Сепарационная характеристика гидравлической отсадки при выделении промежуточного продукта Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ «НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 97»

МОСКВА, МГТУ, 3.02.97 - 7.02.97 СЕМИНАР 3 «ИНТЕНСИФИКАЦИЯ И ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОБОГАЩЕНИЯ*

П.И. Пилов

Национальная горная академия Украины М. П. Сбитнев Государственная холдинговая компания «Луганскуглеобогащение»

СЕПАРАЦИОННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ОТСАДКИ ПРИ ВЫДЕЛЕНИИ ПРОМЕЖУТОЧНОГО ПРОДУКТА

Одной из проблем технологического менеджмента углеобогатительных фабрик является выбор оптимальных параметров процесса переработки для каждого машинного класса угля с целью получения максимальной прибыли в условиях действующего прейскуранта цен на уголь, либо максимального выхода концентрата при нормированной его зольности. Ее решение в условиях динамики изменения количества, качества и марочного состава поступающих на фабрику углей возможно лишь при применении компьютерных технологий, основанных на использовании методик прогнозирования показателей обогащения, таких как выход и качество получаемых продуктов. Теоретической базой таких методик является использование уравнения баланса компонентов перерабатываемого материала в технологических операциях, функций распределения их по разделительному признаку и сепарационные характеристики обогатительных аппаратов.

При гидравлической отсадке углей обычно получают три продукта сепарации: концентрат (легкая фракция), промежуточный продукт (промежуточные фракции) и порода (тяжелая фракция). В зависимости от технологической необходимости либо все три получаемых продукта являются конечными, либо промежуточный продукт, в зависимости от его зольности и выхода,

присоединяют к концентрату или породе, либо направляют на рециркуляцию. Получение трех продуктов сепарации возможно при двух стадиях сепарации. В таком случае, в отсадке следует выделить первую стадию сепарации в породном отделении с выделением конечного продукта - угольной породы и вторую, осуществляемую последовательно в отделении для промежуточного продукта, с выделением концентрата и промпродукта, каждая из которых характеризуется своей сепарационной характеристикой: Е\(р) и Ег(р), т.е. зависимостью вероятности извлечения фракций в легкий продукт от их плотности. При этом, исходя из баланса узких фракций плотности в каждой из стадий сепарации и в процессе отсадки в целом, сепарационные характеристики для каждого их получаемых продуктов составляют:

• для породы 1 - £1(р),

• для промежуточного продукта £,(р) [1 -£2(р)],

• для концентрата Е1(р)Е2(р),

• для породы при добавлении к ней промежуточного продукта

1 - £,(р) + £,(р) [1 - Щр)] = 1 - /ч(р)£2(р),

• для концентрата при добавлении к нему промпродукта

£](р)Е2(р) + £1(р)0 -Ег(р)) = £1(р).

При рециркуляции промежуточного продукта, подачи его на переобогащение в

ту же отсадочную машину, исходным продуктом уже является смесь исходного угля и промежуточного продукта, поэтому все представленные выше сепарационные характеристики должны быть умножены на излечение в продукт смешения, т е. на 1/[1 -

£,(РХ1 - £з(р))].

В практике углеобогащения описание сепарационных характеристик осуществляется с помощью интеграла вероятности Гаусса при определении параметров, нормального распределения случайных величин, таких как плотность и погрешность разделения, по численным значениям сепа-рационной характеристики отсадки, полученным при ее опробовании. Исходной информацией для этого служат фракционные составы продуктов обогащения и для случая получения двух конечных продуктов обогащения расчет численных значений сепарационной характеристики (частных извлечений фракций, например, в концентрат) проблем не представляет. Вместе с тем, в реальном процессе отсадки всегда имеет место получение трех продуктов разделения вне зависимости от того, каким образом будет происходить их комбинация для получения конечных продуктов. Это тяжелая и промежуточная фракции после обезвоживания в элеваторах и легкая фракция. Разгрузка этих продуктов в различных точках не позволяет во многих случаях отобрать представительные пробы для последующего фракционного анализа. Более высокая степень их представительности может быть обеспечения при раздельном опробовании каждой из полученных фракций. Однако, при этом возникают трудности применения уравнения баланса продуктов обогащения для определения выходов этих фракций, поскольку их три, а уравнений баланса обычно составляют два - баланс всех компонентов (масса продуктов разделения равна массе исходного) и баланс золы - количество золы в продуктах разделения равно ее количеству в исходном. В

случае выделения промежуточного продукта вопрос состоит не только в получении представительных проб, а в необходимости определения двух сепарационных характеристик процесса отсадки: £1(р) и £г(р) Для решения этой проблемы предлагается использовать одно из дополнительных условий на основе которого может быть составлено третье уравнение баланса и система уравнений для расчета выходов трех продуктов обогащения станет определенной. Эти дополнительные условия определяются балансом количества золы во фракциях плотности. При этом, для обеспечения более высокой точности расчета следует составлять дополнительное уравнение на основании баланса тех фракций плотности, которых в исходном продукте содержится больше, например, для угольной или породной фракций.

В качестве примера приведем вариант расчета сепарационных характеристик отсадочной машины с использованием уравнений баланса золы в продуктах разделения и двух фракциях плотности. Для этого введем следующие обозначения: выход и зольность продукта или фракции плотности в продукте уу и Лгде, соответственно, I и ] - порядковые номера продуктов обогащения и фракций плотности в этих продуктах Индекс 0 относится ко всему продукту, а7 -к фракции Таким образом, система уравнений для определения выходов трех продуктов разделения в отсадочной машине будет выглядеть:

УюДо У 20^20 УзО^О “ У 0^0 |

У.юУ И^и У 20^21^21 У ЗоУ 31 ^3! = У оУ 0\^П1 Г У юУ 12^12 У 2оУ 22^22 У ЗоУ 32^32 ~ У оУ 02^02 ]

Неизвестными в этой системе линейных неоднородных уравнений являются выхода продуктов обогащения: у10, У20, узо Ее решение осуществляется известным способом, те.:

£> =

А =

А =

А =

і

Уи4і

^12^12

Уо

УоУоЛ

определителями системы являются

1 1

У 21-^2! Тз1^31

У 22^22 У 32 ^32 1 1

У 21 ^21 Уз|Дл

V 02^02 ^02 У 22^21 У 32^2

1 Уо 1

У\\А\\ У оУ 01^01 Уз1^1

У 12^12 У оУ 02^02 У 32^32

1 1 Уо

Уп^И У 21^1 У оУ 01^01

У 12^12 У 22^22 У оУ 02^02 Корнями решаемой системы уравнений являются выхода продуктов обогаще-

ния:

• концентрата ую = А /£>;

• промежуточного продукта

• породы Узо = ОзЮ.

При известных выходах продуктов обогащения сепарационные характеристики каждой ступени отсадки определяются следующим образом:

£у(р) = і - узоуз/уо,; Е2,(р) = т:)0!1'

Мря»,

Предложенная методика определения сепарационной характеристики гидравлической отсадки с выделением промежуточного продукта легко реализуется с помощью компьютерных программ. В результате обработки численных значений сепа-рационных характеристик рассчитываются плотности и погрешности разделения для каждой ступени отсадки, что при описании сепарационных характеристик интегралом вероятности Гаусса может бьггь использовано в компьютерных технологиях выбора оптимального режима обогащения и схемы отсадки.

© П.И. Пилов, М.П. Сбитнев