CC BY
5
щ
переработка угля • coal preparation
Оригинальная статья
УДК 622.767.553 © Ю.А. БердниковН, В.А. Харчистов, В.С. Трубилов, 2024
АО «Север Минерале», 196158, г. Санкт-Петербург, Россия Н e-mail: ¡[email protected]
Original Paper
UDC 622.767.553 © Yu.A. BerdnikovH, V.A. Kharchistov,
V.S. Trubilov, 2024
«Sever Minerals» JSC, Saint-Petersburg, 196158, Russian Federation H e-mail: [email protected]
Спиральные сепараторы нового поколения: эффективное обогащение угольного шлама с низкой плотностью
A new generation of spiral separators: efficient treatment of low density coal slurry
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2024-10-28-31
БЕРДНИКОВ Ю.А.
Руководитель по развитию бизнеса продуктов департамента обогащения АО «Север Минералс», 196158, г. Санкт-Петербург, Россия, e-mail: [email protected]
ХАРЧИСТОВ В.А.
Ведущий инженер АО «Север Минералс»,
196158, г. Санкт-Петербург, Россия,
e-mail: [email protected]
ТРУБИЛОВ В.С.
Руководитель по тестированию и научно-исследовательской работе АО «Север Минералс», 196158, г. Санкт-Петербург, Россия, e-mail: [email protected]
В статье рассматриваются результаты проведенных промышленных испытаний нового спирального сепаратора SX7 компании Multotec, предназначенного для эффективного обогащения угольного шлама. В условиях растущих требований к качеству угля и экологическим стандартам необходимость в улучшении технологий обогащения становится особенно актуальной. Новый сепаратор оснащен усовершенствованным репульпатором, который обеспечивает дополнительную сепарацию угля с низкой плотностью и минимизирует содержание золы в конечном продукте.
Ключевые слова: спиральный сепаратор, обогащение угольного шлама, плотность разделения, испытания, оценка эффективности, гидросайзер, промпродукт гидросайзера.
Для цитирования: Бердников Ю.А., Харчистов В.А., Трубилов В.С. Спиральные сепараторы нового поколения: эффективное обогащение угольного шлама с низкой плотностью // Уголь. 2024;(10):28-31. DOI: 10.18796/0041-5790-2024-10-28-31.
Abstract
The paper discusses the results of production tests carried out on the Multotec's new SX7 spiral separator designed for the efficient treatment of coal slurries. With the increasing demands for coal quality and stricter environmental standards, the need for improved treatment technology is becoming particularly urgent. The new separator is fitted with an advanced repulper that provides additional separation of low density coal and minimises the ash content in the final product. Keywords
Spiral separator, rnal slurry treatment, separation density, testing, efficiency evaluation, hydrosizer, hydrosizer middlings.
For citation
Berdnikov Yu.A., Kharchistov V.A., Trubilov V.S. A new generation of spiral separators: efficient treatment of low density coal slurry. Ugol'. 2024;(10): 28-31. (In Russ.). DOI: 10.18796/00415790-2024-10-28-31.
ВВЕДЕНИЕ
Современные тенденции развития технологий и оборудования для обогащения углей как в отечественной, так и в зарубежной практике обусловлены следующими требованиями, предъявляемыми к отраслям топливно-энергетического комплекса: повышение конкурентоспособности угольной энергетики; повышение качества товарной продукции, в особенности - качества коксующихся углей; экологические требования - сведение к минимуму вредных выбросов в окружающую среду; повышение эффективности ресур-со- и энергосбережения; сокращение неоправданных потерь угля при обогащении; упрощение технологических схем обогатительных фабрик (ОФ) и уменьшение количества технологических операций; комплексная механизация и автоматизация обогатительных процессов; необходимость научного обоснования методов расчета, прогнозирования и управления технологическими процессами. К числу важнейших из упомянутых тенденций следует отнести развитие технологий обогащения шламов преимущественно гравитационными методами и, соответственно, сокращение объема шламов, обогащаемых флотацией.
Обогащение шлама является в настоящее время важной проблемой, решение которой позволит не только снизить потери топлива с отходами, но и улучшить технологию обогащения углей, увеличить выход ценных продуктов обогащения и снизить себестоимость концентрата.
Обогащение труднообогатимых марок угля и увеличение доли тонких частиц в исходном сырье из-за механизированной добычи обуславливают растущую потребность в использовании более совершенных, технологичных и автоматизированных аппаратов для процессов обогащения, таких как гидросайзеры. Эти аппараты должны за-
менить традиционные спиральные сепараторы, но затраты на организацию и поддержание условий для их эффективной работы, а также их стоимость сложно оценить в условиях тенденции к снижению себестоимости производства угля.
Спиральные сепараторы хорошо зарекомендовали себя в углеобогащении благодаря своей простоте, эффективности и надежности. Закономерность применения винтовых сепараторов базируется на низких эксплуатационных затратах при достаточно высокой эффективности разделения исходного угля на фракции различных плотностей, особенно при выделении высокозольных тяжелых фракций. Можно утверждать, что это наименее затратное оборудование, применяемое в гравитационных процессах обогащения. В нем отсутствуют подвижные части, приемники электроэнергии, не используются реагенты и другие расходные материалы, а процесс разделения происходит при самотеке материала по криволинейной поверхности в результате действия гравитационной и центробежной сил.
Традиционно спиральные сепараторы применяются для обогащения шламов крупностью от 0,1 до 1 мм, в диапазоне плотности разделения от 1,6 до 2,0. Производители совершенствуют конструкцию винтовых сепараторов, чтобы снизить граничную плотность разделения до значения менее 1,55 [1].
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Производители спиральных сепараторов постоянно работают над совершенствованием конструкции винтовых сепараторов для повышения эффективности сепарации, а именно снижения граничной плотности разделения угля в мелких классах до показателя 1,4 т/м3 и меньше. Это достигается путем увеличения диаметра желоба, увеличения времени прохождения материала по желобу винтового сепаратора и совмещения нескольких стадий перечистки в одном аппарате. Компания Ми1^ес для повышения эффективности своих винтовых сепараторов пошла путем совмещения нескольких стадий обогащения (рис. 1, 2)
Рис. 1. Две стадии перечистки Fig. 1. Two-stage recleaner
Рис. 2. Три стадии перечистки Fig. 2. Three-stage recleaner
■
переработка угля • coal preparation
Рис. 3. Репульпатор DROP-IN спирального сепаратора Multotec SX7
Fig. 3. The DROP-IN repulper of the Multotec SX7 spiral separator
Частицы угля и породы, попадая на желоб винтового сепаратора, под действием гравитационных и центробежных сил распределяются по желобу сепаратора уже ко второму витку, образуя устойчивые потоки материала определенного качества (плотности). Таким образом, если просто увеличить длину желоба, это не приведет к повышению качества получаемых продуктов, так как масса тонких частиц угля недостаточна чтобы преодолеть гидравлическо-гравитационные силы потока. Чтобы эффективно разделить частицы в диапазоне плотности 1,2-1,5, необходимо освободить поверхность желоба от частиц с внешней части желоба [2], что позволит мелким породным частицам, находящимся в зоне концентрата, мигрировать в отходы.
Новая модель спирального сепаратора MULTOTEC SX7 с репульпатором DROP-IN разработана специально для эффективной работы с частицами низкой плотности (менее 1,4). Особенность конструкции заключается в расположении репульпатора на четвертом витке спирали. Репульпатор оснащен продольным регулируемым отсекате-лем, который позволяет сбрасывать высокозольный материал в хвостовой канал, освобождая пространство для эффективной сепарации на следующих трех витках. Оставшиеся на спирали частицы угля проходят через волнообразный ход, перемешиваются и повторно разделяются на пятом витке [3].
Таким образом, частицы угля с низкой плотностью получают возможность повторной сепарации на всей активной площади желоба.
В 2023 г. компания «Север Минералс» провела промышленные испытания спирального сепаратора SX7 DROP-IN на производственных мощностях «Эльга Фабрики» (рис. 4). Целью испытаний была оценка возможности получения концентрата с зольностью 10,5% из промпродукта гидро-сайзера второй стадии.
Исходное питание (промпродукт гидросайзера II стадии) относится к труднообогатимому материалу, где показатель T составил 32,8% (табл. 1). Опробования провели после настройки плотностного режима питания спирального сепаратора (160 г/л) и регулировки положения флажка репульпатора для достижения кондиционной зольности концентрата. При этом проводили весовой замер продуктов обогащения, чтобы подтвердить фактический выход концентрата (табл. 2). Технологическая схема обогащения угольного шлама 0-2 мм представлена на рис. 5.
Кривая плотности разделения угля кл. 0-2 мм продуктов опробования Multotec SX7 представлена на рис. 6.
Рис. 4. Промышленные испытания спирального сепаратора SX7 на угледобывающем предприятии Fig. 4. SX7 Spiral Testing at Coal Plant
Исходное питания
Шлам угольный 0-2 мм
Классификация
0-2 мм Гидроциклон
1Слив 0-0,3 мм
Обогащение
Гидросайзер I ст.
Флотация
Пр/пр
Обогащение
Гидросайзер II ст.
К-т
Обезвоживание
К-т
Обезвоживание
Пр/пр |
Обогащение
Микст. II ст. Спиральный сепаратор SX7
f I I
К-т Пр/пр Отходы
Рис. 5. Технологическая схема обогащения угольного шлама 0-2 мм при проведении испытаний
Fig. 5. Scheme of enrichment of coal sludge 0-2 mm during testing
Таблица 1
Сводная таблица фракционного состава продуктов опробования Multotec SX7
Summary table of fractional composition of the SX7 Multotec sampling products
Питание Концентрат Микст (промпродукт + отходы)
Фракция Выход, % Зола, % Сумм. выход, % Извлечение, % Выход к исх., % Зола, % Извлечение, % Выход к исх., % Зола, %
-1,3 15 4,45 61,7 92,0 13,8 4,5 8 1,2 4,4
1,3-1,4 22 11,62 45,5 10,0 11,9 54,55 12,0 11,5
1,4-1,6 36,87 22,73 30 16,8 6,2 20,3 83,18 30,7 24,1
1,6-1,8 14,63 34,62 6,2 0,9 36,5 93,85 13,7 34,4
Более 1,8 11,5 58,59 8,3 0,0 - - 100 11,5 58,6
Итого: 100 23,4 - - 30,9 11,0 - 69,1 29,4
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
"—ч Кривые распределения продуктов обогащения
1 i
If
1
1
1,001,10 1,20 1,30 1,40 1,50 1,60 1,70 1,80 1,90 2,00 2,10 2,20 2,30 2,40 2,50 2,60 2,70 2,80 -¡^Концентрат ■■=-■ Отходы
Рис. 6. Кривая плотности разделения продуктов обогащения при применении Multotec SX7 (класс 2-0 мм) Fig. 6. Separation density curve for the Multotec SX7 spiral (class 2-0 mm)
Таблица 2
Таблица извлечения концентрата
Table of recovery concentrate
Плотность Извлечение в концентрат, % Извлечение в отходы, % Извлечение, сумма, %
1,00 100,00 0,00 100,00
1,30 92,00 8,00 100,00
1,40 45,45 54,55 100,00
1,60 16,82 83,18 100,00
1,80 6,15 93,85 100,00
2,80 0,00 100,00 100,00
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Анализируя полученные в ходе промышленных испытаний данные, видно, что зольность полученного концентрата ЛЛ = 11% находится в диапазоне плотности разделения 1,3-1,4, тогда как отходы сепаратора на 100% состоят из фракции более 1,8. Соответственно, можно сделать
вывод о том, что в ходе испытаний практическим путем была доказана возможность эффективного обогащения угля плотностью менее 1,4. Показатель Ерм при этом равняется 0,092, тогда как J = 0,24.
Список литературы • References
1. Козлов В.А., Чернышова Е.Н. Разработка нового спирального сепаратора для обогащения угольного шлама при низкой плотности разделения // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2014. № 7. С. 122-129.
Kozlov V.A., Chernyshova E.N. Design of a new spiral separator for low separation density slurry coal beneficiation. Gornyj informatsi-onno-analiticheskij byulleten'. 2014;(7):122-129. (In Russ.).
2. Ramotsabi C.M., Erasmus W., Bornman F. The effect of repulping on the SX7 spiral.
3. Faan Bornman, Wynand Erasmus, Jeantelle Rust, Clifford Diketane. Low cut point spiral.
Authors Information
Berdnikov Yu.A. - Product Development Manager, «Sever Minerals» JSC, Saint-Petersburg, 196158, Russian Federation, e-mail: [email protected] Kharchistov V.A. - Lead engineer, «Sever Minerals» JSC, Saint-Petersburg, 196158, Russian Federation, e-mail: [email protected]
Trubilov V.S. - Head of Testing and R&D, «Sever Minerals» JSC, Saint-Petersburg, 196158, Russian Federation, e-mail: [email protected]
Информация о статье
Поступила в редакцию: 3.09.2024 Поступила после рецензирования: 16.09.2024 Принята к публикации: 26.09.2024
Paper info
Received September 3,2024 Reviewed September 16,2024 Accepted September 26,2024
