Самылин В.Н. Конспект лекций по дисциплине Переработка, обогащение и комплексное использование полезных ископаемых
Подождите немного. Документ загружается.
Из формулы следует:
1000
1000
c
c
При заданном объёме суспензии и объёмной концентрации утяжелителя
можно определить массу утяжелителя.
М
у
= W
c
c , т;
Где W
c
– объём суспензии, м
3
;
с – объёмная концентрация, доли ед.;
- плотность утяжелителя, кг/м
3
.
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.
с
= 1 + 1.84 с + (3.3с)
9
Пас
= 0.001 Пас – коэффициент вязкости воды.
Оптимальная объёмная концентрация утяжелителя в суспензии с =
12 - 25 % (0.12 – 0.25). При повышении концентрации (до 40%)
начинается структурирование суспензии, т.е. взаимодействие частиц
магнетита между собой, образование флокул, выпадение их в осадок.
При этом нарушается однородность суспензии. Резко падает
эффективность сепарации.
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
51
продукта (всплывший – потонувший). При необходимости получения 3-х
продуктов (концентрат – промпродукт – отходы) применяют 2 стадии
сепарации.
Схема сепаратора типа СКВП приведена на рисунке 7.1.
Рисунок 7.1 – Схема сепаратора СКВП:
1- 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 действия 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.
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
52
Суспензия в
авторегулятор
Суспензия в
авторегулятор
Суспензия в
авторегулятор
Сусп
ензия
1
4
2
3
6
7
2
8
Исход.
уголь
К-т
Суспензия в
циркуляцию
Отход
ы
- уголь
- порода
5
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 7.2.
Рисунок 7.2 – 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 тяжёлых средах
В практике обогащения в зависимости от характеристики исходного
угля широко применяются схемы с получением двух и трёх конечных
продуктов. На рисунке 7.3 приведена схема сепарации с получением 2-х
конечных продуктов. При необходимости разделения материала на три
продукта реализуют технологические схемы с применением двухстадиальной
сепарации.
53
Приготовление КС
Шлам
Магнетит
Сгущённый
Сгущение
Намагничивание
Слив
Магнитная сепарация
НКС
Обесшламливание d = 0.5
В цикл
На регенер.
КС
НКС
ОтмывкаОтмывка
Обог. в тяж. средах
Грохочение d = 13
13 -100
0 –13 на
отсадку
13 - 100
К-т
Отходы
Концентрат
Отходы
0 -100
Шлам 0-0.5
Рисунок 7.3 – Схема обогащения в тяжёлых средах с получением 2-х
продуктов
Контрольные вопросы:
1. Физическая сущность процесса разделения в тяжелых средах.
2. Характеристика тяжелых сред. Основные свойства суспензии.
3. Утяжелители. Требования к ним.
4. Тяжелосредные сепараторы. Конструктивные особенности. Принцип
действия.
5. Регенерация суспензии.
6. Технология обогащения в тяжелых средах. Достоинства процесса.
Литература 1-4
Лекция № 8
Вопросы, выносимые на лекцию: Отсадка. Теоретические основы.
Процесс отсадки. Параметры регулирования отсадочных машин. Типы
отсадочных машин. Схемы отсадки. Технологические показатели отсадки.
Обогащение на концентрационных столах.
2.1.2 Отсадка
54
Теоретические основы
Отсадка – метод обогащения, основанный на разделении материала по
плотности в вертикальной струе воды переменного направления.
Отсадкой, как правило, обогащаются угли крупностью 0.5 (0.3) – 100
мм. Наиболее эффективно процесс отсадки протекает при раздельном
обогащении крупного машинного класса 13 – 100 мм и мелкого машинного
класса 0.5 – 13 мм.
Фактором разделения при обогащении отсадкой является
относительная разница в конечных скоростях падения зёрен, зависящая от
их размера, плотности и плотности среды.
Конечной называется равномерная скорость падения частиц в среде,
при которой ускорение равно нулю. Конечная скорость определяется по
формуле Ньютона – Риттингера:
)(
d
kV
o
, м/с
где k – коэффициент формы тела;
- плотность минерала, кг/м
3
;
- плотность разделяющей среды, кг/м
3
;
d – размер частицы, м
Явление равнопадаемости
При определённом сочетании размера и плотности частиц может
возникнуть явление, когда частицы с различными свойствами будут падать с
одинаковой конечной скоростью. При этом разделение по скоростям падения
не произойдёт. В данном случае имеет место явление равнопадаемости,
которое определяется следующим равенством:
21 oo
VV
)()(
22
2
11
1
d
k
d
k
k
1
= k
2,
тогда
)()(
2211
dd
откуда
1
2
2
1
d
d
k
p
Пример. Определить коэффициент равнопадаемости для частиц угля и
породы, имеющих соответственно плотности
1
= 1350 кг/м
3
и
2
= 2400 кг/м
3
К
р
=d
1
/ d
2
= (2400 – 1000)/ (1350 – 1000) = 4
55
Для угля и породы при соответствующих плотностях явление
равнопадаемости наступит, если частица угля будет в 4 раза больше частицы
породы.
Формула справедлива для свободных условий падения. В реальных
условиях имеет место стеснённое падение зёрен. В этом случае коэффициент
равнопадаемости значительно выше.
Процесс отсадки
Процесс отсадки реализуется в отсадочных машинах, которые, как
правило, компонуются из 2-х или 3-х одинаковых ступеней.
Последовательность разделения частиц в отсадочной машине показана на
рисунке 8.1.
Рисунок 8.1 – Последовательность разделения частиц в отсадочной
машине (поперечный разрез)
В положении 1 (исходном) материал на решете машины находится в
неупорядоченном состоянии.
В положении 2 имеет место восходящий поток, при котором частицы
приходят во взвешенное состояние. Начинается разделение по конечным
скоростям падения. При этом в верхнем слое концентрируются частицы
угля, в нижнем – наиболее тяжёлые частицы породы.
В положении 3 при нисходящем потоке разделение частиц завершается.
На решете концентрируется три упорядоченных слоя: верхний – уголь;
средний – промпродукт; нижний – порода
Выделение продуктов обогащения различного качества из отсадочной
машины показано на рисунке 8.2
56
1
2 3
- уголь
- промпродукт (сростки)
- порода
4
Исх. уголь
Порода Промпродукт
Концентрат
1
2
3
6
7
5
8
9
К усилителю
.
Рисунок 8.2 – Разгрузка продуктов отсадки в двухступенчатой отсадочной
машине: 1 – породная ступень; 2 – промпродуктовая ступень;
3 – решето; 4 – 5 – разгрузочные карманы породы и промпродукта; 6 –
колосниковая завеса; 7 – роторный разгрузчик; 8 – поплавок; 9 –
электрический задатчик
Процесс отсадки непрерывный. При этом одновременно происходит
загрузка материала в машину, его разделение в пульсирующем потоке
воды, разгрузка продуктов обогащения.
В первой ступени разгружается порода. Разгрузка идёт через разгрузочную
щель и разгрузочный карман. Из разгрузочного кармана порода попадает
на роторный разгрузчик, который обеспечивает равномерную выдачу
породы в пирамидальную часть породного отделения. Чтобы исключить
обвал породы, над роторным разгрузчиком установлены подвижные
колосники.
Во второй ступени аналогично через разгрузочную щель и разгрузочный
карман производится разгрузка промпродукта.
В трёхступенчатых машинах, как правило, в первой и второй ступени
разгружается порода (в зависимости от качества угля), в третьей
промпродукт.
В угольных машинах концентрат разгружается только через порог
машины с потоком воды.
Параметры регулирования отсадочных машин
Настройка и регулирование отсадочных машин производятся с целью
обеспечить минимальные потери угля с породой и минимальное засорение
концентрата породой.
57
Для выполнения этих условий регулируются следующие параметры:
1. Толщина постели;
2. Подача подаппаратной (подрешётной) воды;
3. Подача воздуха;
4. Частота пульсаций
1 Регулирование толщины постели
Постелью называется слой тяжёлых продуктов (порода, промпродукт),
лежащих на решете отсадочной машины.
Постель выполняет две функции:
1. При восходящем потоке зёрна постели приподнимаются и
обеспечивают подачу воды к материалу, лежащему на решете,
приводя его во взвешенное состояние.
2. При нисходящем потоке постель частично перекрывает отверстия в
решётке препятствуя уносу зёрен угля под решето, а, следовательно,
их потерю с тяжёлыми продуктами.
Оптимальная толщина постели составляет 100 – 150 мм. Регулируется
толщина постели с помощью системы АРУ (автоматический регулятор
уровня). Система АРУ (рис.8.2) включает:
1. Поплавковый датчик (8);
2. Электрический задатчик (9);
3. Усилитель;
4. Исполнительный механизм – роторный разгрузчик (7)
Элементы системы АРУ взаимодействуют следующим образом. При
изменении толщины постели вместе с нею перемещается поплавок.
Системой рычагов поплавок связан с задатчиком, настроенным на
заданную толщину постели. При её превышении в задатчике возникает
сигнал рассогласования, пропорциональный толщине постели. Этот сигнал
поступает на усилитель, а затем на роторный разгрузчик. Скорость
вращения роторного разгрузчика пропорциональна сигналу
рассогласования и, следовательно, толщине постели.
2 Регулирование подачи подрешётной воды
Подрешётная вода выполняет две функции:
1. восполняет потери воды, уходящей с продуктами обогащения;
58
2. подтормаживает нисходящий поток воды с материалом, препятствуя
уносу частиц угля под решето.
3 Регулирование подачи воздуха
Подача воздуха (количество) регулируется для изменения интенсивности
восходящего потока при изменении характеристики обогащаемого угля
(плотности, крупности).
4 Регулирование частоты пульсаций
Частота пульсаций зависит от крупности обогащаемого материала и
регулируется редко (при изменении сырьевой базы).
Частота пульсаций на угольных машинах регулируется в пределах 30 – 60
пульсаций в минуту.
Для крупных классов 13 –100 мм частота пульсаций минимальная. Для
мелких – максимальная.
Для крупных классов минимальная частота определяется временем или
продолжительностью подъёма частицы до своего предельного значения,
после чего наступает падение частицы, при котором она достигает
конечной скорости V
o
. Чем больше амплитуда, тем меньше частота и
наоборот.
Для золотосодержащих руд крупностью до 0.5 мм при малой амплитуде
частота составляет 200 – 400 колебаний в минуту.
Типы отсадочных машин
В зависимости от технологического назначения и конструкции
применяются отсадочные машины (рис 8.3) следующих типов:
1. с подвижной колосниковой решёткой;
2. поршневые;
3. диафрагмовые;
4. беспоршневые
59
Воздух
1
2 3 4
Рисунок 8.3 – Типы отсадочных машин (1 –3 для руд; 4 – для угля)
В машинах с подвижной колосниковой решёткой материал колеблется в
вертикальном направлении вместе с решетом.
В поршневых машинах источником колебаний системы является поршень.
В диафрагмовых машинах источником колебаний системы является
подвижная диафрагма, на которую воздействует эксцентриковый
механизм.
В беспоршневых машинах колебания системы обеспечиваются действием
сжатого воздуха.
В рудной практике применяются первые три типа машин. В угольной
практике применяются беспоршневые машины.
При обогащении золота в диафрагмовых машинах в отличие от угольных
концентрат (золото) разгружается в пирамидальную часть машины.
Отходы (кварцевый песок) разгружаются сверху с потоком воды. В
диафрагмовых машинах высокая частота колебаний.
Промышленные модели угольных отсадочных машин: МО – 424; МО –318
( S =24 и 18 м
2
).
Схемы отсадки
В зависимости от обогатимости углей применяются различные схемы
отсадки. Обогатимость угля оценивается по содержанию в нём
промпродукта: до 4% - лёгкая; 4 – 10 % - средняя; 10 – 17 % - трудная; 17
% - очень трудная;
Технологическая схема для обогащения углей средней категории
обогатимости
60
Исходный уголь
0 – 100 мм
Грохочение d = 13
мм
0 – 13 мм
13 – 100 мм
Отсадка круп. угля
Обесшламливание d = 0.5
мм
0.5 -13
0 - 0.5
К-т
13 - 100
П-п
Отх
Дробление
Отсадка мелкого уг.
К-т
0.5 - 13
П-п
Отх. в отвал