Александр Полулях - Тяжелосредное обогащение углей

Обогащение угольного шлама может осуществляться одним или двумя машинными классами. В первом случае крупность машинного класса 0,1–3 мм, во втором – 0,5–3 мм и 0,1–0,5 мм.

Удаление класса 0–0,1 мм можно осуществлять до операции обогащения (из исходного продукта тяжелосредных гидроциклонов перед смешиванием его с магнетитовой суспензией), после операции обогащения (из продуктов обогащения при отмывке магнетита и их обезвоживании) и после регенерации магнетитовой суспензии (из шламовой воды после удаления магнетита на электромагнитных сепараторах).

Для удаления класса 0–0,1 мм в зависимости от типа исходного продукта, его крупности, количества и разубоженности применяют специальные аппараты, высокочастотные грохоты, гидроциклоны и сгустители.

Специальные аппараты для тонкого грохочения описаны в [42–45], высокочастотные грохоты в [46–49], гидроциклоны в [50–53], сгустители в [54–57].

Технические характеристики оборудования для тонкой классификации угольных шламов приведены в табл. [A8 – A15], а общие виды некоторых специальных аппаратов, высокочастотных грохотов, гидроциклонов и сгустителей – на рис. 1.22-1.25.

Основным и наиболее распространенными аппаратами при классификации угольных шламов являются высокочастотные грохоты и гидроциклоны.

При тонком грохочении угольных шламов перевод частиц меньше крупности разделения в подситный продукт осуществляется посредством воды: чем меньше содержание твердого в исходном продукте, тем выше извлечение этих частиц. Рекомендуемое содержание твердого в исходном продукте должно находиться на уровне 200–300 г/л или 15–20 % по массе. С этой точки зрения грохоты для тонкого грохочения должны иметь большую ширину, а длину не более 1,5 мм. В противном случае, при большой длине грохота необходимо добавлять большее количество воды на сито, при ее незначительном промывочном эффекте. При необходимости иметь большую длину ситовой поверхности между ее участками устанавливаются так называемые желоба репульпации, в которые подается чистая вода. Вода подается противотоком движению надситного продукта грохота.

Рис. 1.22. Специальные аппараты:

а – механический спиральный классификатор; б – грохот ГК8 с простукиванием сита;

в – цилиндроконический сгуститель; г – гидравлический камерный классификатор

Рис. 1.23. Высокочастотные грохоты для классификации угольных шламов:

а – грохот с непосредственным возбуждением сита; б – поличастотный грохот;

в – репульпирующий грохот Деррика; г – грохот Stack Sizer TM; д – типа ZGP-S

Рис. 1.24. Гидроциклоны для классификации угольных шламов:

а – ГЦ; б – типа «Кребс»; в – батарейные гидроциклоны типа БГЦ;

г – циклонно-ситовый классификатор ЦСК-600 и его сита

Рис. 1.25. Сгустители для классификации угольных шламов:

а – радиальный; б – конический; в – пластинчатый

При тонком грохочении должны соблюдаться следующие принципы:

1) для прохождения тонких частиц через сита необходимо достаточное количество воды и высокочастотная вибрация;

2) исходный продукт должен подаваться на ситовую панель грохота тонким слоем;

3) надситный продукт должен быстро удаляться с сита, чтобы эффективная область сита и грохота оставалась свободной, поэтому длина сита должна быть короткой;

4) ширина грохота – наиболее важный фактор, определяющий его производительность.

Нагрузка на грохоты типа «Derrick» при классификации угольных шламов с содержанием твердого в исходной пульпе не более 300 г/л составляют: при щели отверстий 0,075 мм – 3,5 т/ч на 1 деку, при щели отверстий 0,1 мм – 8,0 т/ч на 1 деку, при щели отверстий 0,2 мм – 16 т/ч на 1 деку. При этом расход чистой воды для ополаскивания находится в пределах 150–200 л/ч на 1 деку.

При классификации угольных шламов в гидроциклонах их номинальная производительность соответствует паспортной, а эффективность классификации и граничная крупность разделения определяется диаметром гидроциклона, давлением подачи исходной пульпы, гранулометрическим составом угольного шлама, содержанием твердого в исходной пульпе, диаметрами песковой и сливной насадок и их соотношением с диаметром входного патрубка. Кроме того, на эффективность классификации и величину граничной крупности разделения влияют следующие конструктивные параметры гидроциклона:

– диаметр и глубина погружения сливного стакана;

– длина цилиндрической части гидроциклона;

– угол конусности и длина конической части гидроциклона;

– длина сливного патрубка.

Наиболее полное исследование влияния основных переменных факторов гидроциклона на эффективность разделения при классификации материала проведено Келсаллом. При исследовании использовались смеси зерен сферической формы одинаковой и определенной плотности и крупности в гидроциклоне диаметром 76 мм.

Основные выводы, сделанные Келсаллом [10, 11], можно сформулировать следующим образом:

1) уменьшение диаметра питающего отверстия (с 15,9 до 6,3 мм) обеспечивает заметное увеличение эффективности классификации;

2) длинное, узкое, прямоугольное питающее отверстие по сравнению с круглым отверстием равной площади не обеспечивает повышение (значительное) эффективности классификации;

3) лучшая эффективность разделения частиц вероятнее всего получается при максимальной скорости прохождения жидкости через отверстие питания;

4) с уменьшением диаметра сливного отверстия эффективность разделения тонких частиц увеличивается; при классификации более крупного материала эффективность повышается в случае уменьшения (до определенного предела) диаметра сливного отверстия, при дальнейшем уменьшении диаметра сливного отверстия эффективность разделения падает;

5) уменьшение длины сливной трубки приводит к повышению эффективности разделения тонких частиц и снижению эффективности разделения крупных частиц (иногда до 10 % в случае чрезмерного уменьшения длины сливной трубки);

6) уменьшение диаметра песковой насадки снижает эффективность разделения частиц всех размеров;

7) существует определенная зависимость между давлением питания и эффективностью разделения.

С увеличением диаметра гидроциклона его производительность повышается, но при этом закрупняется слив, в связи с чем снижается эффективность классификации.