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.

G = Vdg [H];

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

_А = VD_сg [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 следующие случаи разделения:

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: d₁ < D_с< d₂; где d₁, d₂, D_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:

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/м³ 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/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 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.

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.

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