Обогащение углей методом отсадки

После грохочения и отделения шлама уголь поступает на обо­гащение в виде двух машинных классов: крупный уголь 10 (12) — 50 (80) мм и мелкий уголь 0,5—10 (12) мм. В процессе обогаще­ния крупного и мелкого угля образуется шлам, который выделя­ется в специальных аппаратах и обогащается флотаци­онным методом.

Крупный и мелкий уголь 'обогащают методом отсадки. Отсадкой называется процесс разделения угольной смеси (угля, сростков и породы) по плотности в восходящей и нисходящей струях воды (мокрая отсадка) или воздуха (пневматическая от­садка), движущихся с переменной скоростью.

На углеобогатительных фабриках при коксохимических за­водах России применяют только мокрую отсадку. Это объясняется тем, что она дает наилучшие качественно-количественные резуль­таты по сравнению с другими способами гравитационного обога­щения (за исключением обогащения в тяжелых средах).

Для процесса мокрой отсадки применяют отсадочные ма­шины, а для пневматической — пневматические столы и реже пневматические отсадочные машины (для мелких классов угля).

По способу создания восходящей и нисходящей струи воды от­садочные машины для угля разделяются на поршневые и беспор-шневые. Принцип работы двух типов машин одинаков и заключа­ется в следующем. Машина (рис. 1) состоит из камеры, разде­ленной перегородкой на два сообщающихся отделения: рабочее и поршневое. В рабочем отделении установлено решето, на кото­ром происходит расслоение зерен (отсадка).

При работе машины камера заполняется водой. В поршне­вой машине (рис. 1, а) восходящая и нисходящая струи воды создаются поступательно — возвратным движением поршня в вер­тикальном направлении.

В беспоршневой машине (рис. 1, б) восходящая и нисхо­дящая струи воды образуются действием сжатого воздуха, попере­менно выпускаемого и впускаемого через специальную воздушную камеру, устраиваемую вместо поршневого отделения.

В результате действия струи воды переменного направления (пульсирующей) куски породы большой плотности опускаются в нижние слои обогащаемой смеси, а легкие угольные зерна выносятся наверх. Между этими крайними слоями располагаются зерна промежуточной плотности.

Процесс в отсадочной машине идет непрерывно, и после много­кратного действия восходящего и нисходящего потоков воды до­стигается относительно полное расслоение обогащаемой смеси за время пути ее от загрузочного порога машины. При работе ма­шины в нее непрерывно подают заданное количество угля и не­прерывно выводят продукты обогащения.

По количеству получаемых продуктов обогащения отсадочные машины разделяют на одно-, двух- и трехступенчатые. В одноступенчатой машине выделяются только два ко­нечных продукта: концентрат (чистый уголь) и отходы (смесь про­межуточного продукта, называемого промпродуктом, и породы). В двухступенчатой машине выделяются три продукта обога­щения: концентрат, промпродукт и порода. В трехступенча­той машине выделяются четыре продукта обогащения: концент­рат, промпродукт, порода и серный колчедан (пирит). ^: В практике обогащения углей получили наибольшее примене­ние двухступенчатые отсадочные машины (рис. 2), которые работают следующим образом. По желобу 1 уголь с водой подается в начало решета первой ступени. Под действием пульсаций и гори­зонтального потока воды уголь ровным слоем распределяется по площади решета, продвигаясь к среднему порогу 2. Нижний по­родный слой, достигнув этого порога, через щель 3 удаляется из машины к элеватору 7. Промпродукт и уголь потоком воды выно­сятся через порог 2 во вторую ступень машины. Здесь тоже обра­зуется на решете постель, в нижнем слое которой располагается промпродукт, а в верхнем — чистый уголь. Нижний слой проы-продукта, достигнув порога 4, через щель 5 удаляется из машины к элеватору 8. Концентрат потоком воды сносится через порог 4 в желоб 6 и поступает на обезвоживание. Отсадочные машины для мелкого угля конструктивно выполнены так же, как и для крупного, но они часто работают с искусственной постелью. В этом случае на решето машины засыпается полевой шпат определен­ной крупности, который и образует слой искусственной постели. Породные частицы проникают через эту постель к ситу и через его отверстия разгружаются в нижнюю часть машины. Точно таким образом разгружается и промпродукт во второй ступени машины. При такой работе машины щели у порогов совершенно закрыты шиберами.

По направлению движения породной постели отсадочные ма­шины подразделяются на прямоточные и противоточные. В прямоточных машинах движение породного слоя происходит в од­ном направлении с потоком воды. В противоточных машинах породный слой перемещается в направлении противоположном движению воды.

Большое распространение получили беспоршневые отсадочные машины. На углеобогатительных фабриках коксохимических за­водов работают беспоршневые машины конструкции Гипрококса. Эти машины имеют особенности для обогащения мелкого и круп­ного угля. Кроме того, имеются модели двухступенчатой и трехсту­пенчатой контрольной машины для перемывки промпродукта.

Преимущества беспоршневой машины следующие: хорошее ре­гулирование качества отсадки благодаря возможности изменения давления воздуха; компактность привода; менее трудоемкие ремонты. Машины сконструированы с верхним либо с нижним приводом золотниковых устройств, чтобы регулировать ча­стоту подачи воздуха для получения восходящего и нисходящего потоков.

В последнее время применяют главным образом отсадочные машины с вращающимися золотниками роторного типа различных конструкций.

Отсадочные машины снабжены автоматическими регуляторами для выпуска породы и промпродукта.

В последние годы разработаны различные виды таких регуля­торов и разгрузочных устройств: поплавковые, роторные, камер­ные (ДГИ), самовыравнивающие, радиометрические (ДОНУГИ) и др. Некоторые из них внедрены в производство. На коксохими­ческих заводах распространены главным образом регуляторы кон­струкции Гипрококса с пневматическим приводом.

Производительность отсадочной машины может быть опреде­лена по формуле

Q=qF т/ч, (12)

где q—удельная нагрузка, т/ч на 1 м²;

F — рабочая площадь решет, м².

Удельна янагрузка отсадочных машин должна прини­маться (согласно ПТЭ-68): для крупного угля 15—30 т/ч на 1 м² сита; для мелкого угля 15—25 т/ч на 1 м² сита.

Гравитационное обогащение углей, в частности в отсадочных машинах, развивается многие десятилетия. Поэтому этот метод наиболее усовершенствованный и широко применяемый во всем мире. Зольность продуктов обогащения зависит от режима работы отсадочных машин и величины засорения посторонними фракци­ями.

Оперативный контроль работы отсадочных машин осуществля­ется непосредственно на рабочем месте оператором путем рассло­ения пробы материала в растворе хлористого цинка (фракцион­ный анализ). Согласно ПТЭ-68, потери концентратной фракции угля не должны превышать по фракционным анализам месячных проб в промпродукте 20—25% от промпродукта, в породе 1—2%| от породы. Причем зольность хвостовых продуктов должна быть не ниже следующих значений, %:

Уголь Промпродукт Порода

Донецкий 40 70

Кузнецкий 35 70

Карагандинский 35 70

Печорский 45 75

Кизеловский 40 70

Недостаточное усреднение рядовых углей перед их обогаще­нием является основной причиной того, что на отсадочных маши­нах не обеспечивается постоянство технологического режима и по­лучение концентрата постоянного качества.

Рекомендуется тщательно усреднять рядовые угли перед их обогащением, что положительно влияет на протекание вспомога­тельных процесосв (грохочение) при отсадке и автоматизацию ра­боты всех аппаратов. Затраты на усреднение углей окупаются в короткий срок, так как уменьшаются потери угля с промпродуктом и породой.

Помимо усреднения углей, рекомендуется правильно подбирать их при составлении шихты для коксования. В настоящее время нередко подбор шихты производится с учетом коксуемости углей, их зольности и сернистости и не учитываются свойства обогати-мости. В результате не выполняется правило максимального вы­хода шихты, суть которого заключается в следующем.

Максимальный выход шихты при гравитационном обогащении и заданном качестве концентрата получается при условии смешения углей, у которых зольности элементарных фрак­ций, разграничивающих концентрат от смеси промпродукта и по­роды, примерно одинаковы.

В практике обогащения донецких углей на большинстве обога­тительных фабрик при коксохимических заводах применяются раз­граничивающая плотность 1,5 г/см³. Вместе с тем для одних углей она должна быть выше, для других — ниже. При несоблюдении правила максимального выхода часть концентрата не доизвлека-ется из углей, у которых плотность разделения более 1,5 г/см³, и, наоборот, извлекается в гораздо большем количестве из углей, у которых плотность разделения менее 1,5 г/см³. При этом невоз­можно достигнуть постоянства и заданного количества концент­рата.

При соблюдении правила максимального выхода можно повы­сить выход шихты примерно на 1,4—1,8%. Из правила максималь­ного выхода следует, что контроль и регулирование работы отса­дочных машин необходимо вести по расслоению продуктов обога­щения в тяжелых жидкостях (раствор хлористого цинка) с опре­делением их зольности.

Для определения обогатимости угля производится фракционный анализ. По этому стандарту пробы отдельных классов крупности угля подвергают расслоению в тяжелых жидкостях (раствор хлористого цинка), имеющих плот­ность 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,8 кг/м³. В табл. 1 приведен пример опре­деления обогатимости угля.

Т а б л и ц а 1

Таблица определения обогатимости углей

(класс 6—13 мм, выход 10%)

Плотность фракций кг/м3	Выход фракций					Зольность (Ас)по фракциям %
	От класса				От пробы ситового анализа
	кг	%
1,3 1,3-1,4 1,4-1,5 1,5-1,6 1,6-1,8 1,8	9,070 2,525 0,915 0,445 0,520 2.715		56,0 15,6 5,7 2,7 3,2 16,8	5,43 1,51 0,55 0,26 0,32 1,63		2,63 9,27 19,21 28,75 40,98 76,35
Итого Шлам Всего	16,190 0,500 16,690		100,0	9,70 0,30 10,0		18,93 12,50 19,05

Отнесение угля к соответствующей категории обогатимости в зависимости от содержания промпродуктовых фракций (%) про­изводится следующим образом:

Легкообогатимые…………..до 4

Среднеобогатимые…………от 4 до 8

Труднообогатимые…………от 8 до 14

Очень Труднообогатимые….свыше 14

Известны и другие методы определения обогатимости углей. Из многих методов, разработанных в УХИНе и Гипрококсе, ис­пользуют метод Топоркова, по которому основной характеристикой обогатимости угля служит зольность фракции, плотность которой меньше 1,5. Чем меньше зольность этой фракции, тем лучше каче­ство получаемого концентрата, больше его выход и меньше отхо­дов при прочих равных условиях. Показатель обогатимости опре­деляется в этом случае по формуле

(13)

где Т — показатель обогатимости;

Р—выход фракции с плотностью меньше 1,5% от рядового угля;

А—зольность фракции плотностью меньше 1,5%;

В—выход фракции плотностью меньше 1,8%| от рядового угля.

На основании детального изучения обогатимости отдельных уг­лей, входящих в шихту, можно вести правильное проектирование углеобогатительной фабрики и выбрать оптимальную схему обо­гащения, а при эксплуатации фабрики — правильно распределить угли на шахтогруппы не только по коксуемости, но и по обогати-мости. С помощью изучения обогатимости отдельных углей и пра­вильного их подбора в шихту углеобогатительной фабрики можно обеспечить максимальный выход шихты.

Таблица 2

Шкала обогатимости углей по Топоркову

Группа	Т	Обогатимость	Примерная зольность концетрата, %
I II III IV V VI VII VIII IX X	Более 20 20-16 16-14 14-12 12-10 10-8 8-7 7-6 6-5 менее 5	Очень легкая Легкая Средняя “ Трудная “ “ очень трудная “ ” Исключительно трудная	2-5 5-6 6-7 7-7,5 7,5-8 8-9 9-10 10-11 11-12 Более 12

В зависимости от Т угли разделяются по обогатимости на 10 групп (табл. 2).