автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.08, диссертация на тему:Исследование и интесификация процесса обогащения угля в тяжелосредных колесных сепараторах

Министерство угольной промышленности СССР

Комплексный научно-исследовательский я проекрно-конструкгорский институт обогащения тверд их горючих ископаемых ( И О Т Т )

На правах рукописи

МИЗСАЛЬЦЕВИЧ Владимир Викторович

УДК 622.766

ИССЛЕДОВАНИЕ И ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА ОБОГАЩЕНИЯ УГЛЯ В ТЯ1ЕЛ0СРВДНШС КОЛЕСНЫХ СЕПАРАТОРАХ

Специальность 05.15.08 -"Обогащение полезных ископаемых"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г. Люберцы - 1991

Работа выполнена в Комплексном научно-исследовательском и проектно-конструкторском институте обогащения тверды* горючих ископаемых (ИОТТ)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Н.Н.Виноградов

Официальные оппоненты:

доктор технических наук В.П.Курбатов, кандидат технических наук Л.Ф.Истомин

Ведущее предприятие - институт Гипромаоутлеобогащение Мтггяжэнергомаша.

Защита диссертации состоится " июня 1991 г. в 10 часов> на заседании специализированного совета К 135.01.01 по присуждению ученой степею кандидата технических наук в Институте обогащения твердых горючих ископаемых (ИОТТ) по адресу} 140004, г. Люберцы-4, Московской обл., пос. BfflI.

Автореферат разосланмая 1991 г.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института. Огвывы в двух экземплярах« 'заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять ученому секретаре совета.

Ученый секретарь П I/ _

специализированного совета М'МЛ&эЬъп В.А.ОстриП

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время увеличивается количество угля, разделяемого в тяжелосредних сепараторах на обогатительных фабриках (Оф). Это обусловлено снижением качества добываемых углей и повышением содержания в них смежных фракций,т.е. фракций, близких к плотности суспензии, что создает трудность их обогащения. Так на раде месторождений, например, в Карагандинском бассейне, содержание смежных фракций достигает 10$ и более.

I

Ддя обогащения крупных классов углей применяются в основном тяжелосредные сепараторы с вертикальным элеваторным колесом (СКВП20, СКЫШ-З^О и СКБП32-500.). Зти сепараторы обеспечивают достаточно высокие показатели обогащения при разделении углей о относительно низким (менее 10£) содержанием смежных фракций. Ухудшение качества угля снижает показатели его разделенияв этих сепараторах. Поэтому при обогащении труднообогатимых углей по высокой плотности разделения получаются отходы, которые в ряде случаев не удовлетворяют предъявляемым требованиям.

Таким образом, актуальной является задача совершенствования конструкции тяжелосредных сепараторов для обогащения углей со значительным содержанием смежных фракций, в которых не снижается производительность и эффективность разделения.

Одним из перспективных направлений интенсификации обогащения крупного угля в тяжелосредных сепараторах является рационализация условий движения суспензии в ванне аппарата и создание оптимальных условий действия вторичных циркуляционных потоков. Это позволит повысить производительность сепаратора и улучшит качество продуктов обогащения.

Работа выполнена в соответствии с тематическим планом ШОКР ИОТТ: тема Л 1318105000 "Исследовать и разработать методическое обоснование использования тяжелосредного оборудования большой единичной мощности для обогащения крупных и мелких углей" и тема № 1316167000 "Разработка исходных требований и технических заданий на создание опытных образцов усовершенствованного гравитационного оборудования для обогащения углей различной крупности". При участии автора выпущено пять научзшх отчетов.

Результаты диссертационных исследований рекомендуются автором к широкому использовали» на межотраслевом уровне,так как установленные в работе закономерности разделения материала с большим содержанием смежных фракций являются общими и могут быть использованы При обогащении различных полезных ископаемых в минеральных суспензиях.

Целью работы является научное обоснование интенсификации процессов обогащения крупных классов угля в тяжелосредных сепараторах (путем установки в ванне специального преобразователя потоков) и создания (на основании результатов аналитических я экспериментальных исследований) усовершенствованной техники и технологии, обеспечиваюдос решение важной прикладной задачи -повышение качественно-количествсшшх показателей работы тяжелосредних сепараторов при обогащении углей с высоким содержанием смежных фракций.

Основная кцоя работы заключалась в установке в средней части (по длине) ванны тяжелосредного сепаратора специального преобразователя потоков о целью воздействия его на характер движения суспензии. При етои происходит образовшше вместо одного вторичного циркуляционного потока двух подобных потоков. Эти потоки, воздействуя на частицы смежных фракций,обеспечивают болое точное их разделение.

Методы исследования. При проведении аналитических исследований процесса раздсле!шя угля в тяжелосредных сепараторах использовались соврекешше методы изучения обогатительных процессов, гидродинамики аппарата и кинетики разделения. Для изучения особенностей движения жидкой среды в ванно сепаратора применялся стробоскопический метод с использованием фотосъемка. Обработка результатов эксперименталы шх исследований проводилась о помощью математических методов при использовании ЭШ для обоснования адекватности полученных аналитических выражений.

Научная новизиа:

- предложена уточненная Физическая модель и дано математическое описание процесса разделегая угля в ванне сепаратора с учетом влияния частиц смежна фракций и действия вторичного циркуляционного потока. Математическое описание выполнено в виде дифференциальных уравнений первого к второго порядков;

3.

- показано, что процесс разделетш материала в вага1е сепаратора происходит в результате действия сил гравитационного поля и вторичного циркуляционного потока;

- установлена взаимосвязь мевду содержанием смежных фракций в исходном материале и выходом продукта, например, отходов, во времени для условий разделения под действием сил гравитационного поля;

- обоснована возможность интенсификации процесса разделения в минеральных суспензиях угля с большим содержанием смежных фракций за счет преобразований характера движения суспензии в ванне сепаратора и создания двух вторичных циркуляционных потоков,.

Обоснованность и достоверность выводов и основных положений обеспечена применением современных методов аналитических и экспериментальных исследований, использованием математических методов обработки данных экспериментальных исследований и соответствием полученных результатов аналитическим выкладкам. Сравнение аналитического уравнения и уравнения, полученного в результате обработки экспериментальных данных при разделении материала под действием гравитационных сил, показало их адекватность 6 уровнем значимости 95^. Результаты полупромышленных и промышленных испытаний подтвердили обоснованность полученных научных выводов и направления интенсификации процесса разделения углей в тяжелосродных сепараторах.

Научное значение работы заключается в:

- установлении зависимости выхода продуктов обогащения во времени от содержания смежных фракций при разделении в гравитационном поле;

- повышении эффективности разделения смежных фракций за счет действия вторичных циркуляционных потоков;

- определении оптимального положения преобразователя потока по длине ванны сепаратора.

Практическая цешгооть. В результате выполненных исследований разработаны новые условия движения потоков суспензии в ванне сепаратора, осповашше на усовершенствовшпш внутреннего устройства ванны. На конструкции сепаратора с новым внутренним устройством ванны получено авторское свидетельство й 1613164.

Сепаратор с преобразователем потока был испытан на ОФ разреза . "Черниговский" концерна "Кувбассразрезуголь". Результаты испытаний показали, что в втом случае достигается снижение потерь концентратных фракций с отходами на 0,2% (абс)и уменьшается засорение концентрата породными фракциями на 0,3#(або).

Оснопные положения, вынесенные автором на защиту:

- уточненная физическая модель и математическое описание процесса разделения частиц, на примере отходов, в тяжелосред-ном сепараторе о учетом содержания смежных фракций под действием гравитационного поля и дополнительного разделения втих фракций во вторичном циркуллциошюм потоке;

- направление интенсификации процесса разделения угля в тяжелосредном сепараторе за счет преобразований характера движения потоков суспензии в ванно сепаратора;

- рациональное место расположения преобразователя потоков по длино вашш сепаратора;

- повышенно технологических показателей разделения материала в тяжелосредных сепараторах с новым внутренним устройством ванны. -

Апробация работы. Основные положения «результаты диссертационной работы докладывались а обсуждались на отраслевых научно-технических конференциях молодых ученых и специалистов-углеобогатителей (Люберцы, 1987-1989 гг.), на Ш Годичной сессии Ученого совета ЛОТТ (1990 г.), на заседании Ученого совета ИОТТ (1990 г.), на научно-техническом совете ИОТТ (1990 г.) и на научно-техническом совете института Пгпромаш-углеобогащенне (1991 г.).

Публикации. Результаты работы изложены в 4 публикациях в пяти паучно-исследоватсльских отчетах ИОТТ, а также в полученной авторском свидетельство.

Все теоретические и вксперимегггальные исследования проведены автором самостоятельно. Промышленные испытания и разработка конструкции тяжелосредного сепаратора выполнены при личном участии автора.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит иа введения, пяти глав и заключения, содержит 127 страниц машинописного текста, 52 рисунка; включает 15 таблиц , библиографический список использованной литературы из 119 наименований; в 4-х приложениях даны акт промышленных испытаний, протокол совещания научно-технического совета в институте Гипромаш-углеобогащение и утверздетшй расчет ожидаемого экономического эффекта.

АНАЛИЗ СОВРШННОГО СОСТОЯНИЯ ТЯЖЕЛ ОСРЕЩНОГО ОБОГАЩЕНИЯ УГЛЯ В СЕПАРАТОРАХ

В настоящее время крупный уголь обогащается в основном в тяжелых средах.

Наиболее распространенным типом тяжелосредных сепараторов, используемым для этой цели, являются аппараты с вертикальным элеваторным колесом. Однако, в последние годы наблюдается ухудшение качества угля, в том числе растет содержание в них смежных фракций. Это обуславливает необходимость совершенствования конструкций существующих сепараторов.

Вопросами теории, совершенствования технологии и конструкции сепараторов для обогащения крупного угля посвящены работы советских и зарубежных ученых: Ю.С.Бадеева, И.М.Верховского, Н.Н.Виноградова, И.А.Доброхотовой, В.И.Йорника, Л.С.Зарубина, Г .Д.Краснова, Г.А.Музцлева, О.Н.Тихонова, М.В.Циперовича, В.Н.Шохлна, О.Р.Берта, Е.Тромпа и др.

Однако выполненные до настоящего времени исследования не выявили полностью механизма разделения угля в тяжелосредных сепараторах. Так, в частности, не установлены закономерности разделения частиц смежных фракций, что затрудняет разработку науч-но-обосновашшх направлений повышения эффективности их разделения.

Одним из перспективных направлений решения этой задачи является совершенствование условий движения суспензии в ванне сепаратора п организация рационального воздействия вторичных циркуляционных потоков на разделяеьшй материал. Роль этих потоков до настоящего временя не выяснена, а некоторые авторы считают их действие отрицателышм.

В связи с изложенным, основными направлениями настоящей работы явились:

1. Разработка физической мололи и выполнение аналитических исследований разделения совокупности зерен в вашш тяжелосред-ного сепаратора.

2. Созда1ше стендов для изучения кинетики разделения углей о различным содержанием смежных фракций в магнетитовой суспензии под действием гравитационного поля и особенностей движения циркуляционных потоков в ванне тяжелосредного сепаратора.

3. Провсдешю аналитических и экспериментальных исследований с целью определеш!я характера воздействия вторичных циркуляционных потоков на разделение угля в тяжслосредных сепараторах.

4. Разработка направлений оптимизации движения вторичных циркуляционных потоков и способов их осуществления с целью усо-_ воршенствовшшл внутреннего устройства вшпш тяжелосредного сепаратора.

5. Проведение сравнитолыпа технологических испнта!шй сепараторов с существующим и новы?.« внутрешпш устройством ванны.

6. Создание конструкции тяжелосредного сепаратора с усовершенствованным за счет установки специального преобразователя потока суспензии внутрешовл устройством ванны.

7. Прошшлешше испытания модернизпровшшого сепаратора с усовершенствовшшым внутренним устройством вшпш, разработка рекомендаций для его серийного производства и эксплуатации в разных отраслях народного хозяйства.

. АНАЛИЗ МЕХАШЗЛА РАЗДЕЛЕШ МАТЕРИАЛА В THXFJIOCPFJIHHX СЕПАРАТОРАХ И РАЗРАБОТКА НАПРАВЛЕШС! ИНТШСИЯПШШ ПРОЦЕССА

Для разработки иаправлетШ интенсификации процесса обога-щония угля в тяжслосредных сепараторах были выполнены аналитические исследования кинетики разделения частиц под действием сил гравитационного поля и воздействия вторичных циркуляционных потоков. При этом были использованы элементы обобщенной физической модели процесса разделения, предложенной д.т.н., проф. Виноградовым H.H.

Применительно к тяжелосредночу обогащению автором диссертационной работы предложена уточненная физическая модель, учитывающая особенности движения суспензии и разделения частиц в ванне сепаратора. Согласно этой модели разделение в минеральной суспензии обусловлено движением внутренних потоков материала. В результате этого движения система, состоящая из большого числа перемешанных между собой частиц, переходит в конечное равновесное состояние с образованием по высоте ванны зон легкого и тяжелого продуктов. Медцу этими зонами расположена зона разделения.В зоне легкого продукта имеет место транспортный поток среды; в зоне разделения формируется вторичное циркуляционное течение. Направление вращения этого течения совпадает с вектором скорости транспортного потока.

Концентрация основной массы конечного продукта, например, породных частиц в зоне тяжелого продукта происходит под действием сил гравитационного поля. Дополнительное количество этих частиц выделяется в зону тяжелого продукта в результате действия вторичного циркуляционного потока.

В общем случае выход какого-либо продукта Т будет равен:

„гр

где Т - выход продукта в результате действия сил гравитационного поля;

- выход продукта под воздействием вторичного циркуляционного потока.

Согласно физической подели, предложенной автором, выделение породных частиц в зону тяжелого продукта может быть описано уравнением второго порядка исходя из баланса энергии системы:

где 2* „ - количество тяжелых фракций, находящихся в зоне разделения в данный момент времени, доли единицы; % - коэффициент сопротивления; 3. - средний диаметр частицы , м;

^р - средняя плотность тяжелых частиц, кг/м3;

К- - Объем тяжелое частиц, кг3;

,Г ^_____________________ ,.з

^ - объем ванны сепаратора, м | а -ускорение силы тяжости, м/с^ ¿у - глубина ванны разделения, м;

£ . ...... ...... .

^ - плотность разделения, кг/м3; д- - средняя конечная скорость тяжелой частицы, м/с.

Уравнение для вццелешш легкого продукта составляется по аналогичной методике и отличается от уравнения (2) содержанием и величиной плотности зерен.

После соответствующих прообразовать и упрощений уравнения (2) .получаем его решенио, которое описывает кинетику выделения тяжелого продукта в ванне тяжолосредного сепаратора:

, „

где \ - коэффициент, учитивагссий эффективность процесса раз-пр дело1аш, доли единицы; /у - содержшшо тяжелых фракций в потонувшем продукте,

Н доли едшшцн; Рт - содсржя1шо тяжелых фракций в исходном угле, доли единицы;

- содержание смежных фракций в исходном угле, доли единицы.

В первом приближении для определения величины % была предложена линейная зависимость вида:

(4)

где й] - коэффициент пропорциональности.

Результаты последующих экспериментальных и с еле до вшой подтвердили справедливость этого выражения.

Для определегая величины было использовано положение,

согласно которому скорость В1исле!шя породных частиц в зону тяжелого продукта пропорциональна их содержанию, в зоне разделения тяжелого продукта, а также относительной скорости перемещения

этих частиц. Это может быть описано дифференциальными уравнешш-ми вида:

V (5,

иг=-лт(ига;)*,

где Тг - содержание тяжелой фракции в зоне разделения, р доли единицы;

Л. - коэффициент пропорциональности , 1/м;

// 1- соответственно скорости нисходящей и восходящей составляющих вторичного циркуляционного потока, Г ь^с;

II - конечная скорость тяжелой частицы, м/с; t - время, о.

В результате решения уравнений (5,6) суммарная величина определяется уравнением, описывающим разность количества породных частиц, перемещаемых нисходящей и восходящей ветвями вторичного циркуляционного потока:

ГтЦ-ГГ'[ехр(-л%-ит0), (7) ^ прей

где § у - выход породных частиц в зоне разделения, доли единицы.

Область применения этого уравнения ограничена условием:

Итв*ил-

Анализ полученного уравнения (3) показывает, что увеличение содержания смежных фракций приводит к уменьшению выхода конечного продукта - отходов при том же их . качестве и соответственно снижению эффективности разделения. Поэтому при существующей тенденции увеличения содержания смежных фракций в углях, поступающих на обогащение, необходимо принимать специальные меры, обеспечивающие дополнительное повышение эффективности при обогащении в минеральных суспензиях.

Из уравнения (7) следует, что вторичный циркуляционный поток способствует разделению смежных фракций. Таким образом, впервые показано, что вторичный циркуляционный поток оказывает положительное влияние на результаты разделения и способствует повышению эффективности процесса. Это обусловлено тем, что при-

менительно к выделению отходов обогащения нисходящей ветвью втого потока переносится в зону тяжелого продукта большее количество породных частиц, чем восходящей ветвью в зону легкого продукта.

Результаты анализа показывают также, что при наличии одного вторичного циркуляционного потока не реализуется полностью дополнительный эффект разделения. Для повышения эффективности разделения целесообразно преобразование одного вторичного циркуляционного потока в несколько подобных потоков. Реализация этого положения может бить осуществлена при условии установки сепаратора в вшше преобразователя потока, представляющего собой вертикальную перегородку, расположенную перпендикулярно движению транспорт кого потока суспензии.

ЭКСПтШЕНТШШЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЕНИЯ УГЛЯ В.ТЯЖЕЯОСРЕЛЛШ СЕПАРАТОРЕ

Для подтверждения аналитических исследований бита выполнены эксперименты на специально созданных авторов стендах.

Кинетика выделения породных частиц ю зону тяазлого продукта под дсПстЕпем гравитационных сил изучалась па стенде, кродстав-ляощеи собой периодически действующую модель тяЕояосредного сепаратора (рис. I). По высото ванны сепаратора бшш установлены споцпалышо отсекатоли. Исходный материал загрузился в Есрхнэо часть вшвщ о помощью питателя. В качестве исходного наторкала использовались приготовленные навески утля с содерзишем смеа-ных фракций 4, 12, 20, 28%. В панно создавался восходящий поток оуспензии для поддержания постоянной плотности. По встечешш определенного прометка времени отсекатели вводились в ванну, что обеспечило возможность анализа материала в различных сонах по высоте аппарата.

Результаты экспериментальных исследований шшропс;&аровались на персональной ЭШ типа РС/АТ-286 с использованием метода наименьших квадратов.

Обработанные подобным образом данные эксперпментатышх исследований установили их адекватность результатам уравнения (3). Уровень значимости при этом составил 9Г$. ста результаты подтвердили предположение о линейной зависимости коэффициента % от

содержания смежных фракций. Экспериментальное значение Яу в уравнении (4) равно 0,15.

Рис Л. Огенд для изучения кинетики разделения материала в минеральной суспензии: 1-модель тяжелосредного сепаратора; 2-конусс фланцем; 3-отводной патрубок;

4-специальные отсекатели;

5-патрубок; 6-колоснико-, вая решетка; 7-кожух: : 8-сливной патрубок; 9-мер-| нал емкость; Ю-бак сус-' пензии: И-мешалка; 12-на-

сос; 13-напорннй бак; 14-питатель исходного материала; 15,16-регулирую-щие емкости

1>ато такяе показано, что имеет место линейная зависимость пезду выходом породных частиц в зону тяжелого продукта и содер-пашгем

й'- яг 41 л. —

1 < —

" "с е з а л а п а

Гт^* еахкя схиг*** Гт,»

Рпс. 2. Влияние содержания смеяпсс фракций на выход отходов

Для изучения возникновения вторичных циркуляционных потоков-и их воздействия на движение частиц била создана из оргстекла модель непрерывно-действующего тяжелосредного сепаратора с прозрачными стенками. Для визуализации движения потоков среды был использован метод трассеров. Для этого в модель сепаратора подавались полистироловые частицы-трассеры сферической формы плотностью, равной плотности среды. Движение частиц фиксировалось с помощью стробоскопического метода регистрации. В качестве стробоскопа применялось устройство с импульсной осветительной лампой типа УНЛ150, которая включалась 2 раза в секунду. В этот момент производилась фотосъемка положения частицы-трассера в ванне сепаратора.

Проведенные опыты подтвердили наличие вторичного циркуляционного потока в ванне сепаратора и возможности разделения его на два независимых потока за счет установки специального преобразователя.

Визуальные наблюдения показали, что при остром срезе верхней кромки преобразователя непосредственно перед ним и за ним образуются застойные зоны, препятствующие циркуляции частиц. Установка на верхней кромке специального обтекателя позволяет ликвидировать эти зоны.

Измерением скорости движения частиц-трассеров установлено, что максимальная величина скорости нисходящей ветви составляет величину, примерно равную 0,4 скорости транспортного потока, а максимальная величина скорости восходящей ветви на 2555 меньше аналогичной скорости восходящей ветви.

Для определения влияния вторичных циркуляционных потоков на результат разделения в аппарат непрерывно подавались полистироловые частицы плотностью 0±50 кг/и3 от плотной среды.

Результаты исследования действия циркуляционного потока на разделение частиц в сепараторах приведены в табл. I.

Исследования действия вторичных циркуляционных потоков на результаты разделения показали, что при установке преобразователя потока о обтекателем в верхней части уменьшается время разделения частиц на 15-20$? и повышается качество продуктов обогащения.

Это подтверждает сделанный ранее на основании аналитических исследований вывод о целесообразности создания двух вторичных циркуляционных потоков, вместо одного в существующих конструкциях тяжелосредных сепараторов.

Таблица I

Влияние вторичного циркуляционного потока на разделение частиц

Количество пре-|Необходимое вре-|Потери лепшх |Засорение тяже-образователеи ¡мя разделения ¡частиц в тя- ;лнми частицами

потока ¡одной порции,с {желом продук- легкого нродук-_; _) те .Я } та, %

32 4 7

один 30 -

один с обтекателем 26 -

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ СЕПАРАТОРА С НОВЫМ ВНУТРЕННИМ УСТРОЙСТВОМ ВАННЫ

Технологические испытания сепаратора с новым внутренним устройством ванны были выполнены в полупромышленных и промышленных условиях.

а) Полупромышленные испытания

Полупромышленные исследования осуществлялись на Жилевской ОПО& на непрерывнодействующем аппарате, моделирующем конструкцию промышленных сепараторов. В качестве исходного сырья использовали угли ряда месторождений различной обогатимости.

Целью первой сепии опытов являлось определение оптимального положения преобразователя потока по длине вашт сепаратора.

В процессе проведения исследований преобразователь потока устанавливался на расстоянии в интервале 0,2-0,8 длины вашш от загрузочного устройства с шагом 0,1.

Результаты опытов показали, что наилучше показатели эффективности обогащения материала достигаются при установке преобразователя потока в средней части ванны, то есть на расстоянии 0,5 длины ванны от загрузочного устройства. Одновременно в этой серии опытов било изучено влияние числа преобразователей потока на результаты обогащения. Выполненные опыты позволили установить, что увеличение числа преобразователей потока более одного приводит к уменьшению скорости транспортного потока и снижешго производительности сепарзтора.

Во второй серии опытов было изучено влияние содержания смежных фракций в исходном угле на показатели обогащения в сепараторе стандартного типа и модернизированного сепаратора с преобразователем потока. Содержание смежных фракций менялось в пределах 2-16$.

Зависимость показателя эффективности от содержания смежных фракций приведена на рис. 3. Как видаю из приведенных результатов, в сепараторе с новым внутренним устройством ванны увеличение содержания смежных фракций в меньшей степени снижает эффективность обогащения, чем в сепараторе с ванной стандартной конструкции. Установлено, что этот эффект наиболее существенен при содержании смежных фракций свыше £#. Подобное содержание фракций характерно для значительной части углей, поступающих на обогащение, а также для углей предусмотренных к обогащению на вновь проектируемых 05. •

X

§

4 а

I а I и

5 л

I Я

2 * I I в П Л №

Ырлшна снишш р/хицьй. , Гт, %

Рис. 3. Эффективность обогащения углей с различным содержанием смежных фракции: 1-сепаратор с преобразователем потока: 2-сепа-ратор стандартной конструкции

В третьей серии опытов была определена производительность при заданной эффективности процесса для сравниваемых типов оепа-раторов. Результаты этой серии представлены на рис. 4.

Было показано, что установка преобразователя потока позволяет повысить производительность сепаратора на 15-25$.

Результаты аналитических, лабораторных и полупромышленных испытаний были использованы для разработки сепаратора с усовер-

г/

4,

ь. >

шенствованним внутренним устройством ваннн. Принцшшапыгая схема конструкгхий этого сепаратора, защищенная авторским свидетельством, приведена на рис. 5.

_ Пр^еАнпгмтст* ,

Тис. 4. Зависимость между показателем э'Местявности и производительностью: 1-сенаратор с преобразователем потока; 2-сепаратор стандартной конструкции

Рис. 5. Пришшпиальная схема сепаратора с преобразователем потока (а.с. Л 1613164): 1-элеваторное колесо; 2-привод элеваторного колеса; З-вапна; 4-випуысное устройство: 5-переливной порог; б-преобразователь потока; 7-труоопропод восходящего потока; Я-приегзппс исходного материала; 9-карман транспортного потока; 10-опортгс катил; П-рама

б) Промышленные испытания

Сравнительные промышленные испытания сепаратора с преобразователем потока и сепаратора о ванной стандартной конструкции типа СКВП32 были проведет на Оф разреза "Черниговский" концерна "Кузбассразрезуголь". С этой целью один из двух параллельно работающих сепараторов был переоборудован установкой преобразователя потока. Это обеспечило получение достоверных сравнительных показателей при обогащении одинакового исходного угля в сепараторах о различным внутренним устройством ванны. Результаты промышленных испытаний приведены в табл. 2.

Таблица 2

Результаты испытаний сепаратора СКВП32

{'Серийный ¡Модернизиро-1 Разница »сепаратор «ванный сепа-!в пока-{без преоо- ратор с пре-|зателях, .разователя образовате- { А ¡потока |лем потока } **

сепаратора

работы СКВП32

Производительность, т/ч

Показатель Ер, кг/м3

Засорение концентрата, %

Потери концентрата, %

Суспензия:

плотность, кг/м3

объем подаваемой оуспензии, мз/ч

450-500 450-500 -

35 30 -5

1.3 1,0 -0,3

0,5 0,3 -0,2

1740 1740 Г-

360 360

Приведенные результаты свидетельствуют, что в сепараторе с преобразователем потока были улучшены показатели разделения за счет снижения потерь частиц легких фракций в отходах обогащения и уменьшения засорения концентрата частицами тяжелых фракций.

Промышленные испытания подтвердили основные выводы аналитических исследований и данные экспериментальных и полупромышленных испытаний.

Утвержденный главным инженером разреза экономический эффект при применении модернизированного автором сепаратора преобразователем потока на ОФ разреза "Черш1говский" составил Й2,6 тыс. руб.

На основании выполненных исследований автором разработано и утверждено Минуглепромом СССР техническое задание на опытный образец тяжелосредного сепаратора нового поколения 01X12. Изготовление и начало испытания этого сепаратора намечено на 17 кв. 1991 г.

Сепаратор СГК12 явится головным в параметрическом ряду новых тяжелосредних аппаратов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ современного состояния техники и технологии процесса обогащения в тяжелосредных сепараторах показал, что в настоящее время на 0& о шахт и разрезов поступают угли о повышенным содержанием смежных фракций.

Это обуславливает снижение качеотва продуктов разделения. Поэтому проведение исследований о целью интенсификации процесса обогащения крупных клаосов угля в минеральных оуспензиях представляет ообой актуальную задачу.

2. Для научного обоснования направления интенсификации обогащения утлой в тяжелосредных оепараторах автором разработаны физическая и математическая модели процесса разделения частиц

в ванне оепаратора. Для математического описания процесса разделения использованы дифференциальные уравнения первого и второго порядков. В решениях этих уравнений учтено влияние частиц смежных фракций и вторичных циркуляционных потоков на эффективность процесса разделения.

Анализ физической и математической моделей показал:

• изменение выхода конечного продукта, например, отходов во времени зависит линейно от содержания омежных фракций в исходном угле) о увеличением содержания омежных фракций выход ко- > ночного продукта уменьшается;

• вторичный циркуляционный поток способствует повшению эффективности обогащения угля за счет более точного разделения омежных фракций)

- перспективно преобразовать один вторичный циркуляционный поток в ванне сепаратора в два подобных потока.

3. Для проведения экспериментальных исс*едований были использованы специальные стедды и методики изучения працеосов.

Данные опытов были обработаны с пшощью персональной ЭВМ типа I ЕМ РС АТ-286 и подтвердили выводы аналитических выкладок. В результате проведенных экспериментов было установлено»

-наибольшая эффективность обогащения достигается при изменения внутреннего устройства ванны путем установки в ее оредней части преобразователя потока}

- преобразователь потока способствует формированию двух вторичных циркуляционных течений, максимальная скорость иисходящей ветви каждого из этих потоков составляет величину пример« но равную 0,4 скорости транспортного потока, а максимальная скорость восходящей ветви меньше на 25% аналогичной скорости ниохо-дящей ветви. Время пребывания смежных зерен в ванне с преобразователем потока на 15-20$ меньше, чем в конструкции ванны стандартного сепаратора.

4. Полупромышленные испытания тяжелосродного сепаратора показали, что в тяжелосредном сепараторе о преобразователем потока величина показателя эффективности Ер в меньшей отепени зависит от содержания смегных фракций, чем в сепараторах стандартной конструкции.

5. В соответствии о результатами исследований разработана конструкция тяжелоередного сепаратора СТК12 о новым внутренним устройством ванны, в которой расположен преобразователь потока, выполненный в виде вертикальной перегородки, установленной перпендикулярно транспортному потоку суспензии, и разделяющий ванну на две части. На конструкцию сепаратора получено авторское свидетельство & 1613164.

6. Результаты промышленных технологических испытаний работы сепаратора СКВП32 на ОФ разреза "Нерниговский" концерна "Куз-бассразрезуголь" подтвердили выводы аналитических, экспериментальных и полупромышленных исследований. При обогащении угля в сепараторе о новым внутренним устройством ванны достигнуто снижение потерь концентратных фракций с отходами на 0,2$ (або),

уменьшено засорение породными фракциями концентрата на 0,3$(абс) по сравнению о сепаратором без преобразователя потока.

7. Ожидаемый экономический эффект от внедрения тлжелосред-ного сепаратора о новым внутренним устройством ванны составляет 82,6 тыс. руб.

8. Рекомендации, полученные на основании проведенных исследований, были использованы при разработке технического задания на создание опытного образца сепаратора нового поколегая CTKI2.

Техническое задание на разработку сепаратора CTKI2 утверждено Минуглепромом СССР в мае 1990 г.

В 1У кв. 1991 г. будет изготовлен опытный образец сепаратора и начато его промышленное испытание.

(публикованные работы по теме диссертации

1. Исследование и создание новых тяжелосредных сепараторов высокой единичной мощности / И.А.Доброхотова, Л.С.Зарубин,

B.ВДЬсса^льцевич // Обогащение и брикетирование угля. - М.: ЦНИЭИуголь, 1983. - * 4. - С. 4-5.

2. Влияние обогатимости угля и режимов тяжелосредной сепарации на эффективность процесса разделения / В.В.Михальцевич // Тезисы докл. Всесоюз. научн.-техн. конференции "Создание методов я средств, снижавших потери горючей массы с отходами углеобогащения.- 19-23 апр. 1988. - М.: ИОТТ, 1988. - С. I06-II2.

3. Михальцевич В.В. Изучение механизма воздействия внутреннего циркуляционного потока в кап алы шх сепараторах на разделение материат по плотности // Перспективные направления научных исследований по развитию обогащения углей: Сб. научи. тр. / ИОТТ. - Люберцы, 1990. - С. 39-45.

4. Виноградов H.H., Волков Л.А., Михальцевич В.В. Особенности кинетики разделения крупного угля в магнетитовой суспензии // Перспективные направления научшсс исследований по развитию обогащения углей: Сб. нпучп. тр. / ИОТТ. - Люберцы, 1990. -

C. 45-53.

5. A.c. й I6I3I64 В 03 В 5/42. Тяхелосредшй сепаратор / H.H.Виноградов, В.А.Кпиареевский, В.В.Михальцевпч, Н.Л.Доброхотова, Л .А .Бочаров, В.Н.Жортпс; ИОТГ. - 1990. - Б.И. Jf 46.