Технологические операции при обогащении угля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Нерюнгринский филиал

Государственного автономного профессионального образовательного учреждения Республики Саха (Якутия)

«Южно-Якутский технологический колледж»

Контрольная работа

На тему: «Технологические операции при обогащении угля»

Выполнил: Гуйван О.В.

г. Нерюнгри, 2015 г.

Введение

Ископаемые угли являются сложным веществом органического происхождения, содержащим минеральные примеси различного физико-химического состава и природы. Полезная часть углей -- горючее вещество -- состоит из углерода, водорода, кислорода, азота и серы. Вода и минеральные примеси являются балластом. Любая технологическая схема обогащения включает два основных этапа: разъединение минералов, разрушение. В результате обогащения -угля получают продукты, отличающиеся содержанием в них горючей массы и минеральных примесей: концентрат и породу (отходы).

1. Технологические операции при обогащении угля

Операции которым подвергают на фабрике горную массу, подразделяют на: основные (собственно обогатительные) подготовительные и вспомогательные.

Гравитационные методы обогащения угля получили в настоящее время наибольшее распространение. Они основаны на различии в плотности, крупности и скорости движения кусков угля и породы в водном или воздушном среде. При разделении в тяжелых средах преимущественное значение имеет разница в плотности компонентов разделяемых.

Для обогащения самых мелких частиц угля применяют метод флотации, основанный на разнице в поверхностных свойствах компонентов разделяемой (избирательной смачиваемости водой, прилипании угольных частиц к пузырькам воздуха).

В подготовительных операций обработки угля относят операции просеивания и дробления.

Грохочения цель разделение топлива на различные классы по крупности кусков.

Дробление угля делают с целью лучшего его подготовки перед обогащением, а также для получения готовой продукции заданного состава по крупности.

К вспомогательным операциям относят обеспыливания, обесшламливание и обезвоживания угля.

Обеспыливание заключается в выделении из угля сухим способом частиц пыли размером 0-0,5 мм. Эту операцию делают отдувкой струей воздуха. Выделение мелких частиц угля на грохоте с помощью струи воды называется обесшламливание.

Обезвоживание продуктов мокрого обогащения угля делают различными способами в зависимости от крупности обрабатываемого материала.

Дробление -- разрушение кусков горных пород внешними механическими силами с целью получения продукта заданной крупности. На углеобогатительных фабриках дробление применяют вместе с грохочением для подготовки угля к обогащению и как самостоятельную операцию. Способы дробления, на которых основана работа дробилок следующие: раздавливание -- для крупного и среднего дробления твердого угля и пород; раскалывание -- в большинстве случаев для крупного дробления хрупких углей; удар -- для меткого дробления угля и промежуточного продукта; истирание -- для измельчения. Определенную последовательность осуществления технологических операций называют технологической схемой. Схемы дробления бывают открытые и замкнутые.

Машины для дробления и измельчения углей делят на машины крупного дробления твердых углей (щековые дробилки) избирательного крупного дробления углей (барабанные и барабанно-молотковые дробилки), крупного и среднего дробления углей и антрацитов (валковые зубчатые дробилки), мелкого дробления углей (молотковые дробилки), глубокого и тонкого измельчения (барабанные мельницы, истиратели).

Щековые дробилки применяют для дробления горной массы, содержащей крупнокусковую породу средней и большой прочности. Дробящими органами являются неподвижная щека

Существуют щековые дробилки с простым (по дугам окружностей) и сложным (по замкнутым кривым) движением подвижной щеки.

Для крупного и среднего дробления широкое применение имеют двухвалковые зубчатые дробилки, типа ДДЗ, работающие по принципу раскалывания. Наличие зубьев на валках способствует не только уменьшению выхода мелочи и расхода энергии на дробление, но и уменьшению диаметра валка Основные достоинства валковых дробилок -- простота конструкции, удобство обслуживания и ремонта, небольшой удельный расход электроэнергии.

Грохочение -- это механическое разделение материала по крупности на просеивающих поверхностях (ситах, решетах).

Продукты, полученные при грохочении, имеют размер, зависящий от размера отверстий сит, и называются классами крупности.

Классы крупности угля, являющиеся готовыми товарными продуктами, называют сортами.Количественное распределение частиц по классам крупности называют гранулометрическим составом.

На обогатительных фабриках используются следующие виды грохочения:

Предварительное, предусматривающее отделение из основной массы исходного материала крупных кусков для последующей их обработки, например, дробления.

Подготовительное, при котором исходный материал разделяют на несколько классов крупности, предназначенных для последующей раздельной обработки в различных обогатительных машинах; продукты подготовительного грохочения называют машинными классами.

Окончательное, при котором исходный материал разделяют на классы крупности, размеры и зольность которых регламентируют; полученные классы являются готовой продукцией.

Обезвоживающее, предусматривающее удаление содержащейся в продукте мокрого обогащения основной массы воды. В процессе грохочения часть «мелочи», т. е. зерен, имеющих размер меньше размера отверстия грохота, остается в надрешет-ном продукте. Этот остаток зависит от удельной нагрузки на грохот, угла наклона просеивающей поверхности, типа грохота, формы зерен материала, влажности материала и т. д.

Применяемые на углеобогатительных фабриках грохоты разделяют на неподвижные, у которых рама и просеивающая поверхность неподвижны (колосниковые, дуговые); подвижные; комбинированные, у которых рама неподвижна, а просеивающая поверхность подвижна.

В качестве просеивающей поверхности грохотов применяют колосниковые решетки, листовые решета и проволочные сита.

Сита, применяемые для грохочения и обезвоживания продуктов обогащения. обогащение уголь дробление обесшламливание

Высокая производительность и эффективность грохочения могут быть достигнуты при непрерывной и равномерной загрузке исходного материала; определенной скорости перемещения слоя грохотимого материала относительно просеивающей поверхности; периодическом разрыхлении или перемешивании материала для интенсификации перемещения мелких частиц из верхней части слоя к просеивающей поверхности; устранении забивания отверстий грохота отдельными зернами или влажными слипшимися комками; непрерывном удалении с поверхности надрешетного продукта.

На неподвижных колосниковых грохотах перемещение и частичное перемешивание материала происходит под действием собственного веса.

Гравитационные методы обогащения заключаются в разделении частиц под действием собственного веса и сопротивления среды и основаны на различии в плотности минеральных зерен.

Разделяющими средами при гравитационном обогащении могут быть водные суспензии, вода и воздух.

К гравитационным методам обогащения относятся: разделение в суспензиях плотностью 1,5--2 г/см3 (обогащение в тяжелых средах).

Разделение в потоке воды или воздуха, пульсирующем в вертикальном направлении (гидравлическая и пневматическая отсадка).

Разделение в потоке воды, текущем по наклонной плоскости (обогащение на концентрационных столах, в желобах, крутонаклонных сепараторах).

Обогащение в тяжелых средах заключается в разделении минеральных зерен в суспензии с плотностью, промежуточной между плотностями разделяемых зерен. При этом зерна, плотность которых больше плотности суспензии, опускаются вниз, а более легкие всплывают на ее поверхность. Суспензии состоят из взвешенных в воде тонких частиц тяжелых минералов, которые называют утяжелителями. В качестве утяжелителей используют в основном магнетит, а также специальный сплав -- ферросилиций, состоящий из кремния (14--16 %) и железа (86-- 84 %).

Эффективность тяжелосредного обогащения зависит от состояния суспензии, которое наиболее полно характеризуется ее плотностью, устойчивостью и вязкостью.

Обогащение угля в тяжелых средах производят в специальных аппаратах -- сепараторах и гидроциклонах. Для обогащения крупных классов угля используют двух- и трехпродуктовые тяжелосредные сепараторы, в которых разделение происходит под действием собственного веса. Мелкие и средние классы разделяют в двух- и трехпродуктовых гидроциклонах под действием центробежной силы.

Заключается в разделении минеральных зерен, находящихся на горизонтальной поверхности отсапульсирующем потоке воды или воздуха. Пульсации разделительной среды осуществляются в вертикальном направлении через отверстия решета.

Процесс разделения (расслоения) смеси минералов различной плотности или отсадки происходит следующим образом. В период действия восходящего потока воды с заданной скоростью происходит разрыхление зерен исходного материала и они получают возможность взаимоперемещения под действием собственного веса, гидродинамического давления и сил сопротивления. В период действия нисходящего потока зерна опускаются на решето и уплотняются. В результате происходит постепенное перераспределение минеральных зерен таким образом, что наиболее тяжелые зерна концентрируются в нижнем слое (на поверхности решета), а наиболее легкие -- в верхнем слое. Если теперь осуществить раздельное удаление образовавшихся слоев, то мы получим продукты обогащения с различным содержанием тяжелых и легких минералов. Способ разгрузки конечных продуктов зависит от крупности исходного материала. С целью регулирования количества и качества тяжелого продукта при этом применяют так называемую искусственную «постель», состоящую из минералов или других материалов, размер которых больше размера отверстий решета. Искусственная постель играет роль своеобразного фильтра, пропускающего тяжелые зерна и задерживающего легкие.

Основное различие отсадочных машин заключается в способах создания пульсирующих движений воды. При обогащении углей широкое распространение получили беспоршневые отсадочные машины, которые практически полностью вытеснили машины других типов.

Флотационный процесс основан на избирательном закреплении частиц минералов на границе раздела фаз: жидкость (вода) и газ (воздух). Способность частиц удерживаться на межфазной поверхности определяется их смачиваемостью, зависящей от химического состава и строения кристаллической решетки. Если сила притяжения между молекулами минерала и воды больше, чем сила взаимного притяжения между молекулами воды, то происходит смачивание поверхности минерала водой и вытеснение с поверхности воздуха. В противном случае поверхность минерала не смачивается водой. Несмачиваемые минеральные частицы, находящиеся в воде, при контакте (столкновении) с пузырьком воздуха прилипают к нему и поднимаются (всплывают) на поверхность пульпы Если обеспечить условия, чтобы пузырьки воздуха, поднявшиеся на поверхность, не разрушились (не лопнули), то образуется устойчивая пена, в которой будут

сконцентрированы минералы, обладающие в данных условиях флотации несмачиваемой поверхностью (пенный продукт).

Смачиваемые частицы не прилипают к воздушным пузырькам и поэтому остаются в объеме пульпы, образуя камерный продукт.

Таким образом, для реализации процесса флотации необходимо придать поверхности разделяемых минералов различную смачиваемость, перемешивать минеральную пульпу с воздушными пузырьками, предотвратить быстрое разрушение минерализованной пены и удалить из флотационного аппарата полученные продукты.

Управление свойствами жидкой и твердой фаз при флотации производят с помощью специальных химических соединений -- флотационных реагентов, без которых флотационный процесс практически невозможен. В зависимости от назначения флотационные реагенты делят на собиратели, регуляторы и пенообразователи.

Собиратели -- это органические соединения, закрепляющиеся на поверхности минерала, снижающие ее смачиваемость и тем самым способствующие прилипанию частиц к воздушным пузырькам. Собиратели должны обладать избирательностью действия для достижения хорошего разделения минералов при флотации.

Регуляторы -- это специальные реагенты, усиливающие или ослабляющие действие собирателей. Такие реагенты называют соответственно активаторами и депрессорами.

В обычных условиях воздушные пузырьки, достигнув поверхности пульпы, практически мгновенно лопаются, а закрепившиеся на них минеральные зерна вновь оказываются в объеме пульпы Для обеспечения устойчивости пузырьков в течение времени, достаточного для удаления пенного продукта, применяют пенообразователи, которые закрепляются на границе раздела фаз жидкость -- воздух и упрочняют тонкую водную оболочку вокруг воздушного пузырька. Тем самым снижается скорость разрушения пузырьков, а также предотвращается их слияние друг с другом при столкновении в объеме пульпы.

Процесс флотации осуществляют в аппаратах, называемых флотационными машинами. В машинах должно происходить перемешивание пульпы с тем, чтобы минеральные зерна не выпали в осадок, насыщение пульпы воздушными пузырьками (аэрация), их минерализация и подъем на поверхность пульпы. * Кроме того, необходимо создание спокойной зоны пенообразова-ния на поверхности, чтобы не разрушить пенный слой.

По способу перемешивания и аэрации пульпы флотационные машины разделяют на механические, пневматические и пневмомеханические.

Винтовая сепарация применяется для обогащения угольных шламов и отсевов легкой и средней обогатимости крупностью 0,1 - 3 мм. Питание винтовых сепараторов (СВ) желательно знешламлюваты. При содержании в питании более% глинисто-илистого материала предыдущее обесшламливание обязательна. Концентрат винтовых сепараторов последовательно обезвоживается на грохотах типа ГЛВК, центрифугах Фвв и сушится совместно с флотационным концентратом. Зависимости от зольности питания винтовая сепарация может применяться как самостоятельно, так и в сочетании с флотацией.

Обогащения в тяжелосредных гидроциклонах применяется при переработке мелких классов коксующегося угля и антрацитов очень тяжелой и тяжелой обогатимости, а при повышенных требованиях к качеству концентрата - средней обогатимости. Тяжелосредных гидроциклоны могут использоваться также для переобогащение промпродукта и крупнозернистого шлама. Технологические схемы тяжелосредных гидроциклонних комплексов для обогащения мелкого угля так же, как и схемы обогащения крупных классов, отличаются по числу стадий разделения, числом продуктов обогащения и своему назначению. Технологические схемы обогащения в гидроциклонах типа ГТ сложнее схем обогащения в сепараторах, так как требуют создания давления на входе в аппарат, больших в 3 - 4 раза расходов суспензии и сложной системы регенерации суспензии в связи со значительным шламоутворенням в гидроциклоне.

Тяжелосредных сепарация используется для обогащения крупных классов угля и антрацитов очень тяжелой, тяжелой и средней обогатимости, всех категорий обогатимости при содержании класса +13 мм в горной массе более 20%, а также для угля легкой обогатимости при содержании породных фракций более 30%.

Список использованной литературы

Абрамов А.А. Флотационные методы обагащения учебник / год 2008

Абрамов А.А. Переработка, обогащение и комплексное использование твердых полезных ископаемых учебник / год 2008

Авдохин В.М. Основы обогащения полезных ископаемых, том 1 учебник /год 2008

Авдохин В.М. Основы обогащения полезных ископаемых, том 2 учебник /год 2008

Смирнов В. А., Сергеев П. В., Белецкий В. С. Технология обогащения угля. Учебное пособие / год 2005

Размещено на Allbest.ru