Обогащение углей шахты Эрчим-Тхан методом пневматической сепарации Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

-------------------------------------------- © А.В. Кузьмин, В.В. Морозов,

2008

УДК 621.928.6

А.В. Кузьмин, В.В. Морозов

ОБОГАЩЕНИЕ УГЛЕЙ ШАХТЫ ЭРЧИМ- ТХАН МЕТОДОМ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СЕПАРАЦИИ

Приведены результаты испытаний обогатимости углей, добываемых на шахте «Эр-чим-Тхан», методом пневматической сепарации.

Уголь шахты Эрчим-Тхан относится к категории труднообога-тимых инверсионных углей, что в первую очередь связано с наличием большого количества пористого высокозольного угля, который при обогащении выделяется в первой стадии обогащения с низкозольным углем, увеличивая тем самым зольность концентрата.

Эффективным путем повышения технико-экономических показателей

обогащения углей является применение метода воздушной сепарации. Преимущества данного метода обусловлены возможностью резкого снижения материалоемкости, энергозатрат и уменьшения расхода технической воды [1, 2]. В настоящее время появились новые конструкции машин для обогащения углей в воздушном потоке, характеризующиеся высокой эффективностью разделения [3, 4], приближающейся, а в ряде случаев превышающей, показатели обогащения отсадкой или в тяжелых средах.

Испытания обогатимости углей добываемых на шахте шахты Эрчим-Тхан методом пневматической сепарации проводились на полупромышленной обогатительной установке СЕПАИР - 10.5 (рис. 1).

Работа сепаратора осуществляется следующим образом. Поступающий на сепарацию материал с помощью вибра-

Семинар № 22

ционного питателя 6 распределяется в один слой на поверхности ленточного сетчатого конвейера 1. Транспортируясь, материал попадает в зону воздушного сопла 3, через которое с определенной скоростью всасывается воздух. Этот воздушный поток создается за счет работы воздуходувки 4, соединенной через продуктовый бункер 2 с соплом 3. С помощью частотного преобразователя привода воздуходувки подбирается необходимый расход воздуха через сопло

3, что обеспечивает при заданном сечении сопла требуемую скорость воздушного потока. Восходящий поток воздуха передает импульс транспортируемому по конвейеру материалу. Куски, имеющие меньшую плотность, захватываются воздушным потоком и попадают в продуктовый бункер, более тяжелые остаются на конвейере 6, и транспортируются в накопительную емкость для хвостов.

Для проведения исследований использовалась проба отсева рядового угля. Общий вес пробы составил около 160 кг. Из пробы были выделены три класса: -1 мм; +1 -3 мм; +3-8 мм; -8 +13 мм. Параметры фракционного состава пробы представлены на рис. 2. Полученные классы использовались в исследованиях на обогатимость.

Рис. 1. Обогатительная установка СЕПАИР - 1-0.5: 1 - ленточный сетчатый конвейер; 2 - бункер для накопления продуктов сепарации; 3 - сопло; 4 - воздуходувка; 5- система аспирации воздуха; 6 - вибрационный питатель

Рис. 2. Результаты фракционного анализа класса -13 мм

Исходная фракция -13 мм

А

Рассев на классы -1; +1 - 3; +3 -8; -8+13

класс-1

Т--------------1----------1

Воздушная сепарация (фракционирование) на 7 продуктов

гттт

Концентрат мм Промпродукт Хвосты

Исходная фракция -13 мм

Рассев на классы -1; +1 - 3; +3 -8; -8+13

класс-1

Т---------------1----------1

Воздушная сепарация (фракционирование) на 7 продуктов

, г 1 Г

Воздушная сепарация (дообогащение)

Концентрат 1

Концентрат 2

Хвосты

Рис. 3. Схема испытаний угля на обогатимость: А

двухстадиальная схема

одностадиальная открытая схема; Б

Общая схема испытаний представлена на рис. 3.

Рабочая проба исследуемого материала взвешивалась и выгружалась в приемный бункер ленточного питателя, из которого по конвейеру с постоянной производительностью подавалась на установку СЕПАИР-1-0.5. Предварительно с помощью частотного преобразователя

задавалась минимальная скорость вращения электродвигателя воздуходувки, которая обеспечивала создание воздушного потока в сопле для захвата наиболее легкого материала с сетчатого конвейера. После окончания сепарации материал из продуктового бункера выгружался, взвешивался, отбиралась проба

Б

Продукт Выход Общий выход, % Зольность (А11), % Плотность, т/м3

кг %

Продукт 1 3,52 16,1 16,1 16,1 1,32

Продукт 2 4,54 20,7 36,8 14,8 1,33

Продукт 3 5,68 25,9 62,7 15,6 1,35

Продукт 4 4,42 20,1 82,8 19,5 1,37

Продукт 5 2,16 9,8 92,6 37,6 1,44

Продукт 6 1,65 7,5 100,0 76,8 1,7

Итого 23,7 97,2 23,7

Плотность фракций, г/см3. Скорость восходящего потока, % от макс.

Рис. 4. Зависимость выходов продуктов сепарации и их зольности от плотности фракций и скорости восходящего потока для класса +1 -3 мм: 1 - выход фракций; 2 - выход концентрата; 3 - зольность фракций; 4 - зольность концентрата

для определения плотности продукта. Хвосты сепарации, т.е. материал, который остался на конвейере, собирался в емкость, взвешивался для контроля баланса продуктов и снова загружался в бункер ленточного питателя. Частотным преобразователем поднималась частота вращения элек-тродвигателя воздуходувки, включал-ся ленточный питатель, и процесс сепарации повторялся.

Процесс сепарации исследуемой пробы продолжался до достижения максимальных оборотов электродвигателя воздуходувки. Продукт 1 получался при

выдерживании оборотов воздуходувки

и. соответственно, скорости воздушного потока в зоне сепарации на уровне 10 % от максимально возможных. Для получения последующих продуктов (2-6) число оборотов и скорость воздушного потока наращивались в арифметической прогрессии (20-60 % от уровня максимально возможного).

Затем определялись плотности полученных продуктов обогащения и их выходы. Пробы продуктов сепарации, отобранные для определения их плот-

ности, в дальнейшем были использованы для определения зольности.

В данных исследованиях в качестве характеристики продуктов обогащения была выбрана плотность фракций. Плотность полученных продуктов определялась с помощью гидростатического взвешивания в воде.

Представленные в табл. 1 и на рис. 4 результаты обогащения угля крупностью +25-50 мм, включая данные по измерению зольности продуктов сепарации, показали, что выход угольного концентрата с зольностью менее 16,0 % составил 60,2 %, а промпродукта с зольностью 23,0 % - 29 %. При этом выход отхода обогащения (хвостов) с зольностью 75,0% составил 8,0 %. Хвосты обогащения можно разделить на высокозольный промпродукт и отвальные хвосты с зольностью 80 %. Расчетный выход угольного концентрата из класса +1 -3 мм с зольностью 15,0 % при ведении процесса в две операции составляет 69,4 %.

Анализ сепарационных характеристик показывает, что на сепарационной характеристике с использованием в качестве разделительного параметра плотности фракций отсутствуют резкие (скачкообразные) изменения, характерные для сепарационной характеристики с использованием в качестве разделительного параметра плотности фракций. Сравнение сепарационных характеристик с использованием в качестве разделительных параметров плотности фракций и скорости восходящего потока показывает, что в последнем случае возможна плавная регулировка и стабилизация процесса.

Представленные в табл. 2 и на рис. 5 результаты обогащения угля крупностью +3-8 мм, показали, что распределение выходов продуктов сепарации класс имеет четко выраженный макси-

мум выхода продуктов с зольностью меньше 16 %.

Выход угольного концентрата с зольностью менее 16 % составил 62 %, а промпродукта с зольностью 26,1 % -29,9 %. При этом выход отхода обогащения (хвостов) с зольностью более 75 % составил 4,5 %. Расчетный выход угольного концентрата из класса +3 -8 мм с зольностью 16,0 % при ведении процесса в две операции составляет 72,1 %.

Представленные в табл. 3 и на рис.6 результаты обогащения угля крупностью +8-13 мм, показали, что наблюдаемая зависимость выхода продуктов от зольности аналогична зависимости полученной при сепарации класса +3 -8 мм. Выход углей с зольностью 16 % составил 65,0 %, промпродукта с зольностью 21,5 % - 31,2 %, а отхода с зольностью 75,.0 % - 12,4 %. Расчетный выход концентрата с зольностью 15,0 % при ведении процесса в две операции составляет 71,3 %.

Суммарные выходы концентратов, промпродуктов и хвостов обогащения, полученные на основании данных по сепарации отдельных фракций данной пробы представ-леные. в табл. 4 показали возможность получения из труднообога-тимых углей, добываемых ОАО на шахте «Эрчим-Тхан» обогащенного угольного концентрата (зольность 15 %) с высоким выходом непосредственно в одну обогатитель-ную операцию.

Получаемый при использовании одностадиальной схемы промпродукт может быть дообогащен с применением различных методов. Важным является удаление из промпродукта зерен породных минералов неправильной (вытянутой, плоской) формы. Одним из перспективных путей является использова-

Продукт Выход Общий выход, % Зольность (А11), % Плотность, т/м3

кг %

Продукт 1 0,98 3,9 3,9 15,6 1,32

Продукт 2 2.78 11,6 15,5 14,1 1,33

Продукт 3 7,22 28,4 43,9 14,2 1,345

Продукт 4 7,81 31,6 75,5 18,0 1,37

Продукт 5 4,04 16,1 91,6 39,7 1,42

Продукт 6 2,09 8,4 100 79,5 1,72

Итого 24,3 100,0 24,7

Плотность фракций, т/м3 Скорость восходящего потока, % от макс.

Рис. 5. Зависимость выходов продуктов сепарации и их зольности от плотности фракций и скорости восходящего потока для класса +3 -8 мм: 1 - выход фракций; 2 - выход концентрата; 3 - зольность фракций; 4 - зольность концентрата

ние метода воздушной сепарации с поперечным направлением движения обогащаемого материала относительно направления восходящего воздушного потока.

Прогнозирование результатов дообо-гащения промпродуктовых фракций было проведено по результатам дополнительных экспериментов. Согласно двухстадиальной схеме промежуточные фракции (2-5) проходили вторую стадию воздушной сепарации. В результате

обогащения получали два концентрата и дополнительные отвальные хвосты (рис. 3, Б). Конечные результаты обогащения угля с применением двухстадиальной схемы воздушной сепарации показали возможность получения товарных угольных концентратов и отвального продукта (табл. 5).

Обогащение класса +3-13 мм с применением метода воздушной сепарации обеспечивает получение как обогащен-

ного концентрата, так и отвальных хвостов с зольностью 75 %.

Таким образом, испытания показали, что методом воздушной сепарации можно производить достаточно эффек-

тивное обогащение мелких, труднообо-гатимых (инверсионных) фракций углей, добываемых на шахте «Эрчим-Тхан».

Продукт Выход Общий выход, % Зольность (А11), % Плотность, т/м3

кг %

Продукт 1 1,38 3,9 3,9% 14,9 1,325

Продукт 2 3,18 8,4 12,3% 13,8 1,33

Продукт 3 7,62 40,3 52,6% 13,9 1,345

Продукт 4 8,81 23,4 76,0% 20,2 1,37

Продукт 5 4,74 7,8 83,8% 32,5 1,42

Продукт 6 2,49 16,2 100,0% 70,6 1,73

Итого 27,5 100,0 25,7

Плотность фракций, т/м3 Скорость восходящего потока, % от макс.

Рис. 6. Зависимость выходов продуктов сепарации и их зольности от плотности фракций и скорости восходящего потока для класса +8 -13 мм: 1 - выход фракций; 2- выход концентрата; 3 - зольность фракций; 4 - зольность концентрата

Таблица 4

Баланс продуктов сепарации при одностадиальном обогащении

Продукт* Выход, % Зольность, % Извлечение, %

Концентрат 1 23,7 14,5 26,8

Концентрат 2 46,4 23,5 46,6

Промпродукт 24,7 35,4 24,7

Отходы 5,2 73,2 1,9

Итого 100,0 25,6 100

Метод воздушной сепарации по- мого качества при плавном регули-

зволяет выделять продукты требуе- ровании разделительного параметра

Таблица 5

Баланс продуктов по замкнутой схеме сепарации при двустадиальном обогащении

Продукт Выход, % Зольность, % Извлечение, %

Концентрат 1 28,5 13,0 33,4

Концентрат 2 61,0 23,7 62,4

Отходы 10,5 70,0 4,2

Итого 100,0 25,6 100

- скорости восходящего потока. Метод воздушной сепарации позволяет получать угольные концентраты зольностью 13 и 23,7 % и отвальный

1. Арцлер А.С., Протасов С.И. Угли Кузбасса: Происхождение, качество, ис-

пользование: в 2 т. - Кемерово: Кузбасский госуниверситет, 1999. -576 с.

2. Новые направления в технике и технологии обогащения углей // Доклады. 12-тый Международный конгресс по обогащению углей. -Краков, Польша. - 1994 г. 23 - 27. 05. - т. 1. - С. 319 - 453.

продукт с зольностью 70,0 %. Потери угля с отвальным продуктом составят 4,2 %.

--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

3. Люленков В.И., Кузьмин А.В., Качу-ров К.В., Кардаков А.Л., Бойко Д.Ю. Способ сухого обогащения. Патент РФ № 2268787, 2005. Опубл. 27.01.2006.

4. Кузьмин А.В., Люленков В.И., Качуров К.В., Кардаков А.Л., Способ сухого обогащения угля. Патент РФ № 2282503, 2005. Опубл. 27.08.2006. ¡ЕШ

— Коротко об авторах -----------------------------------------------------------------

Кузьмин А.В.-НИИ «Комплексные проблемы обогащения минералов,

Морозов В. В. - профессор, доктор технических наук, Московский государственный горный университет.

Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 22 симпозиума «Неделя горняка-2008». Рецензент д-р техн. наук, проф. В.М. Авдохин.

Файл:

Каталог:

Шаблон:

Заголовок:

Содержание:

Автор:

Ключевые слова: Заметки:

Дата создания:

Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:

Полное время правки: Дата печати:

При последней печати страниц: слов: знаков:

16_Кузьмин22

Е:\С диска по работе в универе\ГИАБ_2008\11\семинар-08 С:\и8еге\Таня\АррБа1а\Коат^\Мкго80й\ШаблоныШогта1Ло1т © В

Гитис Л.Х.

03.09.2008 11:37:00 6

04.09.2008 15:24:00 Гитис Л.Х.

6 мин.

25.11.2008 23:41:00

9

1 798 (прибл.)

10 252 (прибл.)