвищення тиску і тривалості перебування матеріалу під тиском приводить до зниження пружних деформацій і переходу їх в пластичні, внаслідок чого структура брикету зміцнюється.
Технологія брикетування молодого бурого вугілля і торфу складається з підготовчих операцій, сушки, пресування, охолодження і відвантаження брикетів.
Підготовка бурого вугілля за крупністю зводиться до забезпечення оптимального ґранулометричного складу. Залежно від вихідної крупності вугілля піддається одноабо двостадійному дробленню. Дроблений до 6
мм матеріал направляється на сушку, де його вологість знижується до 16 – 19 %. На швидкість і термін сушки впливають природа бурого вугілля, вміст вихідної вологи, крупність, питома продуктивність сушарки, інтенсивність перемішування матеріалу при русі по сушарки, температура, вологість і швидкість подачі теплового агента. Сушка бурого вугілля звичайно здійснюється в парових сушарках. Оскільки вугілля після сушки має достатньо високу температуру (70 – 85 оС), охолодження його є обов’язковою операцією перед пресуванням.
Пресування – основний процес в технології брикетування бурого вугілля. В процесі пресування під дією високих механічних зусиль (80 – 120 МПа) відбувається обтискування вугільного дріб’язку, в результаті чого він перетворюється в брикет. Маса буровугільних брикетів складає 300 – 600 г. Брикетування бурого вугілля здійснюється в штемпельних, рідше в кільцевих пресах. Брикети після пресування мають температуру 70 – 80 оС, тому перед відвантажуванням вони повинні охолоджуватись (в охолоджувальних жолобах або конвеєрах). Брикети повинні зберігатись на складах закритого типу, щоб уникнути атмосферного впливу.
Технологія брикетування торфу не відрізняється від буровугільної. В практиці брикетування рудної сировини і відходів чорної металургії
широке розповсюдження здобув процес гарячого брикетування. Сутність
127