CC BY
39
© В.Я. Потапов, В.В. Потапов, 2011
УДК 622.742
В.Я. Потапов, В.В. Потапов
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЕНИЯ УГОЛЬНЫХ ФОРМАЦИЙ НА СЕПАРАТОРЕ ПО ТРЕНИЮ И УПРУГОСТИ (СПРУТ)
Приводятся результаты разделения угля ряда месторождений Урала. В качестве разделительных признаков используются фрикционные и упругие характеристики угольных формаций. Анализируется влияние конструктивных параметров сепаратора на эффективность разделения угля и породы.
Ключевые слова: угольные формации, сепаратор по трению и упругости, трение и упругость.
Ухудшение качества добываемых углей, их разубоживание, связано как с природными свойствами, так и технологиями ведения разработок угольных пластов
Управление качеством углей возможно при использовании схем подземного обогащения угля и увязки обогатительных процессов с процессами непосредственного горного производства. Использование в технологии добычи угля подземного обогащения с закладкой выработанных пространств позволяет решать несколько задач:
- Повышение качества добываемых углей за счет снижения зольности.
- Утилизация пустой породы и отходов обогащения закладкой выработанного пространства, что не исключает возможность загрязнения поверхности, но и сохраняет ее от проседания и провалов.
- Экономия затрат на транспортирование и подъема горной массы.
Для решения этих задач была разработана модель сепаратора по трению и упругости (СПРУТ) с неподвижной разделительной поверхностью, образован-
ной двугранными отражательными элементами.
Предложенный сепаратор позволяет производить механическую сортировку угля и породы. Сепаратор включает: корпус с загрузочным лотком - желоб 1 (узел стратификации) и отражательные элементы 2, закрепленные консольно в раме 3 (см. рисунок). Экспериментальные исследования сепаратора СПРУТ в объеме оптимизации параметров сепарации не проводились.
Угол, высота и скорость подачи исходного продукта были приняты по результатам теоретических исследований узла стратификации: угол наклона загрузочного желоба с дефлектором - 45 ; длина загрузочного желоба - 1,0 м; скорость подачи исходного продукта - 1,3 -1,5 м/с.
Конструкцией модели сепаратора предусмотрена возможность изменения следующих параметров: схемы про-
странственного расположения отражающих элементов; расстояние между ярусами элементов; угла наклона элемента к горизонту, град; расстояние от нижней кромки загрузочного желоба до верхнего яруса элементов; положение
Модель опытно-промышленныго сепаратора: СПРУТ (сепаратор по трению и упругости)
отсекающих шиберов; удельной производительности, т/ч-м.
Положение отражающих элементов в пространстве определялось решетками двух типов, одна из которых подвижная (рисунок).
По результатам многочисленных технологических испытаний сепараторов, проведенных институтом «НИИ-проектасбест» на углях, в качестве конструктивных параметров приняты: двугранный угол отражательных элементов, 0 = 100°; угол наклона элементов к горизонту, у = 20° - 30°; ширина элементов b = 0,14 - 0,15 м; шаг между ярусами элементов, AZ = 0,5 b / sin 0 / 2, az
= 0,1 м; количество ярусов, n = 4; длина элементов в рабочей зоне, l = 1,2 м; расстояние от нижнего яруса элементов до плоскости фиксации падения частиц, AS = 1,3 м.
Экспериментальные исследования проводились на продуктах, перечисленных ниже месторождений см. таблицу. Удельная производительность аппарата изменялись в зависимости от качества
исходного продукта в пределах от 35 до 100 т/ч-м.
Технологической задачей выбора рациональных параметров являлось максимальное извлечение упругой (угольной) фракции продукта при минимальной потере в ней неупругой (сланца). Технологическая линия, в которой испытывался сепаратор, включает приемный бункер, питатель, узел отбора проб от продуктов разделения, сборочный конвейер и элеватор для возврата продуктов разделения в приемный бункер.
Технологические испытания производились на элементах (рисунок, п.2.), располагающихся в попарно шахматном порядке.
Оценка результатов процесса разделения углей осуществлялась, после ручной разборки продуктов сортировки по показателю эффективности разделения E =е - R, где е - извлечение в хвосты породной фракции, %; R - извлечение в хвосты угля, %.
Технологические испытания позволили установить, что пространственное расположение отражающих элементов существенно влияет на показатели разделения: при прочих равных условиях установка элементов в попарношахматном порядке увеличивает выход обедненной по углю фракции более чем на 16 %, а эффективность разделения этой фракции - на 10 %.
Установка отражающих элементов в попарно-шахматном порядке обеспечивает лучшие условия реализации двойного ударного взаимодействия породных частиц о поверхность элементов. Изменение угла наклона элементов с 20 до 25 существенно не влияет на показатели разделения. Извлечение породных частиц всех классов крупности в диапазоне от 0,5 мм до 6,0 мм больше на 15 - 25 %, чем по другим вариантам схемы установки элементов.
Технологические показатели разделения углей класса -50+0 мм на СПРУТ при угле наклона разделительных элементов 25°
Месторождение Продукт разделения Выход продукта, % Массовая доля золы, А11 , % Извлечение золы, E, %
Концентрат 46,17 16,75 20,01
«Вахрушевуголь» Хвосты 53,83 57,43 79,99
Итого: 100,00 38,65 100,00
Концентрат 47,65 21,84 23,14
Ш. «Коркинская» Хвосты 52,35 66,02 76,86
Итого: 100,00 44,67 100,00
Концентрат: 49,25 22,15 26,18
«Экибастуз» Хвосты: 50,75 60,61 73,82
Итого: 100,00 41,67 100,00
Анализ влияния производительности и качества исходного продукта на технологические показатели разделения проводился на основе результатов разделения продуктов крупностью - 50 + 0 мм, при этом пространственное расположение элементов было выполнено по схеме - попарно-шахматное. Угол наклона элементов 20 , 25 , 30 .
Установлено, что в диапазоне изменения производительности от 35 до 100 т/ч-м, эффективность разделения продукта класса -50 + 0 мм увеличивается незначительно, о чем свидетельствует выход высокозольных продуктов.
Влияние угла наклона отражающих элементов в интервале (20 - 30 ) также существенно не сказывается на технологических показателях сепарации.
В таблице приводятся результаты сепарации углей с расположением
элементов по попарно-шахматном схеме.
Тенденция изменения технологических показателей и массовой доли низкозольного угля в хвостах от повышения производительности показывает, что эффективность процесса разделения увеличивается, при этом максимальная нагрузка на продукте -50 + 0 мм может составлять 80 - 100 т/ч-м
Таким образом, на основе полученных результатов можно говорить о довольно высокой устойчивости процесса разделения по трению и упругости.
Исследованные нагрузки, соизмеримые с производительностью применяемых в настоящее время обогатительных аппаратов, позволят находить в будущем простые компоновочные решения при внедрении новых сепараторов в технологические схемы.
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Потапов В.В. «Технология разработки месторождений угля с предварительным его обогащением в подземных условиях»: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Екатеринбург, 2007. - 20 с.
— Коротко об авторах ------------------------------------------------------------------
Потапов Валентин Яковлевич - кандидат технических наук, Уральский государственный горный университет, доцент кафедры горной механики, доцент, 2c1@inbox.ru Потапов Владимир Валентинович - кандидат технических наук,
Уральский государственный горный университет, доцент кафедры горного дела, доцент, 2c1@inbox.ru
