Обогащение крупного угля в сепараторах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Специальная часть

 

 

      

 

 

 

 

 

Гравитационное обогащение – это обогащение, основанное на различии плотностей разделяемых компонентов. Исходным материалом для гравитационного  обогащения является механическая смесь  твердых частиц, различающихся по плотности.

Процессы гравитационного  обогащения – это процессы, в  которых разделение минеральных  частиц, отличающихся плотностью, размером и формой, обусловлено различием  в характере и скорости их движения в среде под действием силы тяжести и сил сопротивления  среды разделения. В качестве среды  разделения используют воду, воздух, тяжелые  суспензии и жидкости.

 

Обогащение крупного угля в сепараторах

Тяжелосредный сепаратор – сепаратор для обогащения угля в тяжелой среде. Требования обеспечения высокой точности разделения минеральных частиц при разнообразии вещественного состава полезных ископаемых и физико-химических свойств утяжелителей, обусловили создание множества конструкций сепараторов.

Конструкции тяжелосредных сепараторов классифицированы по ряду признаков:

• по крупности обогащаемого материала - сепараторы для крупных и средних классов, сепараторы для мелких классов;
• по принципу действия – с расслоением в гравитационном поле сил, с расслоением в центробежном поле сил;
• по числу стабилизации плотности суспензии – с механическим перемешиванием суспензии, с восходящим или с нисходящим движением, с горизонтальным движением, с комбинированным движением;
• по форме рабочей камеры – пирамидальные, конусные, корытные, барабанные;
• по способу удаления продуктов обогащения – с самотечным удалением, с помощью скребкового конвейера, цепного устройства, элеваторного колеса.
• по числу выдаваемых продуктов – двух- и трехпродуктовые.

 

1.  Тяжелосредные сепараторы следует применять для обогащения углей очень трудной, трудной и средней обогатимости, антрацитов всех категорий обогатимости при содержании класса +13 мм в горной массе более 20 %, а также для углей легкой обогатимости при содержании породных фракций более 30 %.

2. Верхний предел крупности  углей и антрацитов, обогащаемых  в тяжелосредных сепараторах, следует, как правило, принимать не более 200 мм. Допускается повышение верхнего предела до 300 мм. Нижний предел крупности углей и антрацитов, обогащаемых в тяжелосредных сепараторах, следует, как правило, принимать 13 мм. Допускается понижение предела до 6 мм  (если позволяет характеристика сепаратора) либо повышение его до 25(40) мм.

3. Выбор граничного размера крупности определяется исходя из гранулометрического состава исходного угля с учетом оптимальной загрузки применяемых сепараторов.

5. Величину расчетной  нагрузки на метр ширины ванны  сепаратора следует принимать по данным таблицы. 2.

6.  Засорение продуктов  обогащения углей и антрацитов  посторонними фракциями при содержании в породе глинистых примесей до 50 % следует рассчитывать по среднему вероятному отклонению Е_рм, определяемому по формулам

• для крупности более 25 мм:

Е_рм = 0,1Δ + 20;       

• для крупности более 13 мм:

Е_рм = 0,015 Δ + 20,                                                                   

где А- расчетная плотность разделения, кг /м³

 

 

Таблица 2

Крупность угля, мм.	Нагрузкана 1 м ширины ванны по всплывшему продук- ту,т/ч		Расчетные величины нагрузок колесных сепараторов по потонувшему  продукту.
			СКВП-20			СКВП-32 с короткой ванной			СКВП-32 с удли- ненной ванной
	СКВП-20 СКВП-32 с корот-кой ван-ной	СКВП-32 с удли-ненной ванной	Производительность, т / ч, при  плотности суспензии, кг / м
			до 1800	1800- 2000	более 2000	до 1800	1800- 2000	более 2000	до 1800	1800- 2000	более 2000
10-25	35	45	145	155	165	190	200	205	210	220	225
10-100	55	70	160	170	175	205	220	230	225	240	255
13-100	60	75	160	170	175	205	220	230	225	240	255
13-125	65	85	165	175	180	215	230	235	235	250	260
13-150	65	85	165	175	180	215	230	235	235	250	260
13-200	70	90	165	175	180	215	230	235	235	250	260
25-100	70	90	165	175	180	225	240	250	245	265	275
25-150	75	95	165	175	190	235	255	260	260	270	285
25-200	80	100	180	195	200	250	270	285	275	295	310

 

• при содержании глинистых примесей в породе 50 % - для крупности более 25 мм:

Е_рм = 0,15 Δ + 20

• для крупности более 13 мм:

        Е_рм = 0,020 Δ + 20.                                                                      

При обогащении бурых углей  крупностью 25-300 мм засорение продуктов обогащения следует определять по формулам

• для плотности 1700 кг/м³;

Е_рм=0,01 Δ + 60;                                                                   

• для плотности 2100 кг/м³:

Е_рм = 0,01 Δ + 90.                                                                 

7. Количество суспензии,  проходящей через ванну сепаратора, следует принимать равным 80-100 м³/ч на I м ширины ванны сепаратора.

8.  Количество суспензии  сепараторов, сбрасываемой через  дренажные сита, следует принимать в размере 35 %; поступающей на грохот с потонувшим продуктом - 5-10 % от исходной суспензии (большие значения следует принимать при размокаемых породах).

9.  Объем резервуара  для кондиционной суспензии необходимо  принимать по данным таблицы. 3.

Объем резервуара кондиционной суспензии.        Таблица  3.

Ширина ванны сепаратора, м	Ёмкость резервуара, м3
2 3,2 3,2 с удлинённой ванной	15 30 45

 

Преимущества обогащения в тяжелых суспензиях:

• высокая точность разделения - средневероятностное отклонение Ер = 0,015-0,055 г/см³ для крупных классов.
• нечувствительность к колебаниям нагрузки и качеству исходного угля;
• достаточно простая автоматизация процесса.

Недостатки обогащения в  тяжелых суспензиях:

•   дополнительный расход материалов, электроэнергии, необходимость регенерации утяжелителя, повышенная себестоимость процесса.

 

Сепаратор колесный СКВП-32

 

     На основании исследовательских данных ИОТТ Гипромашуглеобогащением был разработан усовершенствованный промышленный сепаратор СКВП-32. Луганским заводом угольного машиностроения им. Пархоменко изготовлены две модификации сепаратора – с удлиненной ванной, что обеспечивает повышенную производительность машины, и с короткой ванной. Сепаратор СКВП-32 с короткой ванной отличается от сепаратора СКВП-32 с длинной ванной отсутствием загрузочно-распределительного устройства, вместо которого установлен обычный загрузочный желоб.

    Сепараторы колесные типа СКВП-32 предназначены для обогащения углей, антрацитов и сланцев крупностью 13–300 мм в тяжелой среде с разделением на два продукта: концентрат и отходы обогащения. Применяются в технологических схемах цепи аппаратов обогатительных фабрик и установок. Сепаратор СКВП-32 выпускается в двух исполнениях: производительностью 500 т/ч и 380 т/ч. Сепараторы производительностью 500 т/ч снабжены приемником с лотком, совершающим возвратно-поступательное движение в ванне с суспензией и перемешивающим затонувший продукт, что повышает эффективность работы и исключает расслоение суспензии по высоте ванны. Область применения: угольная промышленность.

 

Основные узлы сепаратора  СКВП-32 с длинной ванной: корпус с рабочей ванной, элеваторное колесо, загрузочно-распределительное устройство, гребковое устройство, приводы элеваторного колеса, загрузочно-распределительного и гребкового устройств.

Корпус 1 сепаратора для облегчения сборки и монтажа выполнен из отдельных  частей – днища, двух боковых секций, загрузочного лотка и разгрузочного  желоба. Цилиндрическая часть корпуса (ванна) имеет футеровку из нержавеющей  стали. Для выпуска из ванны суспензии (после окончания работы) в нижней части корпуса предусмотрено  выпускное устройство 7. В корпусе крепятся основные узлы и механизмы сепаратора:  элеваторное колесо 6, для выгрузки потонувшего продукта с приводом 18; загрузочно-распределительное устройство, состоящее из загрузочного желоба 12 с течкой, патрубка 11 для подвода суспензии, жалюзийной решетки 10 для равномерного распределения транспортного потока суспензии, лопастного погружателя 9, кармана 8 для подачи восходящего потока суспензии; разгрузочный гребковый механизм 14 с лопастями 15, кожух 13 желоба для выгрузки всплывшего продукта, опорные катки 20 элеваторного колеса. Кроме того на корпус крепится общий привод качаний жалюзийной решетки и вращения разгрузочного гребкового устройства. Вертикальное элеваторное колесо опирается на катки и приводится во вращение от звездочек двух приводов, расположенных по обе стороны колеса, через втулки и цевки. Колесо оснащено съемными ковшами 4, 5. Загрузка ковшей потонувшим продуктом осуществляется через загрузочные окна 19. Для этой цели ковши снабжены откидными лопастями 2, крепящимися к ковшам шарнирно. Лопасти представляют собой решетку, состоящую из колосников, приваренных к гребенке и соединенных стержнями. При вращении элеваторного колеса лопасти под действием силы тяжести поворачиваются, открывая загрузочные и разгрузочные окна ковшей. Всплывший продукт разгрузочным грибковым механизмом со свободно подвешенными лопастями через порог 16 и сито 17 предварительного сброса суспензии с щелевидными решетками выгружается из сепаратора.

В конструкции обеих модификаций  сепаратора СКВП32 учтены все мероприятия, направленные на повышения надежности и долговечности серийных сепараторов  СКВ (усиление и улучшение конструкции, применение материалов повышенного  качества).

Таблица 1

Технические характеристики тяжелосредного колесного сепаратора

Параметры	СКВП32
Максимальная производительность по питанию, т/ч, при крупности, мм:   13 – 300   25 – 300 Максимальная производительность по питанию, %, по фракции:   всплывшей   потонувшей Ширина ванны, мм Объем суспензии в ванне, м3 Диаметр элеваторного колеса, мм Мощность электродвигателей, кВт Габаритные размеры, мм, не более:   длина   ширина   высота Масса, т, не более	390(300) 500(380)     75(75) 75(75) 3200(3200) 27(18) 5450(5450) 21,2(13,2)   7500(6500) 6500(6500) 6000(6000) 36(31)

*Опытно-промышленный образец  сепаратора с длинной ванной, в скобках – данные для сепаратора  с короткой ванной.

Требования к  утяжелителям

К утяжелителям, используемым для приготовления минеральных  суспензий, предъявляются определенные требования.

1. Утяжелитель должен обеспечивать приготовление суспензии заданной плотности при объемной концентрации, не превышающей определенного предела.
2. Механическая прочность утяжелителя должна быть достаточно высокой, чтобы при длительной циркуляции не происходило его существенное измельчение. В то же время утяжелитель не должен быть абразивным.
3. Утяжелитель должен легко отмываться от продуктов обогащения, отделятся от тонкого угольного шлама и извлекаться из промывных вод.
4. Важным требованием к утяжелителю является его дешевизна, недефицитность, нерастворяемость в воде, химическая инертность к компонентам обогащаемого угля и к материалу, из которого изготовлено оборудование.
5. Гранулометрический состав утяжелителя выбирается таким образом, чтобы он обеспечивал образование относительно устойчивой к расслоению в поле силы тяжести суспензии.
6. Магнитные и другие физические свойства утяжелителя определяют выбор способа его регенирации.