Обогащение угля в двухпродуктовом тяжелосредном колёсном сепараторе СКВП-20

Курсовой проект Обогащение угля в двухпродуктовом тяжелосредном колёсном сепараторе СКВП-20

ВВЕДЕНИЕ

обогащение уголь гидроциклон Наряду с увеличением добычи нефти и газа, развитием атомной энергии предусматривается последовательное наращивание темпов добычи углей.

Природные угли — это твёрдые горючие вещества органического происхождения. Исходным материалом для них служили преимущественно растительные остатки.

Угли служат и ещё продолжительное время, будут служить технологическим сырьём и топливом для важнейших видов производства, а также одним из основных источников тепловой и электрической энергии.

В настоящее время около половины добываемых каменных углей используется для производства металлургического кокса, значительная часть добываемых антрацитов — для производства электродной продукции, агломерации железных руд, производства карбида и других технологических нужд. Примерно половина добываемого твёрдого топлива служит для производства электроэнергии. В удовлетворении коммунально-бытовых нужд этому виду топлива отводится также значительное место.

Обогащение углей в условиях непрерывного роста технического уровня угольной промышленности в широкой комплексной механизации всех процессов является обязательной стадией в производстве топлива, удовлетворяющего требованием народного хозяйства.

В настоящее время перед всеми специалистами-обогатителями стоит главная задача? непрерывно изыскивать пути совершенствования технологии комплексного использования минерального сырья и максимального извлечения ценных компонентов.

На решение этой задачи направлены усилия специалистов-обогатителей, создающих и совершенствующих процессы обогащения полезных ископаемых и обогатительное оборудование.

Повышение эффективности обогатительного производства требует разработки и внедрения новых технологических процессов и оборудования, обеспечивающих получение высоких технико-экономических показателей в условиях постепенного снижения качества исходного минерального сырья.

Технологические процессы должны совершенствоваться на производство концентратов, обеспечения наиболее полного использования в народном хозяйстве всех компонентов сырья, устранения вредного влияния обогатительного производства на окружающую среду.

Целью данной работы является показ значимости проектирования процесса обогащения; выбора и расчёта применяемого оборудования. Курсовой проект включает в себя перечень вопросов, которые необходимо решить и которые являются его составными частями:

а) определение характеристик обогатимости угля;

б) составление теоретического баланса продуктов обогащения и построение кривых обогатимости;

в) на основе технологической схемы дача обоснования выбора основного и вспомогательного оборудования;

г) определение производительности и числа применяемых аппаратов; составление схемы цепи аппаратов по результатам расчетов;

д) разработка мероприятий по Т.Б.

1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Производственное отделение углеобогатительной фабрики как этап в обработке угля Технология обогащения полезного ископаемого состоит из ряда последовательных операций, осуществляемых на обогатительной фабрике. Обогатительными фабриками называют промышленные предприятия, на которых методами обогащения обрабатывают полезные ископаемые и выделяют из них один или несколько товарных продуктов с повышенным содержанием ценных компонентов и пониженным содержанием вредных примесей. Современная обогатительная фабрика? это высокомеханизированное и автоматизированное предприятие со сложной, как правило, технологической схемой переработки полезного ископаемого.

На фабриках полезные ископаемые подвергаются последовательным процессам переработки, которые по назначению в технологическом цикле фабрики разделяются на подготовительные, собственно обогатительные и вспомогательные.

К подготовительным операциям обычно относят дробление, измельчение, грохочение и классификацию, т. е. процессы, в результате которых достигается раскрытие минералов с образованием механической смеси частиц различного минерального состава.

К основным обогатительным процессам относят те физические и физико-химические процессы разделения минералов, при которых полезные минералы выделяются в концентраты, а пустая порода? в хвосты.

К вспомогательным процессам относят процессы удаления влаги из продуктов обогащения. Такие процессы называются обезвоживанием, которое проводится с целью доведения влажности продуктов, до установленных норм.

К вспомогательным процессам относят очистку сточных вод (для повторного их использования или сброса в водоёмы общего пользования) и процессы пылеулавливания, т. е. процессы очистки воздуха перед выбросом его в атмосферу.

Обогатительные фабрики классифицируют в зависимости от применяемых на них процессов или в зависимости от перерабатываемого сырья.

По первому признаку различают фабрики гравитационные, флотационные, магнитные, промывочные, дробильно-сортировочные, брикетные и с комбинированными процессами обогащения. В зависимости от перерабатываемого сырья различают фабрики медно-молибденовые, железорудные, оловянные, угольные и т. д.

Флотационные фабрики предназначены главным образом для обогащения руд цветных и редких металлов, а также неметаллических полезных ископаемых.

На гравитационных фабриках обогащают чаще всего угли, марганцевые, оловянные, вольфрамовые и другие руды.

Магнитообогатительные фабрики предназначены для обогащения магнетитовых железных руд.

На промывочных фабриках обогащают руды чёрных металлов, фосфоритовые руды и россыпные руды благородных металлов.

На дробильно-сортировочных фабриках происходит дробление и грохочение богатых железных руд, известняков, приготовление строительных материалов, сортировка углей, антрацитов, сланцев.

Брикетные фабрики предназначены для окускования мелочи полезных ископаемых (бурые угли, торф, каменные угли, антрациты, руды и др.).

Фабрики с комбинированными процессами предназначены для переработки многокомпонентного сырья и полезных ископаемых с неравномерной вкраплённостью.

К производственным цехам и отделениям фабрики относятся цех крупного дробления, включающий отделение приема руды, склады сырья; цех мелкого и среднего дробления; цеха измельчения, обогащения, обезвоживания, сушки; хвостовое хозяйство.

Вспомогательные цеха, отделения и службы включают; водоснабжение, электроснабжение, реагентное отделение, ремонтный цех, склады запчастей, материалов, топлива, котельную, научно-исследовательскую и химическую лаборатории, отдел технического контроля, управление фабрикой и административнохозяйственную службу.

В зависимости от характера перерабатываемого полезного ископаемого некоторые цеха и службы могут отсутствовать. При малой производительности фабрики машины и аппараты располагаются в одном здании и фабрика на цехи (отделения) не подразделяется.

Взаимное расположение зданий, цехов, сооружений, складов, железнодорожных и других путей и коммуникаций на местности называется генеральным планом обогатительной фабрики.

При проектировании и строительстве фабрики выбирается место для хранения отходов (хвостов) производства и сооружается хвостохранилище.

Обогатительные фабрики с мокрыми процессами обогащения являются предприятиями с высоким расходом воды. Поэтому при их проектировании обязательно должны решать вопросы оборотного водоснабжения.

Для обеспечения успешной работы фабрики существует вспомогательные подразделения:

1.Ремонтно-строительный участок. Представляет собой участок, предназначенный для проведения текущих ремонтов зданий и сооружений, находящихся на балансе фабрики. В составе участка работают 17 человек рабочих. Основные специальности: плотник-бетонщик, столяр, штукатур-моляр. Участок включает в себя столярный цех с парком станочного оборудования, позволяющего производить необходимый ассортимент столярной продукции для внутренних нужд фабрики.

2. Цех монтажа, демонтажа, ремонта и наладки оборудования, исходя из своего названия, предназначен для проведения текущих и капитальных ремонтов основного технологического оборудования обогатительной фабрики. В составе цеха работают 165 рабочих. Основные специальности: электрогазосварщик, электрослесарь — слесарь по ремонту оборудования. В структуру цеха входят: автотранспортный участок и участок строительномонтажных работ, механический цех и электроцех, что позволяет вести на фабрике ремонтные и монтажные работы в полном объёме, без привлечения рабочей силы сторонних организаций, включая и услуги специального автомобильного транспорта.

В настоящее время коллектив обогатителей Нерюнгри насчитывает 1034 человек, из них рабочих 868, инженерно-технических работников 166, которые постоянно работают над внедрением современных технологий и новейшего оборудования, что позволяет углю Нерюнгри быть конкурентоспособным на мировом рынке. Угольный концентрат Южной Якутии — обладатель двух золотых медалей на международной выставке в Париже.

Сегодня обогатительная фабрика «Нерюнгринская» — современное высокотехнологическое и перспективное предприятие, которое является одним из передовых в угольной отрасли Российской Федерации.

1.2 Технологический процесс отделения обогащения угля в тяжелых средах Обогащение в тяжёлых средах — метод разделения углей по плотности в истинных тяжёлых жидкостях или минеральных суспензиях.

Истинные тяжёлые жидкости — водные растворы неорганических солей и органические жидкости — в производственных условиях имеют ограниченное применение. Их используют в основном для разделения углей по плотности при фракционном анализе и контроле качества продуктов обогащения.

Взвеси в воде тонкоизмельчённых утяжелителей — минеральные суспензии — широко распространены во всем мире в качестве разделяющей среды при обогащении углей.

В качестве утяжелителя используют магнетитовый концентрат для успешного обогащения каменных и бурых углей, антрацитов, горючих сланцев.

В угольной промышленности обогащение твёрдых горючих ископаемых в магнетитовой суспензии осуществляется на 69 обогатительных фабриках и 25 установках при шахтах. Этим методом перерабатывается до 90 млн. т. в год углей и антрацитов, т. е. около 26% общего объёма обогащения.

Технологические комплексы тяжелосредных установок для обогащения как крупного, так и мелкого углей комплектуются отечественным оборудованием — сепараторами, гидроциклонами, регенерационными сепараторами, грохотами, сборниками суспензии, суспензионными насосами и другим вспомогательным оборудованием.

Тяжелосредное обогащение крупного машинного класса (разделение по плотности на легкую и тяжелую фракции) производится в ванне колёсного сепаратора, заполненной минеральной суспензией (рис.1).

Объяснением вертикальных перемещений зёрен может служить наличие стационарных циркуляций суспензии, переносящих зёрна разделившегося материала в нижеили вышележащие слои. По большей части такие циркуляционные потоки возникают в застойных зонах, т. е. в зонах с пониженной скоростью движения суспензии.

В процессе перемещения в ванне сепаратора за каждым крупным зерном возникает вихревая дорожка, взаимодействие таких вихрей турбулизует весь объём суспензии.

В сепараторе СКВП желоба вынесены за пределы ванны, улучшена конфигурация проточной части, кроме того, с помощью специального загрузочно-распределительного устройства упорядочена подача горизонтального потока суспензии.

Внутри ванны оптимальной формы (сепаратор СКВП) отсутствуют зоны со значительной неоднородностью скоростей, вызывающей циркуляционные потоки, а также зоны с малыми значениями скоростей (застойные зоны), что способствует повышению производительности сепаратора и эффективности разделения обогащаемого материала.

Опыты на лабораторном сепараторе для углей крупностью 13? 25 мм показали, что в ванне оптимизированной формы разделение проходит более интенсивно по сравнению с разделением в ванне обычной формы: время разделения уменьшается почти вдвое (соответственно растет производительность), а эффективность разделения существенно улучшается.

Более детальные экспериментальные исследования были проведены на полученном промышленном сепараторе также с ваннами двух типов (стандартной и оптимизированной), имевшими одинаковую ширину 0,44 м.

Увеличение нагрузки на ванну стандартной формы сопровождается резким ухудшением эффективности разделения во всем диапазоне производительностей. Ванна оптимизированной формы позволяет достичь лучшей эффективности разделения до предела нагрузочной устойчивости, после чего показатели обогащения также ухудшаются.

В промышленных сепараторах суспензия обычно загрязнена угольным и породным шламами, что ухудшает её реологические свойства. Поэтому снижение вязкости и предельного напряжения сдвига рабочей суспензии является одним из средств воздействия на результаты обогащения.

Преимущества обогащения в тяжелосредных сепараторах узких классов углей вытекающие из теоретических представлений, были подтверждены экспериментальным путем. Так, при обогащении угля крупностью 6? 25 мм в тяжелосредном сепараторе в суспензии плотностью 1800 кг/м³ эффективность разделения E_pm составила 70 кг/м³, а при обогащении того же угля раздельно по классам 6?13 и 13?25 мм? 67 и 48 кг/м³ соответственно.

Тяжелосредное обогащение твердых горючих ископаемых может производиться также с целью получения продуктов высокого качества для специальных целей, например, антрацитовых концентратов для электродной промышленности, малосернистых угольных концентратов, сланцевых концентратов с повышенным содержанием органической массы.

1.3 Характеристика обогатимости исходного угля Для того чтобы определить характеристику обогатимости исходного угля необходимо по результатам фракционного анализа (таблица 1.3.1.) рассчитать выход (г) и зольность (А^d) суммарных и всплывших и потонувших фракций по следующим формулам:

— выход всплывших суммарных фракций:

г_Bn = г_Bn-1 + г_n, %; (1)

— выход потонувших суммарных фракций:

г_Пn = г_Bn+1 + г_n, %; (2)

— зольность всплывших суммарных фракций:

А^d _Bn = (г_Bn-1 • А^d_Bn-1 + г_n • А^d_n) / г_Bn, %; (3)

— зольность потонувших суммарных фракций:

А^d _Пn = (г_Bn+1 • А^d _Пn+1 + г_n • А^d_n) / г_Пn, %; (4)

где г_Bn-1 — выход предыдущей суммарной всплывшей фракций, %;

г_n — выход частной п-ой фракции, %;

г_Bn+1 — выход последующей потонувшей фракции, %;

А^d _Bn — зольность предыдущей всплывшей фракции, %;

А^d_n — зольность частной п-ой фракции, %;

А^d _Пn+1 — зольность последующей потонувшей фракции, %;

Следует учесть, что расчеты выхода и зольности всплывших суммарных фракций ведутся со второй строчки таблицы, а расчеты выхода и зольности потонувших суммарных фракций — с предпоследней, пятой строчки. Выход и зольность всплывших и потонувших суммарных фракций соответственно равны частным выходу и зольности первой и шестой строк.

г_в1 = г₁ = 11,5% и А^d_в1 = А^d₁ = 3,8%; г_п6 = г₆ = 24,6 и А^d _П6 = А^d ₆ = 73,0%;

Полученные результаты вносим в таблицу 1.3.1.

По данным таблицы 1.3.1. строим графики кривых обогатимости (см. рисунок 1.3.1.), где л — кривая элементарных фракций (4,5 столбики); в — кривая всплывших фракций (5,6 столбики); и — кривая потонувших фракций (7,8 столбики); с — кривая плотности (2,5 столбики).

С помощью результатов фракционного анализа рассчитываем теоретический баланс продуктов обогащения и заносим данные в таблицу 1.3.2. Выход и зольность концентрата рассчитываем по формулам:

г_к = г_{< 1300} + г_1300−1400 + г_1400−1500, %;

г_к = 11,5 +31,4 + 16,5 = 59,4%;

А^d _к = (г_{< 1300} • А^d_{< 1300} + г_1300−1400 • А^d_{1300 -1400} + г_1400−1500 • А^d_1400−1500) / г_к,%;

А^d _к = (11,5 • 3,8 + 31,4 • 8,8 + 16,5 •18,2) / 59,4 = 10,4%;

Выход и зольность промышленного продукта:

г_пр. пр. = г_1500−1600 + г_1600−1800, %;

г_пр. пр. = 6,5 + 9,5 = 16,0%;

А^d _пр. пр. = г_1500−1600 • А^d_пр. пр. + г_1600−1800 •А^d_пр. пр. / г _пр.пр, %;

А^d_пр. пр. = 6,5 • 26,1 + 9,5 • 41,1 / 16,0 = 35,0%;

Выход и зольность породы (хвостов):

г_х = г_<1800 ,%;

г_х = 24,6%;

А^d =А^d_х.,%;

А^d = 73,0%;

Производительность по углю для каждого из продукта обогащения рассчитывается по формулам:

Q_и.у. = 350, 0 т/ч;

Q_к. = Q_и.у. • г_к. / 100 т/ч;

Q_к. = 350, 0 • 59, 4 / 100 = 207, 9 т/ч;

Q_пр. пр. = Q_и.у. • г_пр. пр. / 100 т/ч;

Q_пр. пр. = 350, 0 • 16,0 / 100 = 56, 0 т/ч;

Q_х. = Q_и.у. — Q_к. — Q_пр. пр. т/ч;

Q_х. = 350, 0 — 207, 9 — 56, 0 = 86, 1 т/ч.

Таблица 1.3.1. Результаты расчетов фракционного анализа.

Качественные характеристики товарной продукции углеобогатительной фабрики, отправляемой потребителям, устанавливаются в соответствии с действующими ГОСТами и требованиями потребителей.

Таблица 1.3.2. Теоретический баланс продуктов обогащения.

Определяем категорию обогатимости угля:

T = 100 • г_Пn / (100? г_П), %,

где T? показатель обогатимости;

г_Пn = г_1500−1600 + г_1600−1800, % - определяем по из таблицы 1.3.1.

г_пр. пр. = 6,5 + 9,5 = 16,0%;

г_х = 24,6%;

T = 100 • 16, 0 / (100? 24, 6) = 21, 2%

По ГОСТу 10 100 — 84 данный уголь относится к категории очень трудной обогатимости.

1.4 Выбор технологической схемы обогащения угля в тяжелых средах Технологической схемой обогащения называется последовательность операций обогащения и путь следования угля, продуктов обогащения и вспомогательных материалов (воды, воздуха и др.) от одной операции к другой.

В зависимости от характера воздействия на уголь, все операции технологического процесса обогащения разделяют на главные, вспомогательные и служебные.

Вспомогательными операциями называют операции, связанные непосредственно с главными, но в результате которых не изменяется качество угля (внутрифабричный транспорт, загрузка, разгрузка и др.).

Служебными называются операции общетехнического характера, непосредственно не связанные с главными и вспомогательными операциями (водоснабжение, электроснабжение, технический контроль и др.).

Главные операции в свою очередь разделяют на подготовительные, основные, и заключительные.

Технологические схемы обогащения углей в тяжелых суспензиях отличаются большим разнообразием. Выбор структуры технологической схемы обогащения угля в магнетитовой суспензии определяется:

— характеристикой обогащаемого угля;

— требованиями к качеству и назначению продуктов обогащения;

— величиной потоков обогащаемого угля;

— характеристикой оборудования, которое можно применить на тех или иных операциях.

Основные операции технологических схем угля в магнетитовой суспензии:

— подготовка угля;

— приготовление суспензии;

— разделение угля в суспензии по плотности;

— отделение суспензии, промывка и обезвоживание продуктов обогащения;

— циркуляция и регенерация магнетитовой суспензии и промывных вод.

Обогащение в тяжелых средах рекомендуется для углей очень трудной, трудной и средней обогатимости, а также 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%.

Подготовка машинных классов угля к обогащению в магнетитовой суспензии существенно влияет на эффективность разделения. Она включает операции классификации на машинные классы заданной крупности и обесшламливания.

Для получения машинных классов требуемого качества при выборе схемы и оборудования для подготовки угля необходимо учитывать гранулометрическую характеристику исходного угля, его влажность и допустимые удельные нагрузки на применяемые грохоты для сухой и мокрой классификации.

На рисунке 2 представлена технологическая схема обогащения угля в две стадии с разделением на три продукта от меньшей плотности к большей.

Исходный уголь класса крупностью 13−100мм, зольностью 29,7% поступает на обогащение в двухпродуктовый тяжелосредный колёсный сепаратор СКВП-20 (первая стадия), в котором происходит разделение на два продукта:

Хвосты (г_х = 24,6%; А^d = 86,1%);

Микст (г_пр. пр. = 16,0%; А^d = 35,0%);

(г_к = 59,4%; А^d = 10,4%);

г_микст = г_пр. пр. + г_х = 59,4 + 16,0 = 75,4%;

А^d_микст = (г_пр. пр. • А^d_пр. пр. + г_х • А^d_х)/ г_микст = (59,4 •10,4 + 16,0 • 35,0)/75,4 = 15,6%;

Q_микст = Q_пр. пр. + Q_х = 56,0 + 86,1 = 86,6 т/ч.

Далее концентрат поступает на обезвоживание, на грохоты ГСЛ-42, где делятся на полностью готовый продукт и воду, идущую в оборот.

Микст поступает на обогащение в СКВП-20 (вторая стадия), где происходит разделение на промпродукта (г = 16,0%; А^d = 35,0%) и хвосты (г = 24,6%; А^d = 86,1%), которые поступают на обезвоживание на грохоты ГСЛ-42. Вода, полученная при обезвоживании промпродукта и хвостов, также идет в оборот.

Рисунок 2. Технологическая схема обогащения.

2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Обоснование выбора основного и вспомогательного оборудования для тяжелосредного обогащения угля Для обогащения в магнетитовой суспензии при разделении на два продукта чаще всего применяется серийно производимые сепараторы типа СКВ (в частности, в данном курсовом проекте будет рассматриваться двухпродуктовый тяжелосредный колесный сепаратор СКВП-20). Они предназначены для обогащения крупного угля и сланца в магнетитовой суспензии плотностью от 1400 до 2200 кг/м³. Нижний предел крупности обогащаемого материала в указанном типе сепаратора как правило составляет 13 мм.

Отличительной особенностью сепаратора СКВП-20 является конструкция элеваторного колеса для удаления породы. Оно размещено в вертикальной плоскости перпендикулярно потоку суспензии и на половину погружено в ванну. Ковши его имеют перекидную заслонку, которая в нижнем положении ковша открывает отверстие для выпуска породы, в приемный желоб через внешнюю сторону обода колеса. Основным узлом сепаратора СКВП-20 является корпус, на котором монтируются все узлы и механизмы сепаратора.

Основные узлы сепаратора: корпус с рабочей ванной, элеваторное колесо, гребковое устройство, приводы вращения элеваторного колеса и гребковое устройство.

В корпусе сепаратора вмонтированы основные узлы и механизмы: элеваторное колесо с приводом, гребковый механизм с приводом, опорные катки элеваторного колеса, желоб для выгрузки легкого продукта. Корпус имеет четыре опорных кронштейна для установки сепаратора на раме или опорных балках.

Исходный продукт по загрузочному желобу поступает в рабочую ванну сепаратора. Через нижний патрубок корпуса в ванну подается суспензия, которая разделяется на транспортный и восходящий потоки. Хорошо отрегулированные подача и отвод суспензии обеспечивают ее обмен в ванне сепаратора и непрерывную циркуляцию. В зависимости от производительности сепаратора высота слоя суспензии, переливающейся через порог разгрузочного желоба, составляет 30−80мм.

В ванне сепаратора исходный уголь разделяется в магнетитовой суспензии на всплывшую и потонувшую фракции. Передвижение всплывшей фракции вдоль ванны осуществляется транспортным потоком, а разгрузка — гребковым механизмом. Потонувшая фракция оседает на дно ванны и с помощью ковшей элеваторного колеса при его вращении выгружается из сепаратора.

Элеваторное колесо беговой дорожкой опирается на катки, снабженные винтами для регулировки положения колеса относительно корпуса сепаратора. Расположенные в ковшах решетки под действием собственной массы поворачиваются на шарнирах, открывая разгрузочные и загрузочные окна. Для удобства компоновки на фабриках сепараторы СКВП-20 выпускаются в правом и левом исполнениях.

Серийное производство сепаратора начато с 1986 года. Завод-изготовитель им. А. Я. Пархоменко ПО «Гормашобогащение», г. Ворошиловград.

Таблица 2.1.1. Техническая характеристика сепаратора СКВП-20.

Сепаратор СКВП-20 по сравнению с серийно выпускаемыми сепараторами СКВ-20 имеет повышенную производительность, более высокую эффективность разделения, меньшую удельную массу и улучшенные показатели надежности, а по сравнению с зарубежными аналогами — удельную разделительную ванну и расширенное элеваторное колесо, обеспечивающее повышение производительности и уменьшение потерь угля с отходами обогащения.

В состав тяжелосредных комплексов, эксплуатируемых на углеобогатительных фабриках, кроме основного обогатительного оборудования входят различные машины и аппараты, выполняющие ряд вспомогательных технологических операций.

Для комплектования тяжелосредных установок обычно применяют центробежные насосы типа ШН, ГР и ПС. Реже применяют насосы других типов.

Для отделения суспензии от продуктов обогащения применяются самобалансные грохоты типа ГСЛ, отличающиеся высокой эффективностью и удобством в эксплуатации. Грохоты типа ГСЛ разработаны Гипромашуглеобогащением.

По принципу действия грохот типа ГСЛ является самоболансным, инерционным, но благодаря особому (самобалансному) вибратору он имеет преимущества резонансного грохота с горизонтальным расположением сита. Таким образом, указанный грохот включает лучшие качества, как инерционных грохотов, так и резонансных. К тому же угол подбрасывания материала у этого грохота больше, чем у резонансных грохотов, что обеспечивает более эффективное отделение воды.

В проектируемом отделении тяжелосредного обогащения принят в эксплуатацию грохот ГСЛ-42.

Грохоты ГСЛ. До основания ГИСЛ для углеобогатительных фабрик выпускали самобалансные грохоты трех типоразмеров с прямолинейными колебаниями.

Грохоты резонансные предназначены для подготовительного и окончательного сухого и мокрого грохочения углей, обезвоживания продуктов обогащения, отделения циркулирующей суспензии, обесшламливания, отмывки утяжелителя. В зависимости от назначения грохот комплектуется просеивающей поверхностью соответствующей конструкции с отверстиями необходимых размеров и формы.

Конструктивно грохоты представляют собой двухмассные колебательные системы с упругими связями между массами и эффективной вибролизацией. Нелинейная характеристика жесткости упругих связей благодаря применению резиновых буферов на 30% повышает ускорение короба (и просеивающей поверхности) по сравнению с ускорением качающихся грохотов. При одинаковом с качающимися грохотами характере колебаний короба интенсивность грохочения у резонансных грохотов выше благодаря нелинейности упругих связей и большей частоте колебаний. Работа в режиме, близком к резонансному, обеспечивает возможность колебаний коробов больших размеров и массы при минимальных нагрузках на детали привода. Резонансные грохоты производительны и универсальны по назначению, однако им присуще недостатки, из которых основные — сравнительная сложность в эксплуатации и большая масса.

Таблица 2.1.2. Техническая характеристика грохота ГСЛ-42.

Размеры, просеивающей поверхности, мм:

— ширина.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 1500.

— длина.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ... 5000.

Число ярусов сит. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 2

Частота колебания короба, 1/мм. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ... 4,85.

Установленная мощность двух электродвигателей. .. .. .. .. .. .. .. по 10 кВт Габаритные размеры, мм:

— длина. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ... 5530.

— ширина.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 2200.

— высота.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 2280.

Подвесное исполнение:

— длина. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ... 5530.

— ширина.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 2090.

— высота.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 2280.

Размеры щелей сит, мм:

— верхнее листовое. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ... 7;12

— отверстия круглые. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ... 26;30

Средняя масса материала, лежачего на ситах грохота, кг.. .. .. .. .. ... 700

В комплексе тяжелосредной установки кроме рассмотренного выше вспомогательного оборудования входят также делители, дуговые сита, сборники суспензии.

2.2 Расчет производительности и числа аппаратов отделения обогащения угля в тяжелых средах В данном разделе используем данные разделов 1.4. и 2.1.

Производим расчет производительности и числа аппаратов, задействованных в проектируемой схеме обогащения.

Расчет оборудования.

1. Производительность колесного сепаратора СКВП-20.

Q₁ принимаем по данным технических характеристик, исходя из класса крупности угля:

Q₁ = 215 т/ч.

2. Необходимое число сепараторов.

i_СКВП-20 = (k • Q)/Q₁;

Где k = 1,15 — коэффициент,

Q — Количество угля, поступающего на обогащение, т/ч.

Для обогащения исходного угля (первая стадия):

i_СКВП-20 = (1,15 •350)/215 = 2 сепаратора.

Для обогащения промпродукта и хвостов (вторая стадия):

i_СКВП-20 = (1,15 •142,1)/215 = 1 сепаратор.

3. необходимое число обезвоживающих грохотов:

i_ГСЛ-42 = (k • Q)/ (q • F₁),

Где q — удельная производительность грохота, т/ч • м² .

F₁ — площадь сита одного грохота, м².

Принимаем q = 10 т/ч.

Площадь сита одного грохота рассчитываем, исходя из технических характеристик.

Для обезвоживания концентрата:

i_ГСЛ-42 = (1,15 • 207,9) / (10 • 7,5) = 4 грохота.

Для обезвоживания промпродукта:

i_ГСЛ-42 = (1,15 • 56,0) / (10 • 7,5) = 1 грохот.

Для обезвоживания породы:

i_ГСЛ-42 = (1,15 • 86,1) / (10 • 7,5) = 1 грохот.

4. Количество воды, удаляемое под сито:

W₁ = i • q₁ • F₁, м³/ч;;

Где q₁ — удельная производительность по жидкому, м³/ч • м².

Принимаем q₁ = 65 м³/ч • м².

При обезвоживании концентрата:

W₁ = 4 • 65 • 7, 5 = 1925 м³/ ч;

При обезвоживании промпродукта и породы:

W₁ = 1 • 65 • 7, 5 = 487,5 м³/ ч.

5. Количество воды, поступаемое с материалом:

W = Q • n, м³/ч;;

Где n — отношение жидкого к твердому.

Принимаем n = 7

При обезвоживании концентрата:

W₁ = 207,9 • 7 = 1455,3 м³/ч;

При обезвоживании промпродукта:

W₁ = 56,0 • 7 = 392 м³/ч;

При обезвоживании породы:

W₁ = 86,1 • 7 = 602,7 м³/ч.

Остаток воды:

?W = W — W₁, м³/ч;;

При обезвоживании концентрата:

?W = 1455,3 — 1925 = - 469,7 м³/ч;

При обезвоживании промпродукта:

?W = 392 — 487,5 = - 95,5 м³/ч;

При обезвоживании породы:

?W = 602,7 — 487,5 = 115,2 м³/ч;

Остаток воды требует сита предварительного обезвоживания при обезвоживании породы, а не требует при обезвоживании концентрата и промпродукта.

Результаты расчетов оборудования на различных стадиях обогащения представлены в таблице 2.2.1.

Таблица 2.2.1. Результаты расчетов оборудования.

2.3 Выбор оборудования для технологического контроля Основной параметр тяжелосредных установок, подлежащий контролю — плотность суспензии, т.к. эффективность обогащения углей в тяжелых средах в большей степени зависит от постоянства плотности среды в различных зонах сепаратора.

Автоматический регулятор плотности суспензии РПСМ получил наибольшее распространение в практике обогащения крупнокусковых углей. Регулятор РПСМ состоит из датчика манометрической плотности ДМП-1 и станции управления СУР-1. Станция СУР-1 усиливает сигнал, поступающий от датчика, и выдает команду на управление исполнительными механизмами.

Работа измерительной части регулятора основана на принципе измерения статического давления столба контролируемой среды.

Давление в кольцевой камере равно давлению столба суспензии. Кольцевая камера соединена с плюсовой камерой дифманометра, где давление воспринимается мембраной. Для компенсации части давления, с целью выбора требуемых интервалов измерения и записи плотности, минусовая (верхняя) камера дифманометра соединена с компенсационным устройством. Мембран минусовой камеры воспринимает давление компенсационного столба воды, поверхность которой сообщается с атмосферой. Разность давлений в камерах дифманометра преобразуется в электрический сигнал, напряжение которого пропорционально перепаду давления, а фаза соответствует знаку. Сигнал подается на выход вторичного прибора.

Изменение плотности этим регулятором осуществляется от 1000 до 2400 кг/м³ с точностью 5 кг/м³. размер твердых частиц в контролируемой среде не должен превышать 3 мм.

2.4 Транспортные устройства отделения обогащения угля в тяжелых средах Для транспортировки пульпы и промпродукта обогащения от одного обогатительного аппарата к другому в границах отделения обогащения в тяжелых средах используется гидравлический транспорт, как самотечный, так и напорный.

При расчете самотечного транспорта определяются диаметр трубопровода или поперечные размеры желоба и их уклон. Также учитывают особенность безнапорного гидротранспорта — наличие кускового материала, обуславливающего возникновение силы трения, препятствующей движению транспортируемого продукта.

Основными расчетными параметрами напорных пульповодов являются критическая скорость гидросмеси и удельные потери напора.

Эксплуатация пульповодов и желобов при гидравлическом транспорте кускового материала имеет существенные отличия от транспортирования чистой воды и канализационных стоков.

К трубопроводам и сборникам должна быть подведена свежая техническая вода для их промывки после остановки системы. Если к сборникам подключен сжатый воздух, то выпускать из него гидросмесь не нужно. Перед пуском насосной установки в сборник подается сжатый воздух, который взмучивает гидросмесь. После пуска насоса сжатый воздух отключается воизбежании попадания его во всасывающий трубопровод. При забутовке пульповода необходимо прекратить подачу гидросмеси и промыть его.

Периодически следует проверять степень износа пульповодов. Для увеличения срока их эксплуатации трубы периодически поворачивают, так как в наибольшей степени изнашивается нижняя часть.

В остальном эксплуатация пульповодов и желобов такая же, как при транспортировании воды и канализационных стоков.

Также для перемещения жидкостей и гидросмесей применяются насосы различных типов.

По принципу действия они делятся на лопастные, вытеснения (объемные), струйные и воздушные подъемники (эрлифты). Общей характеристикой всех насосов являются: подача, напор и коэффициент полезного действия (К.П.Д.).

2.5 Эксплуатация двухпродуктового тяжелосредного колесного сепаратора СКВП-20

До начала смены рабочий должен проверить состояние рабочего места и при обнаружении неисправности механизмов, приспособлений или инструментов сообщить об этом мастеру.

Пуску тяжелосредных установок должно предшествовать 15−20-минутное перемешивание суспензии в емкостях. В течение этого времени сепаратор работает вхолостую для проверки исправности элеваторного колеса и гребковой рамы. После такой проверки в сепаратор подаются суспензия, а затем уголь.

Остановка сепаратора производится в обратном порядке: отключается подача угля в сепаратор, выгружаются оставшиеся устройства, насосы, подающие суспензию, и после освобождается от материала элеваторное колесо.

При остановке сепаратора для планово-предупредительного ремонта или осмотра его ванна и коммуникации промываются водой, а сито элеваторного колеса очищаются от застрявших кусков породы.

Во время работы установки необходимо поддерживать равномерную подачу питания, следить за качеством продуктов обогащения, используя фракционный экспресс-анализ. В случае отклонения содержания соответствующих фракций в продуктах обогащения от заданных показателей необходимых изменить плотность рабочей суспензии.

Если содержание тяжелых фракций в концентрате выше установленных норм, то плотность суспензий понижают, уменьшая содержание в ней магнетита либо увеличивая объем воды.

При наличии легких фракций в отходах плотность суспензий повышают. Особо внимательно следует наблюдать за точностью классификации угля перед его обогащением и не допускать попадания мелочи в сепаратор. Чрезмерное зашламливание суспензии ведет к повышению ее вязкости и ухудшению процесса разделения угля, повышает зольность концентрата и увеличивается потери угля с отходами.

Необходимо тщательно следить за состоянием автоматических регуляторов плотности суспензии. Отклонение заданной плотности суспензии не должно превышать 0,01 кг/м³.

Некондиционная магнетитовая суспензия регенерируется в электромагнитных сепараторах. Прежде чем сепаратор будет включен в постоянную работу, необходимо подобрать насадки к выпускным отверстиям для отходов, установить высоту сливного порога с таким расчетом, чтобы при оптимальной загрузки сепаратора в нем всегда был небольшой перелив.

Во время работы сепаратора необходимо следить за постоянством поступающего на него питателя.

Неполадки и причины неполадок, а также способы их устранения заносится в таблицу 2.5.1.

Таблица 2.5.1. Возможные технологические и механические неполадки при эксплуатации колесных тяжелосредных сепараторов, причины и способы их устранения.

В случае аварийной ситуации все механизмы останавливаются общей аварийной кнопкой «СТОП», расположенной на пульте управления.

3. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ Задачей техники безопасности при эксплуатации тяжелосредных сепараторов является предупреждение и устранение причин производственного травматизма, и обеспечение безопасных условий труда.

При обслуживании колесных тяжелосредных сепараторов необходимо соблюдать следующие меры безопасности:

— все движущиеся и вращающиеся части сепаратора должны быть закрыты съемными металлическими ограждениями или кожухами;

— смазка и ремонт сепараторов должны производится только при полной их остановке;

— проходы между машинами должны быть свободными и не загроможденными;

— возле каждого сепаратора должна быть вывешена инструкция по технической эксплуатации, уходу, безопасному обслуживанию, последовательности запуска и остановки агрегата.

При обслуживании тяжелосредных сепараторов запрещается:

— включать сепараторы без предупредительного звукового сигнала;

— пользоваться не утвержденными сигналами;

— прикасаться руками к движущимся и вращающимся частям сепаратора;

— производить ремонт и чистку сепараторов на ходу или, не обеспечив их;

— производить регулировку зазора между элеваторным колесом и корпусом при работе сепаратора;

— производить какие-либо работы в течках при работе элеваторного колеса;

— при ремонтах и осмотрах сепараторов становится на лопасти гребкового механизма и верхнюю часть элеваторного колеса, которые могут произвольно повернуться под действием веса человека;

— производить очистку ковшей элеваторного колеса или лотков и течек во время работы сепаратора;

— извлекать из ванны се6параторов посторонние предметы на ходу и т. п.

Заключение

В данном курсовом проекте была дана характеристика обогатимости исходного угля, были решены вопросы выбора и обоснования технологической схемы обогащения, регулирования и контроля процесса обогащения в тяжелосредном отделении, было выбрано основное и вспомогательное оборудование и приведены характеристики.

Решение этих вопросов позволило выявить целесообразность применения для обогащения крупных классов угля сепараторов СКВП-20.

В частности, технологическими преимуществами являются:

— простота регулирования и автоматизации производственных операций;

— малая чувствительность к колебаниям загрузки и качественного состава питания;

— возможность эффективного обогащения углей с трудной и очень трудной характеристикой обогатимости и высоким содержанием породы;

— разделение обогащаемого материала в широком диапазоне крупности — от отдельных кусков размером 300 мм и более до мелких зерен размером 0,2−0,5 мм;

— высокая точность разделения, обеспечивающая незначительное засорение продуктов обогащения посторонними фракциями;

— широкий диапазон изменения плотности тяжелой среды с предельно точной ее регулировкой;

— незначительное шламообразование в обогатительных аппаратах, а также возможность удаления размокающей породы в начале процесса;

Наименьший расход технологической воды.

Эксплуатация отечественного тяжелосредного сепаратора СКВП-20 при обогащении крупного угля зольностью 29,7% позволила добиться высокоэффективного результата обогащения и получить зольность концентрата 10,4% при выходе 59,4% и зольность хвостов73,0% при выходе 24,6%.

Указанные преимущества этого метода обогащения создали предпосылки для его широкого внедрения на углеобогатительные фабрики, главным образом для обогащения крупных классов (13−100мм.).

На основе современных представлений и передового производственного опыта дальнейшее развитие технологического комплекса для обогащения крупного угля в тяжелосредных колесных сепараторах СКВП-20 в значительной степени повысит рентабельность отделения.

1. Жорник В. И., Благова З. С., Доброхотова И. А. «Тяжелосредные двухпродуктовые сепараторы для обогащения угля». М., ЦНИЭИУголь, 1979 г.

2.Комлев С. Г. «Основы обогащения полезных ископаемых» Екатеринбург, УГГГА, 2004 г.

3. «Справочник по обогащению углей» под редакцией И. С. Благова, А. М. Коткина, Л. С. Зарубина.

4. Ципенрович М. В., Курбатов В. П.,. Хворов В. В «Обогащение углей в тяжелых суспензиях» — М., Недра, 1974 г.

5. Шилаев В. П. «Основы обогащения полезных ископаемых» — М: Недра, 1986 г.