Обогащение углей в тяжелых средах

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Национальный минерально-сырьевой университет «Горный» (Горный университет) Кафедра обогащения полезных ископаемых РЕФЕРАТ.

По дисциплине: Основы тех. обогащения углей

Тема: Обогащение в тяжелых средах.

Выполнил: студент гр. ТХ-10−1 /Остапов М.Л./.

Проверил: доцент /Кусков В.Б./

Санкт-Петербург 2013.

СОДЕРЖАНИЕ Введение Принцип разделения Характеристика тяжелых сред Тяжелосредние сепараторы Принцип действия сепаратора Регенерация суспензия Технологические схемы обогащения углей в тяжелых средах Список используемой литературы ВВЕДЕНИЕ 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.

На частицу, находящуюся в среде, действуют силы, имеющие различное направление: сила тяжести, направленная вниз и Архимедова сила, выталкивающая частицу на поверхность. 1. G — сила тяжести.

G = Vg [H];

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

G_А = V_сg [H];

где _с — плотность среды кг/м³;

В данной среде на частицу воздействует равнодействующая сила G_о..

G_о = G — G_А [Н];

При различной плотности частиц () и среды (_с) возможны следующие случаи разделения:

_с — частица тонет;

_с — частица всплывает;

= _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: _{1 с 2}; где ₁, ₂, _с — соответственно плотности угля, породы и среды.

ХАРАКТЕРИСТИКА ТЯЖЕЛЫХ СРЕД

Тяжёлой средой называется жидкость, плотность которой более 1000 кг/м³.

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 (Fe₃O₄). 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:

быть нерастворимым в воде;

обладать механическим сопротивлением истиранию;

не вступать в химическое взаимодействие с водой и продуктами разделения;

быть достаточно тонко измельчённым;

иметь сравнительно низкую стоимость;

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/м³ и крупностью 0 — 0.1 мм.

От свойств утяжелителя зависят свойства суспензии, основные параметры которой:

плотность;

устойчивость;

вязкость.

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

_с = с (- 1000) + 1000 кг/м³,.

где с — объёмная концентрация утяжелителя в суспензии в долях единицы.; - плотность утяжелителя, кг/м³.

Из формулы следует:

тяжёлый среда обогащение уголь При заданном объёме суспензии и объёмной концентрации утяжелителя можно определить массу утяжелителя:

М_у = W_c c, т;

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

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

сочетанием восходящего и горизонтального потока суспензии;

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 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:

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 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.

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.

1. «Обогащение руд в тяжелых средах»: И. Н. Плаксин., Академия наук СССР, 1962 110с.

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

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