CC BY
127
© Н.И. Канев, 2003
УДК 622.771.6:622.755 Н.И. Канев
АНАЛИЗ И ПЕРСПЕКТИВЫ ОБОГАЩЕНИЯ УГОЛЬНЫХ ШЛАМОВ В ГИДРОЦИКЛОНАХ И ВИНТОВЫХ СЕПАРАТОРАХ
Известно, что в процессе работы углеобогатительных фабрик происходит
переизмельчение угля в центрифугах, насосах и др. оборудовании, что приводит к неконтролируемому увеличению шлама до 20,0% и более. Эти шламы снижают эффективность работы основного оборудования: тяжелосредных сепараторов и гидроциклонов, отсадочных машин и др.
Для выведения шламов из циркуляции водно-шламовой схемы на современных предприятиях применяются классификационные гидроциклоны и винтовые
сепараторы. На базе аналитических исследований нами предложена классификация аппаратов с
винтовыми потоками для переработки шламов по следующим признакам: способу подачи питания Таблица 1
разгрузки продуктов обогащения; количеству продуктов обогащения; форме разделительной камеры.
По способу подачи питания аппараты разделяются на
прямоточные - винтовые сепараторы; противоточные - сепараторы канального типа; циклонные -гидроциклоны.
В прямоточные винтовые сепараторы питание поступает самотеком, разделение на продукты обогащения происходит в одном направлении - сверху вниз. Пульпа, в состав которой входит уголь, промпродукт и порода, загружается сверху и под действием силы тяжести движется вниз по винтовой линии.
Перемещению нисходящего
потока противодействует сила трения. Разделение материала происходит в результате взаимодействия основных сил: тяжести, трения и центробежной.
Продукты концентрируются: у
стенки сепаратора - легкие фракции; в центральной части -промежуточные и у оси - тяжелые.
Противоточный аппарат состоит из цилиндрической камеры с внутренним винтовым желобом.
Питание и пульпа подаются раздельно. Питание поступает в среднюю часть разделительной камеры, а пульпа под давлением в нижнюю часть, с целью создания противоточного процесса разделения. Концентрат разгружается через
верхнюю насадку, отходы - через нижнее песковое отверстие.
Принцип действия
гидроциклонных аппаратов основан на центробежном разделении исходного материала, подаваемого через тангенциальный патрубок под давлением 0,5-1 атм. В процессе разделения образуется два потока: восходящий - у оси аппарата, который транспортирует концентрат к сливному патрубку, и нисходящий - у стенки аппарата, который транспортирует сгущенный продукт к песковой насадке. В конической части гидроциклона образуется постель из обогащаемого материала, где происходит перечистка сгущенного продукта и доизвлечение легких фракций в концентрат.
и
СИТОВИЙ СОСТАВ В ПИТАНИИ И ПРОДУКТОВ РАЗДЕЛЕНИЯ КЛАССИФИКАЦИОННЫХ ГИДРОЦИКЛОНОВ
Крупность, мм Слив Сгущенный Питание
Выход, % Зольность, % Выход, % Зольность, % Выход, % Зольность, %
от продукта от питания от продукта от питания
>1,0 - - - 46,08 31,52 20,3 31,52 20,3
0,5-1 0,56 0,18 6,6 13,29 9,09 20,6 9,27 20,3
0,2-0,5 2,59 0,82 6,6 23,59 16,14 16,7 16,96 16,2
0,1-0,2 9,26 2,93 4,5 9,54 6,52 21,0 9,45 15,9
< 0,1 87,59 27,68 23,1 7,50 5,13 42,7 32,8 26,1
Итого 100,0 31,6 20,8 100,0 68,4 21,2 100,0 21,1
Таблица 2
СИТОВЫЙ СОСТАВ ПИТАНИЯ И ПРОДУКТОВ РАЗДЕЛЕНИЯ ВИНТОВЫХ СЕПАРАТОРОВ
Крупность, мм Концентрат Отходы Питание
Выход, % золь- ность, % Выход, % золь- ность, % По расчету По анализу
от продукта от питания от продукта от питания выход, % зольность, % выход, % зольность, %
>1,0 50,53 40,22 8,7 27,00 5,51 80,9 45,73 17,4 45,79 19,7
0,5-1 13,05 10,39 6,1 11,73 2,39 7062 12,78 18,1 13,62 16,3
0,2-0,5 22,28 17,73 5,5 26,45 5,40 4962 23,13 15,7 24,74 15,1
0,1-0,2 7,45 5,93 8,3 16,24 3,31 53,3 9,24 24,3 7666 20,2
< 0,1 6,69 5633 22,8 18,58 3,79 65,0 9,12 46,8 8,19 41,9
Итого 100,0 79,6 9,3 100,0 20,4 63,8 100,0 20,4 100,0 20,0
Таблица 3
СИТОВИЙ СОСТАВ И ПРОДУКТЫ КЛАССИФИКАЦИИ НА ДУГОВЫХ СИТАХ I СТАДИИ РАЗДЕЛЕНИЯ
Крупность, мм Надрешетный Подрешетный Питание
Выход, % Зольность, % Выход, % Зольность, % Выход, % Зольность, %
от продукта от питания от продукта от питания
>1,0 82,57 38,15 9,4 23,26 12,51 6,7 50,66 8,7
0,5-1 5,07 2,34 6,6 19,88 10,70 6,0 13,04 6,1
0,2-0,5 8,56 3,95 5,4 34,04 18,31 5,5 22,26 5,5
0,1-0,2 1,88 0,87 10,9 12,03 6,47 8,0 7,34 8,3
< 0,1 1,92 0б89 26,3 10,79 5,81 34,9 6,70 33,8
Итого 100,0 46,2 9,3 100,0 53,8 9,4 100,0 9,4
Таблица 4
СИТОВЫЙ СОСТАВ И ПРОДУКТЫ КЛАССИФИКАЦИИ НА ДУГОВЫХ СИТАХ II СТАДИИ РАЗДЕЛЕНИЯ
Крупность, мм Надрешетный Подрешетный Питание
Выход, % Зольность, % Выход, % Золь- ностью/о Выход, % Зольность, %
от продукта от питания от продукта от питания
>1,0 29,45 25,53 6,5 - - - 25,53 6,5
0,5-1 22,12 19,18 5,7 1,05 0,14 7б7 19,32 5,7
0,2-0,5 35,74 30,99 5,5 6,96 0,93 7,7 31,92 5,6
0,1-0,2 8,32 7,21 7,8 33,64 4,47 9,8 11,68 8,6
< 0,1 4,37 3б79 30,1 58б35 7,76 36,2 11,55 34,2
Итого 100,0 86,7 7,1 100,0 13,3 25,0 100,0 9,5
Опытным путем установлено, что для эффективной работы винтовых сепараторов и обогатительных гидроциклонов в питании не должно
быть значительного количества тонкого шлама и крупного угля. Однако современные конструкции классификационных гидроциклонов
Схема классификации и обогащения угольных шламов на «Печорской ЦОФ»
не обеспечивают достаточного качества продуктов разделения из-за взаимозасорения слива и песков соответственно крупными и тонкими частицами.
Для устранения указанных недостатков разрабатывается
технология и техника классификации шламов на дуговых ситах и в трехпродуктовых гидроциклонах. Технология классификации шламов на дуговых ситах по классу 0,9 и 0,2 мм после обогащения в винтовых сепараторах разработана и внедрена в 2000году на «Печорской ЦОФ», которая включает следующие операции (рисунок): классификацию угля в гидроциклонах, обогащение зернистого шлама в винтовых сепараторах с разделением на концентрат и отходы, обезвоживание отходов на высокочастотных грохотах, классификацию
концентрата на дуговых ситах в две стадии, обогащение тонкого шлама фракцией. Результаты работы классификационных гидроциклонов представлены в табл. 1, винтовых сепараторов в табл. 2, дуговых сит в табл. 3, 4.
Работа гидроциклонов
регулировалась давлением пульпы на
входе, которое составляло 1-1,1 атм., расходом пульпы - 660 м3/ч,
содержанием твердого - 162 г/л.
Расход пульпы на один аппарат
составляет 220,0 м3/ч. В том числе через сливную насадку разгружается 188,3 м3/ч с содержанием твердого 60 г/л, а через песковую насадку
разгружается 31,7 м3/ч с содержанием твердого 773 г/л. Разделение материала происходит по граничной крупности 0,2 мм. Сгущенная пульпа разбавляется дополнительной водой. Работа винтовых сепараторов регулировалось отсекателями
потоков. В период опробования получен концентрат зольностью 9,3 %, выход которого составляет 79,6 % и отходы зольностью 63,8 %, выход которых составляет 20,4 %.
На первой стадии классификации концентрата на дуговых ситах выход зернистого материала (более 0,5мм) в надрешетном продукте составляет 87,64 % зольностью 9,2 %. В
подрешетном продукте выход
материала крупностью более 0,5 мм составляет 43,14 % зольностью 6,4 %. На второй стадии классификации концентрата получен надрешетный продукт с содержанием класса более 0,2 мм равным 87,31 % зольностью 5,9 %. В подрешетном продукте выход класса более 0,2 мм составляет 8,1 % зольностью 7,7 %. Данные по
результатам классификации
приведены по расчету выходов от продуктов разделения.
С целью совершенствования процессов классификации в настоящее время ведутся работы по моделированию и разработке новых конструкций трехпродуктовых
классификационных гидроциклонов. Предварительные испытания таких аппаратов в полупромышленных условиях показали, что на первой стадии разделения можно получить слив крупностью менее 0,1 мм. На второй стадии можно получить тонкий слив и зернистый концентрат, а также сгущенный продукт, в котором содержание класса 0,2-3 мм составляет более 90 %.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ------
Канев Н.И. - Печорская ЦОФ ОАО «Воркутауголь».
