Збагачування вугілля

Рис. - Типові схеми збагачення вугілля відсадкою



Збагачення вугілля у протитечних гравітаційних апаратах

Шнекові сепаратори.

Шнекові сепаратори являють собою протитечні апарати, у яких процес поділу сипучої суміші часток по щільності відбувається під дією гравітаційних сил і сил, що утворяться при розбіжності швидкостей криволінійних потоків рідини і часток.

Сформовані в процесі збагачення зустрічні транспортні потоки продуктів поділу рухаються в межах робочих зон із заданим гідродинамічним опором, створюючи визначену щільність поділу, значно більшу, ніж щільність середовища, що розділяє. При цьому потік легких фракцій є побіжним потокові середовища, а потік важких фракцій - зустрічним.

Розроблено два різновиди сепараторів: із горизонтально і вертикально розташованим шнеком.

Флотація вугілля

Загальні відомості.

Флотацією називають процес збагачення дрібних класів вугілля, заснований на різноманітній змочуваності водою поверхні вугілля і відходів.

Флотацію здійснюють у флотаційних машинах, що подають собою ванна або ряд послідовно сполучених камер, безупинно що заповнюються пульпою, у котрі також безупинно подають повітря і реагенти для посилення незмочуваності вугільних часток водою.

Розрізняють пінну, масляну і плівкову флотацію. Масляна і плівкова флотація через низкою продуктивності апаратів і нестійкості процесу має обмежене застосування. Найбільше поширення одержала пінна флотація.

Пінна флотація полягає в тому, що у флотаційній машині частки вугілля, погано що змочуються водою, при зустрічі з бульками повітря прилипають до них і спливають на поверхню пульпи. Бульки повітря, що спливли, із частками вугілля утворять піну (пінний концентрат), що віддаляється з машини. Частки породи, які добре змочуються водою, до бульок повітря не прилипають і залишаються в пульпі.

У результаті флотації одержують флотаційний концентрат із найбільшим утриманням горючої маси й відходи з найбільшим утриманням мінеральних домішок.

Пінна флотація - найбільше ефективний процес збагачення тонких класів вугілля. Недоліки процесу флотації - велика питома витрата електроенергії і високої вартості.

Флотацію застосовують для збагачення шламів крупністю 0-0,5 мм коксівного і енергетичного вугілля і регенерації оборотної води. У сполученні з іншими операціями флотацію можна застосовувати для одержання надчистих концентратів ( ) для спеціальних цілей.

Теоретичні основи флотації

Флотаційна пульпа являє собою багатофазну систему.

Вона складається з твердої фази Т - дрібних часток вугілля і породи; рідкої фази Ж - води; газоподібної фази Г - пухирців повітря. Крім того, у пульпу подають флотаційні реагенти для зміни властивостей поверхні твердої фази.

Процес флотації пов'язаний із фізико-хімічними явищами, що відбуваються на поверхні поділу фаз. Найбільше важливе значення для процесу флотації мають поверхневий натяг, змочуваність і адсорбція.



Рис. - Схема дії молекулярних сил

Поверхневий натяг (поверхнева енергія). У рідині (рис.) молекули знаходяться в рівновазі, тому що вони відчувають однакові в усіх напрямках сили тяжіння сусідніх молекул. Рівнодіючих сил, що діють на молекулу, дорівнює нулю.

На поверхні поділу фаз Ж-Г молекули рідини відчувають тяжіння молекул рідини і повітря. Проте сили тяжіння молекул повітря менше, чим молекул рідини. Тому неврівноважені сили ринуться втягти молекулу усередину рідини. Неврівноважені сили на поверхні поділу фаз спроможні чинити роботу, тобто молекули поверхневого прошарку рідини мають запас вільної поверхневої енергії.

Вільна поверхнева енергія, віднесена до площі поверхні поділу фаз, називається питомою поверхневою енергією.

Поверхневий натяг - сила, що діє уздовж поверхні поділу на одиницю її довжини. Поверхневий натяг і поверхнева енергія чисельно рівні.

Вільною поверхневою енергією володіють і тверді тіла. Їхній поверхневий натяг значно більше, чим рідин.

При флотації поверхневий натяг води зменшують, додаючи флотаційні реагенти, що покращує піноутворення.

Змочуваність - явище взаємодії поверхні мінеральних часток із молекулами води під дією неврівноважених сил. Змочуваність залежить від вільної поверхневої енергії часток. При великому запасі вільної поверхневої енергії частки добре змочуються водою, при малому - погано.

Якщо помістити частку у воду, то під дією неврівноважених сил на поверхні поділу фаз утвориться тонкий прошарок молекул води. Цей процес називають гідратацією. При цьому полярні молекули води (диполі) під дією неврівноважених сил утворять прошарок орієнтованих молекул на поверхні частки.

Кількісно змочуваність визначається значенням крайового куту змочування.

Рис. - Схема дії сил поверхневого натяжіння

Крайовий кут змочування (рис.) - кут; утворений дотичною до поверхні краплі (або бульки повітря) і поверхнею мінералу, що відраховується з боку краплі. Крайовий кут змочування змінюється від 0 до 180 і складає для вугілля 60-900 і породи 0-100. Розтікання краплі води по поверхні мінералу припиняється при зрівноважуванні сил поверхневого натягу.

Частки, які погано змочуються водою, називають гідрофобними; частки, які добре змочуються водою, - гідрофільними. До гідрофобних відносяться частки вугілля, до гідрофільних - породи. З поверхні гідрофобних часток повітря легко витискує воду, а з поверхні гідрофільних часток вода легко витискує повітря.

Зменшення змочуваності водою часток, що флотуються, сприяє кращому їх прилипанню до бульок повітря. Введенням у пульпу флотаційних реагентів домагаються зміни змочуваності поверхні мінеральних часток і, отже, їх прилипання до повітряних бульок.

Адсорбція - поглинання речовини з газового або рідкого середовища поверхневим прошарком твердого тіла або рідини, називаних адсорбентом.

При адсорбції реагентів змінюються властивості поверхні часток. Явище адсорбції використовують при флотації для зміни змочуваності часток, що флотують.

Флотаційні реагенти, є одним із найважливіших засобів здійснення і регулювання процесу флотації, і призначені для підвищення гідрофобності або зниження гідратованості мінералів, що флотуються, а також надання стійкості (тривкості) булькам повітря в пульпі і зменшення їх крупності.

Всі речовини, що входять до складу реагентів, а також мінеральних часток, різняться будівлею молекул і розділяються на неполярні, полярні і гетерополярні.

До неполярних (аполярних) органічних реагентів відносять багато граничних вуглеводні (олії, жири й ін.) із симетричною будівлею молекул, у яких збігаються електричні центри ваги позитивних і негативних зарядів. Ці речовини слабко гідратуються і практично нерозчинні у воді.

Полярні речовини - з'єднання, у молекулах яких електричні центри ваги позитивних і негативних зарядів не збігаються: один кінець молекули має позитивний, а інший - негативний заряди. Полярні речовини у воді розпадаються на іони, хімічно активні, розчинних у воді.

Гетерополярні речовини - з'єднання, молекули яких складаються з полярної і неполярної груп атомів і володіють одночасно властивостями полярних і неполярних речовин.

По структурі флотаційні піни поділяють на плівкові, плівково-структурні, агрегатні.

Плівкова піна (рис. 14-16, а) складається з тонкого шару спливших на поверхню пульпи крупних мінеральних часток, поєднаних між собою мілкими бульками повітря.

Плівково-структурна піна (рис.) складається з крупних бульок повітря, які покриті тонкими частками вугілля. Проміж бульок знаходиться значна кількість води. Ця піна характерна для флотації вугілля.

Агрегатна піна (рис.) складається з більш крупніших часток вугілля і агрегатів, що заповнюють основну частину простору між бульками. Розміри бульок у агрегатної піни менше чим у плівково-структурної. Ця піна добре мінералізована і обводнена менш, чим плівково-структурна.

Рис. - Структура флотаційних пін

Флотаційні реагенти

Реагенти, застосовувані при флотації вугілля, поділяють на:

збирачі, призначення яких - збільшувати гідрофобність часток вугілля і забезпечувати швидке і тривке прилипання їх до бульок повітря. Найбільше часто уживані з них: гас, активований флотореагент АФ-2, ароматизовані аполярні реагенти ААР-1 і ААР-2.

Піноутворювачі, призначення яких - утворювати піну. До складу піноутворювачів входять поверхнево-активні речовини, що знижують поверхневий натяг води. Найбільш часто використовуються з них: мастило Х, пінореагент, реагент Т-66, кубові залишки виробництва бутілового спирту.

Реагенти для флотації вугілля можуть одночасно виконувати функції збирача і спінювача. Тоді в їхній склад входять неполярні і гетерополярні речовини.

Класифікація флотаційних машин

Ефективність флотаційного процесу багато в чому залежить від досконалості конструкцій машин і апаратів, у яких він здійснюється. З урахуванням особливостей флотації вугілля флотаційні машини повинні забезпечувати:

інтенсивне і рівномірне перемішування пульпи, щоб усі мінеральні частки в робочій зоні машини знаходилися в зваженому стані;

достатню аерацію (насичення) пульпи дрібними бульками повітря;

диспергування (здрібнювання) повітряних бульок із метою створення максимальної поверхні для прилипання часток;

створення спокійної зони для спливання мінералізованих бульок на поверхню пульпи й утворення стійкої піни;

безупинне зняття всього прошарку піни, що утворилася, без захоплення нижче розташованого прошарку пульпи;

безупинне видалення частини пульпи, що незфлотувалося;

безперервність дії;

зручність для ремонту й обслуговування;

мінімальна питома витрата електроенергії.

По засобу аерації пульпи флотаційні машини поділяють на:

механічні, у яких аерація і перемішування пульпи здійснюються імпелерами, ежекторами і насосами, що засмоктують повітря з атмосфери;

пневматичні, у яких аерація пульпи здійснюється безпосереднім запровадженням стиснутого повітря в пульпу за допомогою різноманітних механізмів (повітродувки, компресора);

пневмомеханічні (комбіновані), у яких аерація пульпи здійснюється механічним перемішуванням за допомогою імпелера й одночасної додаткової подачі повітря під тиском.

По характеру прямування пульпи флотаційні машини поділяють на:

камерні, у яких прямування пульпи відбувається послідовно з камери в камеру через переливні кишені (рис.);

прямоточні, у яких пульпа переходить із камери в камеру самопливом через отвори в перегородках (рис.);

комбіновані, що складаються з двокамерних секцій. Перша камера кожної секції працює як у камерній машині, друга, як у прямоточній (рис.).

У практиці флотації вугілля найбільше широке застосування одержали механічні флотаційні машини - камерні, прямоточні і комбіновані.

Рис. - Схема механічних флотаційних машин

Флотаційні машини

В даний час постарілі типи механічних машин ФМУ40, ФМУ50, ФМУ50М, ФЛ7, ФМУ63, МФУ2-63, установлених раніше на збагачувальних фабриках, заміняються новою моделлю флотаційних машин МФУ6 і МФУ12.

Переваги флотаційних машин типу МФУ - висока продуктивність, поліпшений гідроаеродинамічний режим, прямоточне прямування пульпи в камері, що знижує витрати електроенергії.

Схеми флотації

Вибір раціональної технологічної схеми флотації залежить від таких чинників: вимог до якості продуктів флотації; зольності і ступеня метаморфізму вихідного вугілля, його гранулометричного складу, утримання проміжних фракцій, наявності розмокаємих порід і глини, петрографічного складу, флотаційної активності; характеристик флотаційних машин; продуктивності флотаційного відділення, техніко-економічних показників і ін.

Можливість одержання при флотації вугілля продуктів кондиційної якості в один прийом дозволяє застосовувати одностадійну пряму схему флотації (рис.). При такій схемі пінний продукт усіх камер (основної флотації) об'єднують у загальний концентрат, а відходи видаляють з останньої камери. Прості (прямі) схеми звичайно застосовують при зольності живлення не більш 20% і флотації розведених пульп.



Рис. - Технологічні схеми флотації вугілля: а - пряма; б - з перечищуванням концентрату останніх камер; в - з перечищуванням концентрату основної флотації; 1 - 6 - флотаційні камери

Флотації шламів підвищеної зольності потребує застосування більш складних схем або простих схем із розведенням пульпи, що технологічно майже рівнозначно. Застосовують схеми з перечисткою концентрату в різноманітних варіантах. На рис. 14-18, б показана найбільше поширена схема флотації з перечисткою пінного продукту останніх камер машини в однієї з перших камер цієї ж машини.

Перечистна флотація дозволяє поліпшити якість концентрату. Проте застосування схем із декількома операціями в одній машині знижує її продуктивність.

Іноді при флотації дуже зольних і важкозбагатимих шламів необхідна перечистка всього пінного продукту. При великому обсязі концентрату його перечищають у самостійній машині (рис. 14-18, в).

Схеми з очисною флотацією, коли відходи основної флотації піддають перезбагаченню з метою зниження втрат цінних компонентів, при збагаченні вугілля не застосовують.



Звезводнювання продуктів збагачення

Загальні відомості.

Звезводнюванням називають процес зниження утримання вологи в продуктах збагачення.

У кінцевих (товарних) продуктах збагачення утримання вологи повинно бути доведене до норм: у концентраті коксівного вугілля - до 7% зимою і 8% улітку, у концентраті енергетичного вугілля - до 9%.

На вуглезбагачувальнх фабриках застосовують такі основні методи звезводнювання:

1) Дренування - природне стікання води під дією сили ваги на нерухомих грохотах, в елеваторах і штабелях;

2) Центрифуговання - звезводнювання у відцентровому полі, здійснюване в центрифугах що фільтрує й відсадительного типу;

3) Фільтрування через пористу перегородку за допомогою вакууму на вакуум-фільтрах або надлишковому тиску на фільтрпресах;

4) Грохочення - звезводнювання під дією сили ваги води і вібрації;

5) Сгущення - осадження у воді й ущільнення осадка, здійснюване в різноманітного роду відстійниках, згущувачах;

6) Осадження в гідроциклонах;

7) Сушіння - термічне звезводнювання в сушарках різноманітних конструкцій.

Застосування того або іншого процесу звезводнювання залежить в основному від крупності і гранулометричного складу збезводнюємого матеріалу. Дренування застосовується при звезводнюванні значного, центрифуговання - дрібного, фільтрування і сгущення - тонкого матеріалу.

Звезводнювання в елеваторах

Звезводнювання вугілля, промпродуктів і відходів в елеваторах, що збезводнюють, роблять при транспортуванні цих продуктів із класифікаторів, мийних жолобів, відсадоних машин, шнекових і крутопохилих сепараторів.

Елеватор, що збезводнює, типу ЭО складається з безкінечного ланцюга з перфорованими ковшами; направляючих у похилому корпусі; верхньої приводної голівки з приводом. Корпус елеватора складається з нижньої закритої і верхньої відкритої частин. У нижній частині елеватора є завантажувальний отвір, отвір для випуску води і люк для ремонту.

Вихідне живлення надходить через завантажувальний отвір у нижню частину елеватора, захватується ковшами і транспортується ними наверх. Вода віддалиться з матеріалу під дією сили ваги після того, як ківш піднімається над рівнем води, що заповнює нижню частину елеватора. Розвантаження збезводненого продукту відбувається при перекиданні ковша через верхні зірочки. Висота точки розвантаження елеватора над рівнем води повинна бути не менше 4 м.

Рис. - Зневоднювальний елеватор: 1 - перфорировані ковши, 2 - електродвигун, 3 - редуктор, 4 - зубчата передача, 5 - гвинтовий пристрій, 6 - зварна конструкція, 7 - люк для ремонту, 8 - завантажувальний отвір, 9 - корпус



Звезводнювання на грохотах

Значний і дрібний концентрат, шлам, промпродукти й відходи збезводнюють на грохотах різноманітних типів (нерухомих і рухливих).

Для попереднього звезводнювання використовуються нерухомі грохоти.

Сито попереднього звезводнювання складається з плоского щілинного сита, вмонтованого в жолоб, ванна і патрубка для відводу води. Сито має довжину біля 2 м і ширину, що відповідає розміру жолоба. Встановлюють його під кутом 25-35 перед грохотом.

Під час транспортування матеріалу по жолобі частина води під дією сили ваги віддалиться через отвори сита, а матеріал переміщається далі по жолобі.

Сита попереднього звезводнювання призначені для видалення частини води з обводнених продуктів збагачення.

Найбільше ефективно звезводнювання відбувається на грохотах із рухливою поверхнею, що просіває. Під дією сили ваги і підкидання матеріалу вода з тонкими частками шламу інтенсивно проходить через щілинні сита або отвори сіток.

Для поліпшення процесу звезводнювання надгратний продукт обполіскують струмінями чистої води.

Для ополіскування продуктів збагачення застосовують спеціальні устрої - порскала.

Порскала діляться на самопливні безнапірні, призначені для оборотної води, і напірні для свіжої технічної води або щодо чистої оборотної води.

Звезводнювання в центрифугах

Центрифугованням називають процес відділення твердих часток від рідини під дією відцентрових сил.

Процес центрифуговання здійснюється в спеціальних машинах - центрифугах. Головна частина центрифуг - обертові з великою швидкістю навколо горизонтальної або вертикальної осі ротори різноманітної форми з перфорованими або суцільними стінками.

У залежності від характеру прямування води і твердого матеріалу в роторі процес центрифуговання розділяють на два види:

1) відцентрове фільтрування, при якому рідка фаза під дією відцентрових сил проходить через тверду фазу і віддалиться з матеріалу;

2) відсадне центрифуговання, при якому тверда фаза осаджується з пульпи під дією відцентрових сил.

Відцентрове фільтрування здійснюється в центрифугах із перфорованим ротором. Осадок відкладується на стінках ротора, а рідина під дією відцентрової сили проходить через осадок і отвори ротора і віддалиться з центрифуги.

Відсадне центрифуговання здійснюється в центрифугах із суцільними стінками ротора.

Рис. - Схема шнекової відсажувальної центрифуги: 1 - камера для прийому фугату, 2 - зливні вікна, 3 - кільцевий шар рідини, 4 - ротор, 5 - шнек, 6 - шнековий барабан, 7 - приймальна камера, 8 - развантажувальний отвір, 9 - живляча труба, 10 - отвори у барабані



Класифікація центрифуг провадиться по таких основних ознаках:

по технологічному призначенню - фільтруючі с перфорованими стінками ротора, відсаді із суцільними стінками ротора, відсадно-фільтруючі;

по засобу розаантаження осадка - шнекові, вібраційні, інерційні;

по розташуванню осі обертання ротора в просторі - вертикальні і горизонтальні.

Фільтрування продуктів флотації і шлама

Загальні відомості.

Фільтруванням називають процес поділу твердої і рідкої фаз пульпи за рахунок різниці тисків, утворюваних по обидві сторони фільтруючої перегородки.

У результаті процесу фільтрування одержують осадок (кек) - тверду фазу, що затримується фільтрувальною перегородкою, і фільтрат (воду), що пройшла через перегородку і прошарок осадка.

Апарати, у яких здійснюється процес фільтрування, називають фільтрами. У якості робочої поверхні фільтрів застосовують такі види тканин: металевих, що не іржавіють, і латунних дротів, синтетичні з капронових і пропіленовых волокон, комбіновані (капросталь), бавовняні (бельтінг, бязь).

Процес фільтрування вугільних пульп складається з трьох основних стадій:

1) власне фільтрування з утворенням осадка на поверхні фільтруючої перегородки;

2) просушення осадка шляхом видалення з його пір залишків рідкої фази;

3) відділення осушеного осадка від фільтруючої перегородки.

По способу створення різниці тисків фільтри класифікують на вакуум-фільтри - створення вакууму (тиску менше атмосферного) і фільтр-преси - створення надлишкового тиску (тиск більше атмосферного).

За формою робочої поверхні вакуум-фільтри розділяють на дискові, барабанні і стрічкові.

Внаслідок малої продуктивності і періодичності дії фільтр-преси застосовують у вуглезбагаченні значно менше, чим вакуум-фільтри.

Дискові вакуум-фільтри

У збагаченні застосовуються дискові вакуум-фільтри ДУ80-2,7/8 «Украина-80» і ДУ250-3,75 «Сибирь», Д140-3,5У «Горняк» який являють собою апарати безупинної дії.

Рис. - Схема послідовності операцій фільтрування на вакуум-фільтрі “Украина”

Перевага дискових вакуум-фільтрів - порівняно низька вологість осадка. Недоліки - малий термін служби фільтрування тканини, громіздкість установки і велика питома витрата електроенергії.



Стрічкові вакуум-фільтри

Стрічкові вакуум-фільтри - апарати безупинної дії - застосовують для фільтрування відходів флотації і незбагаченних шламів. Застосовуються вакуум-фільтри ЛУ4-0,5-8 і ЛСХ.

Застосування флокулянта ПАА з розрахунку 10-20 г/т шламу збільшує швидкість звезводнювання в стрічкових вакуум-фільтрах до 5 разів.

Фільтр-преси

Фільтр-преси - апарати періодичної дії, призначені для фільтрування відходів флотації і тонких шламів у тих випадках, коли інші види фільтрувального устаткування малоефективні.

Застосовують фільтр-преси двох видів: камерні і рамні.

У вітчизняній практика вуглезбагачення знайшли застосування камерні автоматичні фільтр-преси закордонних фірм із площею фільтрування 570-600 м?, що забезпечують продуктивність 7-9 т/г і вологість осадка 18-24 %.

Переваги фільтр-пресів - спроможність фільтрувати тонкі шлами, низька вологість осадка, практично чистий фільтрат. Недоліки - низька продуктивність, складність конструкції.

Сгущення шламів і освітлення оборотної води

Шлам і його характеристика.

Шламом називають вугілля крупністю 0-0,5 мм, одержаний у результаті мокрого збагачення.

Пластична маса складається з твердих часток і води в такому співвідношенні, при якому система вже не є суспензією твердого в рідкому, а подана відносно однорідною масою, що містить більш 600 г/л твердого.

Сипуча (тверда) маса являє собою суміш твердої і незначної кількості рідкого, у результаті чого проміжки між частками заповнені повітрям.

По крупності шлам поділяють на:

Зернистий - розміром більш 45 мкм, котрий відносно добре осаджується, влавлюється, збагачується й звезводжується;

Тонкий - розміром менше 45 мкм, який дуже важко опрацьовувати. Він значно змінює властивості суспензії й утрудняє ведення таких процесів, як збагачення, осадження, сгущення, звезводнювання і фільтрування.

На вуглезбагачувальних фабриках шлам буває в незбагаченому виді (рядовий), у збагаченому (концентрат флотації, гідроциклонів), у виді відходів (флотації, гідроциклонів).

Шлам умовно поділяють на первинний, що надходить на фабрику з рядовим вугіллям, і повторний, що утвориться в процесі збагачення.

Водно-шламове господарство вуглезбагачувальних фабрик

Водно-шламове господарство вуглезбагачувальної фабрики складає сукупність машин, апаратів і споруд, сполучених між собою комунікаціями і призначених для уловлювання, сгущення і звезводнювання шламів і освітлення оборотної води.

Водно-шламові системи повинні забезпечувати фабрику технічною водою необхідної якості при максимальному скороченні витрати води з зовнішніх джерел і запобігати скиданню промислових стоків за межі фабрики. При цьому кількість шламу, що виділяється з оборотної води, повинно бути рівно кількості утворуємого знову. Також повинний бути урівноважений баланс води при замкнутому оборотному водопостачанні, для чого витрата знову подаваної свіжої води повинна бути дорівняна витраті води, що іде з фабрики з продуктами збагачення і випаровується при термічному сушінні і з поверхні зовнішніх очисних споруд.

Водно-шламове господарство фабрик передбачає такі технологічні операції:

1) класифікацію шламів із застосуванням грохотів, стаціонарних сит (плоских, дугових, циліндроконічних), багер-зумпфів, гідроциклонів, пірамідальних відстійників, згущувальних лійок, радіальних згущувачів і ін.;

2) збагачення шламів, для чого найбільше ефективна флотація;

3) сгущення продуктів поділу шламів і освітлення шламових вод, у результаті чого одержують згущений продукт і слив. Освітленням оборотної води називають видалення з її твердої фази. Сгущення завжди супроводжується освітленням води. Ці процеси здійснюються в багер-зумпфах, гідроциклонах, пірамідальних відстійниках, згущувальних лійках, радіальних згущувачах, глибоких конусах, відсадних центрифугах, зовнішніх очисних спорудах;

4) звезводнювання шламів і продуктів їхнього поділу за допомогою грохотів, стрічкових фільтрів, вакуум-фільтрів, фільтр-пресів і відстойних центрифуг.

Операції обробки шлама є одними з найбільше складних і дорогих. Тому на фабриці передбачають заходи для зменшення шламоутворення. До них відносяться: пиловідділення перед мокрим збагаченням, зменшення швидкості прямування вугілля по жолобах, зменшення висоти падіння вугілля при перепадах і числа перевалок, спеціальні спуски вугілля, добір машин, що сприяють меншому здрібнюванню вугілля, і ін. Проте ці міри не можуть запобігти шламоутворенню і його накопиченню в системах.

Флокуляція шламів

Флокуляція застосовується на вуглезбагачувальних фабриках для інтенсифікації операцій освітлення і сгущення відходів флотації в радіальних згущувачах і в окремих випадках для фільтрування важкофільтруємих суспензій.

Флокулянтами називають природні або синтетичні хімічні сполуки, що при введенні в суспензію вугільних або глинистих шламів можуть утворювати механічні зв'язки між частками твердої фази і викликати завдяк цьому прискорене осадження часток.

Механізм дії флокулянтів полягає в адсорбції розчинених молекул полімерів на частках твердої фази оброблюваної дисперсної системи й утворенні механічного зв'язку між окремими групами часток. Виниклі при цьому агрегати твердих часток називаються флокулами, а процес їхній утворення - флокуляцієй. Швидкість осадження часток при флокуляції збільшується майже в три рази.

У якості флокулянтів найбільше широко застосовують поліакріламід (ПАА), метас, «Комета», «Метасол», поліетиленоксид (ПЭО).

Водно-шламові схеми

На вуглезбагачувальних фабриках для освітлення оборотної води застосовують водно-шламові схеми трьох основних типів: із глибоким, неглибоким освітленням і комбіновані.

Схеми з глибоким осветлением оборотної води застосовують рідко. Незначне утримання в живленні флотації часток менше 0,3 мм спричиняє за собою значне зниження продуктивності вакуум-фільтрів, у результаті чого виникають трудності зі звезводнюванням флотаційного концентрату. Схеми з обробкою всієї оборотної води флотацієй застосовують рідко, тому що велике розбавлення водою живлення флотації зменшує продуктивність флотаційних машин і вакуум-фільтрів.

Комбіновані схеми найбільше поширені, тому що дозволяють підтримувати утримання твердого в оборотній воді 40-60г/л при щодо гарних якісно-кількісних показниках збагачення.

Схеми з неглибоким освітленням оборотної води передбачають у I стадії класифікацію шламу по крупності, а в II - освітлення води і попереднє сгущення шламу. Вони менше ефективні, чим комбіновані.

Чим більше шламу в оборотній воді, тим менше показник циркуляції К.

При чистій оборотній воді і відсутності скидання показник циркуляції має максимальне значення, тобто дорівнює одиниці.

Режим водно-шламового господарства рахується нормальним при мінімальних значеннях показника К. для фабрик, що збагачують антрацити 0,36, коксові вугілля 0,45, газові вугілля 0,5.

Знепилювання, знешламування і пиловловлення

Знепилюванням вугілля називають процес зниження утримання пила в вугіллі за допомогою потоку повітря.

Пил - дрібний клас (0-0,5 мм) сухого вугілля.

Процес знепилювання призначений для зменшення шламоутворення в процесі збагачення, утрат вугілля в відходах, пиловання при його переробці.

Знепилюванню піддають дрібні класи (0-6 або 0-13 мм) вугілля.

Апарати, які застосовують для знепилювання, називають знепилювачами. Принцип дії знепилювачів заснований на використанні повітряної класифікації - відділенні часток пилу від розпушеного вугілля при пропусканні через нього потоку повітря.

Ефективність процесу знепилювання визначається витягом пилу, тобто відношенням маси відділеного пилу до його маси у вихідному вугіллі.

Знесшламлювання - процес зниження утримання шламу в оброблюваному вугіллі за допомогою потоку води.

У результаті знесшламлюванні одержують знешламленний продукт і шлам. Знешламлювання застосовують перед збагаченням вугілля у важких суспензіях і відсадженням дрібного вугілля. Знешламлювання вугілля здійснюють трьома засобами:

1) ополіскуванням вугілля, що проходить по грохоті, водою з порскав;

2) пропусканням потоку води з вугіллям по поверхні щільовидних сит;

3) використанням принципу декантації, коли частки шламу важаться в потоку води і віддаляться в злив, а крупні частки осаджуються.

Пиловловлення - процес поділу неоднорідної газової або повітряної системи і твердої фази, заснований на використанні фізичних і фізико-хімічних впливів для осадження твердих часток.

Розрізняють промислово-технологічну систему пиловловлення, призначену для очищення повітря (газу) після проходження його через технологічну апаратуру, і промислово-санітарну систему, призначену для очищення повітря в помешканні вуглезбагачувальної фабрики відповідно до вимог санітарно-гігієнічних норм.

Існують такі засоби пиловловлення:

1) сухий, при якому одержують пил в сухому виді;

2) мокрий, при якому одержують пиловиглядні частки у виді шламу.

Ефективність процесу пиловловлення - відношення маси вловленого пилу до його маси у вихідному продукті.

Пиловловники по фізичних принципах осадження пилюки класифікують на:

пиловідсадні камери (використовуються сили ваги);

циклони (дія відцентрової сили);

рукавні фільтри (фільтрація газу через пористу тканину);

електрофільтри (використання електричного поля високої напруги);

мокрі пиловловники (змочування пилу водою),

Сушіння вугілля

Термічне сушіння - процес видалення вологи з вугілля і продуктів збагачення шляхом її випари при нагріванні цих матеріалів гарячим повітрям або димовими газами. Необхідність у термічному сушінні вугілля викликана вимогою споживачів до відвантаження концентратів із вологістю не більш 7 % у зимовий період і 8-9 % у літній.

Сушарка - апарат, у якому відбувається сушіння матеріалів, тобто організований відвід сушильного агента, що поглинув пари вологи.

Сушильна установка складається із сушарки, джерела одержання сушильного агента (топки), вентилятора-димососа для подачі агента і переміщення його в сушарку і видачі його з неї, системи очищення від пилу відпрацьованих газів, а також транспортного, запірного, тягодутьєвого обладнання і контрольно-вимірювальної апаратури.

Сушильний агент - повітря або димові гази, що в умовах безпосереднього зіткнення і теплообміну з висушуємим матеріалом поглинають видаляєму з нього вологу.

Теплоносій - середовище, що одержує від зовнішнього джерела необхідну для сушіння теплість і передающий її висушуємого матеріалу через стінку. Сушильний агент одночасно є теплоносієм.

Суміш сухого газу і водяного пару називають вологим газом.

Насичений газ - вологий газ, що при даних тиску і температурі містить максимально можливу кількість водяного пару.

Вологоутримання газу - маса рідини в 1 кг вологого насиченого газу.

Масу водяного пара в 1 м? вологого газу називають абсолютною вологістю.

Відношення абсолютної вологості ненасиченого вологою газу до максимально можливої абсолютної вологості газу при тієї ж температурі називають відносною вологістю газу.

Температуру, при котрої відносна вологість газу дорівнює одиниці, називають температурою насичення, або точкою роси.

У процесі термічного сушіння можна виділити три періоди:

підігрів матеріалу

сушіння з постійною інтенсивністю

сушіння з інтенсивністю, що зменшується.

Тривалість підігріву залежить від товщини прошарку і головним чином від крупності висушуємого матеріалу.

У період підігріву інтенсивність сушіння швидко зростає до максимуму. Цей період закінчується встановленням рівноваги між теплом, що повідомляється матеріалу, і теплом що витрачається на випар.

Період постійної інтенсивності сушіння характеризується зменшенням кількості вологи у верхньому прошарку матеріалу. Внаслідок цього волога внутрішніх прошарків матеріалу переміщається до поверхневого прошарку і безупинно заміщає вологу, що випаровується.

Період падаючої інтенсивності сушіння характеризується відставанням швидкості переміщення вологи з внутрішніх прошарків матеріалу до його поверхні від швидкості дифузії вологи, що випаровується.

Основні чинники, що прискорюють процеси сушіння, - підвищення швидкості сушильного агента, збільшення різниці температур і парціальних тисків.

Для сушіння вугілля застосовують барабанні сушарки, труби-сушарки, сушарки з киплячим прошарком. У якості сушильного агента і теплоносія використовують продукти горіння твердого або газоподібного палива.



Література

1. Ананьин Г.П. и др. Технология подземных горных работ - М.: Недра, 1970. - 367 стр.

2. Гірнича енциклопедія -

3. Горная энциклопедия - М.: Сов. энциклопедия, 1984-1990 гг.

4. Дорохов Д.В. и др. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых - Донецк: ДонГТУ, 1997. - 344 стр.

5. Килячков А.П. Технология горного производства - М.: Недра, 1985.

6. Некрасовский Я.Э., Колоколов О.В. Основы технологии горного производства - М.: Недра, 1981. - 200 стр.

7. Правила безпеки у вугільних і сланцевих шахтах - К.: Основа, 1994. - 356 стр.

8. Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт - М.: Недра, 1986.

9. Стрельников В.И. Технология очистных работ - Донецк: ДонНТУ, 2001. - 150 стр.

Размещено на Allbest.ur

...