CC BY
44
Рис. 4. Зависимость снижения содержания серы от силы тока и крупности измельчения
Анализ графических зависимостей представленных на рис. 2, 3, 4 показывает, что основное влияние на процесс сульфурации вает крупность дой фазы и сила ка в
ской цепи, причем основное влияние имеет крупность измельчения. Следует
отметить, что исходя данных, представленных на рис. 3 и 4, с ростом силы тока существенно возрастает влияние остальных факторов процесса, в особенности крупности измельчения, что указывает на то, что исходный уголь необходимо либо измельчать перед обработкой, либо подбирать его гранулометрический состав таким образом, чтобы достичь преобладания мелких и тонких классов крупности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Еремин Е.Н. Элементы газовой электрохимии. - М.: Изд-во Московского университета, 1968. - 212 с.
2. Кравченко A.B., Рудницкий А.Г. Исследование явления биполярности в условиях электрохимической неравно-весности // Тез. докл. областной научн. техн. конф.: "Хи-
мия, химическая технология, химическое машиностроение".
- Днепропетровск. - 1991.
3. Кравченко A.B., Нестеренко А.Ф, Кублановский B.C. О некоторых реакциях, протекающих при люминесцентном электролизе // ДоповШдП НАН УкраШни. - 1996. -№ 7. - C. 115-120.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -----------------------------------------------------------------------
КирнарскийA.C., ГаевойB.B. - Национальная горная академия Украины, г. Днепропетровск. Нестеренко А.Ф. - Институт общей и неорганической химии, г. Киев.
Рудницкий А.Г. - Украинский государственный химико-технологический университет, г. Днепропетровск.
© Н.Т. Анисимов, З.В. Багмут, 2002
YAK 622.7
Н.Т. Анисимов, З.В. Багмут
ИССАЕЛОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗМОКАЕМОСТИ ВМЕШАЮШИХ ПОРОЛ НА ПОКАЗАТЕЛИ ОБОГАШЕНИЯ УГЛЕЙ
b
процессе добычи углей извлекается не только горючая масса, но и некоторое количество породы, в которой уголь залегает. Типы пород весьма разнообразны как по составу, так и по физикомеханическим, химическим, минералогическим и другим свойствам. Добытая вместе с углем порода может быть частично практически использована или выведена из оборота как побочный продукт.
В последнее время все большее количество добытого угля вследствие его высокой зольности -свыше 50%- не может быть использовано в народном хозяйстве непосредственно. Для понижения зольности уголь необходимо подвергать обогащению. Технологические процессы обогащения не являются идеальными, при их проведении не удается полностью отделить полезную - угольную - горючую часть от негорючей - породы.
Процессы обогащения являются довольно сложным, так как в них происходит взаимодействие большого числа параметров, характеризующих уголь и породу (гранулометрический и фракционный состав, плотность, влажность и др.), конструктивных и режимных параметров технологического оборудования, технологических параметров операций схемы обогащения.
Влияние большинства параметров на показатели обогащения в достаточной степени изучено, в основном, в результате проведенных исследований. Теоретических наработок, доведенных до их практического применения, весьма незначительное количество. Имеются параметры, влияние которых на показатели обогащения и на их взаимодействие с другими, и в настоящее время мало изучены, некоторые из них представляют собой помехи. Одним из наименее изученных параметров, влияющим на процесс обогащения, является размокаемость вмещающих пород. То, что размокшие частицы породы влияют на процесс обогащения, замечено и констатировано давно, однако фундаментальных работ, посвященных данной проблеме, практически нет.
Для статических условий размокаемость определяется с точки зрения количественной меры, а наработки практически используются в строительстве.
В обогащении во всех технологических аппаратах и потоках частицы угля и породы подвергаются перемешиванию с определенной интенсивностью. Учитывая характерные особенности обогащения и характеристики сопутствующих пород, нами разработаны и испытаны два способа определения размо-каемости.
В настоящей работе приводится один из способов.
Для количественной оценки процесса размокае-мости предлагается такой параметр, как «коэффициент размокаемости» с следующим определением.
Коэффициент размокаемости - это число, показывающее, какое количество частиц породы крупностью менее 3 мкм перешло в жидкость из единицы площади поверхности материала, перемешиваемого в жидкости с интенсивностью равной единице работы в единицу времени. Единица измерения данного параметра определена на основании теории размерностей.
Принятое обозначение и единица измерения коэффициента, согласно определению размокаемости следующие:
Кр - с /м4
Исследования проведены с помощью установки, общий вид которой показан на рисунке.
Для материала, подлежащего исследованию, предварительно определяют гранулометрическую характеристику. Следует отметить, что чем на большее число классов крупности разбита характеристика, тем точнее результат при определении величины коэффициента размокаемости.
Исследуемый материал загружается в сосуд 2 до уровня 3 и заливается технической водой до уровня 5. В течение определенного интервала времени мешалкой осуществляется перемешивание смеси. После остановки мешалки, образовавшаяся смесь в течение заранее рассчитанного интервала времени отстаивается (происходит осаждение частиц крупностью более 3 мкм) и сливается через кран 7 до уровня 4. После слива смеси в сосуд доливается вода до уровня 5 и процесс снова повторяется. Полученная смесь выпаривается и определяется количество породы перешедшей в жидкость. В зависимости от интенсивности размокаемости и перехода частиц в жидкость производят определенное количество отборов смеси. Чем интенсивность перехода частиц ниже, тем больше циклов необходимо выполнить.
Время отстоя смеси в сосуде определяется следующим образом. По известному выражению рассчитывается скорость осаждения частиц, крупность которых меньше 3 мкм в стесненных условиях, а
ТАБЛИЦА РЕГИСТРАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ОПРЕЛЕАЕНИИ КОЭФФИЦИЕНТА РАЗМОКАЕМОСТИ
V = к^( 8 -1000),
где d - диаметр частиц d = 3 мкм; 8 - плотность породы, кг/м3 ; к - коэффициент.
При известном расстоянии Н между уровнями 4 и 5 определяется время отстоя смеси по выражению:
^ =И^
Данные исследований представляются в виде таблицы.
Общий вид установки для определения коэффициента размокаемости породы:
1 - станина, 2 - сосуд, 3 - уровень, до которого сосуд заполняется породой, 4 - уровень, до которого сливается смесь, 5 -уровень, до которого сосуд заполняется водой, 6 - мешалка, 7
- кран для слива смеси
&HEdEk" r0PHAKA-2001* CEMhHAP < 23
Процедура определения значения коэффициента размокаемости по данным таблицы следующая. Значения чисел в колонках 2, 3, 4 суммируются и их суммы записывают в строку «Итого».
В зависимости от крупности частиц материала, для которого определяется размокаемость, принимается их форма. Из практики установлено, что для частиц, крупность которых больше 1 мм можно принять форму куба, а для частиц мельче 1 мм - круглую, в виде шара.
По известным математическим формулам определяется площадь поверхности частиц, для каждого класса крупности и суммарная для всей массы материала.
Если принято, что частицы имеют форму куба, то суммарная площадь определяется по формуле:
Ss =Ё 6 ■ d(
2
cpi
■ пі,
і=1
где dср{ - длина ребра предполагаемой формы частицы, м; П) - число частиц соответствующего класса крупности, шт.
При шаровидной форме частиц, суммарная площадь поверхности определится по выражению:
Ss =Ё 4 п R
2
cpi
■ пі,
I=1
где Кср) - средний радиус частицы соответствующего класса крупности, м.
Для первого и второго вариантов формы частиц, их количество в соответствующем классе крупности определится по выражению:
п, = тк,
где V) - объем частицы соответствующей формы, м3 ; тк1 - масса соответствующего класса крупности, (берется с гранулометрической характеристики), кг.
Если форма частиц кубическая, то объем частицы определяется по формуле:
Vi dcri ,
Для шарообразных частиц объем определяется:
4 3
Vj — з-ж ■ der '
Определяется количество работы, затраченной на перемешивание материала. Для этого необходимо воспользоваться данными таблицы, а именно: суммарную мощность из колонки 4 графы «Итого» умножить на суммарное время проведения процесса размокания.
Ас = SA, Et,
Значение коэффициента размокаемости определится по выражению Кр = Em, /(Et, -Ss -Ас)
Используя данную методику, нами исследованы параметры процесса размокаемости, в частности, определен характер изменения значения коэффициента размокаемости от интенсивности перемешивания. При увеличении перемешивания скорость размокания увеличивается до некоторой величины, а затем становится практически стабильной. Для различных пород и состояния жидкости количественные значения параметра различны.
Результаты исследований, выполненных по определению размокаемости породы, использованы при расчете технологической и водно - шламовой схемы обогащения углей Западно - Донбасского региона. Полученные данные позволили определить количество шлама, который образовался в результате размокания породы. При использовании итерационного метода расчета качественно - количественных показателей продуктов каждой операции технологической схемы определяется количество накопившегося в них шлама и его влияние на режимные параметры, например на плотность разделения в тяжелых средах, при отсадке, флотации и на работу других классифицирующих аппаратов. Во многом облегчается расчет показателей водно - шламовой схемы, а сам расчет является более определенным, так как известно не только количество шлама, но и его характеристика.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Анисимов H. Т.— лоиент-канлмлат технических наук, Напмона.пьнал Багмут З.В. - Национальная горная академия Украины
Украины-
