Обогащение углей в тяжелых средах

метки: Обогащение, Тяжелый, Продукт, Плотность, Среда, Суспензия, Уголь, Частица

Обогащение в тяжелых средах — метод обогащения полезных ископаемых, основанный на различной плотности разделяемых компонентов и тяжёлой среды (плотность которой больше плотности воды).

Применяется для всех видов твёрдых горючих ископаемых (углей, антрацитов, сланцев), руд чёрных и цветных металлов, фосфатных руд и строительного щебня. Для эффективного ведения процесса обработки руд в тяжелых средах достаточно иметь разницу в плотности руды и породы, равную 0,1. Обогащение в тяжелых средах эффективнее, чем отсадка, но и дороже. Обогащение происходит как в тяжелых жидкостях, так и в суспензиях.

ПРИНЦИП РАЗДЕЛЕНИЯ

Процесс обогащения в тяжёлых средах основан на законе Архимеда.

G = Vdg [H];

где V — объём частицы [м ³ ]; d — плотность частицы [кг/м³ ]; g — ускорение силы тяжести [м/с² ] 2. G_А — архимедова сила

_А = VD_с g [H];

где D _с — плотность среды [кг/м³ ];

В данной среде на частицу воздействует равнодействующая сила G _о.

_о = G — G_А [Н];

При различной плотности частиц (d) и среды (D _с ) возможны

1. d > D _с — частица тонет;

2. d < D _с — частица всплывает;

3. d = D _с — частица находится во взвешенном состоянии.

Подобрав необходимую плотность среды на основании фракционного анализа минерала (угля) можно получить продукты с заданным качеством. При этом основным условием разделения будет следующее соотношение: d ₁ < D_с < d₂ ; где d₁ , d₂ , D_с — соответственно плотности угля, породы и среды.

Тяжёлой средой называется жидкость, плотность которой более 1000 кг/м ³ .

Тяжёлая среда может быть однородной жидкостью, представленной неорганическими (хлористый цинк) и органическими соединениями (бромоформ).

Тяжёлая среда также может быть представлена неоднородной жидкостью — суспензией. Суспензия — это взвесь твёрдых частиц в воде. Твёрдая фаза суспензии называется утяжелителем.

Утяжелителем могут быть следующие минералы: глина, песок, барит, магнетит (Fe ₃ O₄ ).

Гравитационное обогащение

... В качестве среды, в которой осуществляется гравитационное обогащение, используют воду, воздух, тяжелые суспензии и жидкости. Разделение частиц при гравитационном обогащении обычно происходит в движущейся среде с ... в них одновременно участвует большое количество частиц, физические свойства которых (плотность, размер, форма) изменяются, как правило, не скачкообразно, а непрерывно в определенных ...

Плотность утяжелителя должна быть относительно высокой. Обычно она колеблется в пределах 3000 — 7000 кг/м³ .

Качество разделения в тяжёлых средах зависит от свойств утяжелителя. Поэтому утяжелитель должен отвечать следующим требованиям:

1. быть нерастворимым в воде;

2. обладать механическим сопротивлением истиранию;

3. не вступать в химическое взаимодействие с водой и продуктами разделения;

4. быть достаточно тонко измельчённым;

6. легко отделяться от продуктов обогащения для повторного использования.

В настоящее время в практике обогащения углей и антрацитов в качестве утяжелителя применяется магнетит плотностью 4500 — 5000 кг/м ³ и крупностью 0 — 0.1 мм.

От свойств утяжелителя зависят свойства суспензии, основные параметры которой:

1. плотность;

2. устойчивость;

3. вязкость.

1. Плотность суспензии зависит от плотности утяжелителя и от его объёмной концентрации в суспензии.

D _с = с (d — 1000) + 1000 кг/м³ ,

где с — объёмная концентрация утяжелителя в суспензии в долях единицы.; d — плотность утяжелителя, кг/м ³ .

Из формулы следует:

тяжёлый среда обогащение уголь

При заданном объёме суспензии и объёмной концентрации утяжелителя можно определить массу утяжелителя:

М _у = W_c c d, т;

где W _c — объём суспензии, м³ ; с — объёмная концентрация, доли ед.; d — плотность утяжелителя, кг/м³ . 2. Устойчивость суспензии способность сохранять одинаковую плотность во всех слоях по высоте ванны сепаратора. Устойчивость суспензии достигается:

1. постоянной подачей суспензии в сепаратор снизу. При этом восходящий поток тормозит падение частиц утяжелителя;

2. сочетанием восходящего и горизонтального потока суспензии;

3. постоянным перемешиванием суспензии в ванне сепаратора элеваторным колесом. 3.Вязкость суспензии. Этот параметр характеризует трение между слоями суспензии и зависит от объёмной концентрации утяжелителя, определяется по эмпирической формуле:

m _с = m [1 + 1.84 с + (3.3с)⁹ ] Па×с

m = 0.001 Па×с — коэффициент вязкости воды.

ТЯЖЕЛОСРЕДНЫЕ СЕПАРАТОРЫ

Для обогащения крупных классов углей (13 — 100 мм) применяются колёсные сепараторы с вертикальным элеваторным колесом типа СКВП — 20 и СКВП — 32 с шириной ванны соответственно 2 и 3.2 м. Указанные сепараторы обеспечивают разделение исходного материала только на 2 продукта (всплывший — потонувший).

При необходимости получения 3-х продуктов (концентрат — промпродукт — отходы) применяют 2 стадии сепарации.

Схема сепаратора типа СКВП приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 — Схема сепаратора СКВП:

• ванна сепаратора;
• 2 — элеваторное колесо с перфорированными ковшами;
• 3 — патрубок для подачи суспензии;
• 4 — карман для подачи восходящего потока суспензии;
• 5 — погружатель;
• 6 — гребковое устройство;
• 7 — щелевидное сито для предварительного сброса суспензии;
• 8 — опорные катки элеваторного колеса

ПРИНЦИП ДЕЙСТИВИЯ СЕПАРАТОРА

Исходный материал — уголь крупностью 13 — 100 мм загружается в ванну сепаратора, заполненную суспензией. Частицы, имеющие плотность меньше плотности суспензии всплывают под действием архимедовой силы и разгружаются с помощью гребкового устройства. Часть суспензии, уходящей с продуктом, сбрасывается на сите 7 и снова возвращается в цикл.

Методы обогащения полезных ископаемых

... обогащения полезных ископаемых 1. Гравитационные методы обогащения основываются на различии в плотности, ... утяжелителей суспензии ... Обогащение полезных ископаемых осуществляется с помощью ряда последовательных операций, составляющих схему обогащения. ... суспензиях выше эффективности обогащения на отсадочных машинах и зависит от вещественного состава руды, физических свойств суспензии, типа сепараторов ...

Потонувший продукт попадает в ковши элеваторного колеса, поднимается и разгружается в соответствующую течку (желоб).

Таким образом, в результате сепарации получают два продукта: всплывший и потонувший.

РЕГЕНЕРАЦИЯ СУСПЕНЗИИ

После обогащения в сепараторе продукты поступают на грохоты для обезвоживания и отделения суспензии. Для эффективного отделения магнетита продукты промываются водой, при этом суспензия разбавляется и становится некондиционной. Для извлечения магнетита с целью повторного использования некондиционную суспензию регенерируют. Схема регенерации приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 — Схема регенерации некондиционной суспензии, КС — кондиционная суспензия; НКС — некондиционная суспензия

Магнитная сепарация осуществляется в электромагнитном сепараторе типа ЭБМ — 90/250 с диаметром и длиной барабана соответственно 900 и 2500 мм.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ОБОГАЩЕНИЯ УГЛЕЙ В ТЯЖЕЛЫХ СРЕДАХ

В практике обогащения в зависимости от характеристики исходного угля широко применяются схемы с получением двух и трёх конечных продуктов. На рисунке 3 приведена схема сепарации с получением 2-х конечных продуктов. При необходимости разделения материала на три продукта реализуют технологические схемы с применением двухстадиальной сепарации.

Рисунок 3 — Схема обогащения в тяжёлых средах с получением 2-х продуктов

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/obogaschenie-v-tyajelyih-sredah/

2. «Современная техника и технология тяжелосреднего обогащения» : Учеб. пособие / Зарубин Л. Г, Благова З. С., Москва 1982 (обл. 1983), 102с.

• «Интенсификация разделения минералов в тяжелых суспензиях», М. Недра 1980г., 168 с