автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.08, диссертация на тему:Исследование и разработка способа повышения эффективности обогащения угольных шламов

РГ6 од

¡. i: ,'..Министерство топлива и энергетики Российской Федерации

КОМПЛЕКСНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

И ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ ИНСТИТУТ ОБОГАЩЕНИЯ ТВЕРДЫХ ГОРЮЧИХ ИСКОПАЕМЫХ

«ИОТТ»

На правах рукописи

ШАЩАНОВА МАЙРА БАЛИЕВНА

УДК 622.76

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБОГАЩЕНИЯ УГОЛЬНЫХ ШЛАМОВ

Специальность 05.15.08 «Обогащение полезных ископаемых»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Люберцы — 1993 г.

Работа выполнена в Комплексном научно-исследовательском и проектно-конструкторском институте обогащения твердых горючих ископаемых (ИОТТ) Минтопэнерго России.

Научный руководитель канд. техн. наук, с. н. с. Корсак Л. Л.

Официальные оппоненты:

д-р техн. наук, профессор Бочков 10. Н. канд. техн. наук, доцент Рубан В. А.

Ведущее предприятие — ПО «Карагандауголь»

Защита диссертации состоится1993 г. в 10 часов на заседании специализированного Совета К-135.01.01 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Институте обогащения твердых горючих ископаемых (ИОТТ) по адресу:

140004, г. Люберцы-4, Московской обл., пос. ВУГЙ, ИОТТ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять ученому секретарю Совета.

Автореферат разослан го. /у 1993 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, канд. техн. наук

В. А. Острый

ОГЙАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА рАБ0ТЬ<

Актуальность темы. Одним из важных направлений научно-технического прогресса является повышение полноты н комплексности ис~ пользования угля, в области обогащения угля основной задаче?. является снижение потерь органической наосы с отхоччцк угдеооогвяе-ЙКЛ.

О ростом мехакизацак угледобычи, вовлечение« я пергряботкт-угольных плаотов о кенее благоптчтвш»'« по ?елс~

гвнир « зсдькосл», отмсчаегоя сикггаге качества добываемых углей п »швч'члкз з технологических схемах углеобогатительных фабрик тонкоизмельченннх угольных шяаиов. В настоящее вреыя в рядовых углях, поступавших на обогащение, содержится до 20? планов круп -яостьо менее 1,0 мм» в результате прохождения углея по схеме количество шлемов возрастает. Кроне того, на многих обогатительных фабриках угольные шдамы является циркулирующей нагрузкой обогати -тельных аппаратов, что свидетельствует о иеоовераеистве схем обогащения.

В связи с этнк актуально" задачей является разработка рациональных схем и ренинов переработки угодышх аиано*. позво.гясщих исключить измельчение их и сократить потери горючей ыаосв о отходами обога«ення0

Перспективным направление» в решении поставленной задачи яв-ляегоя создание нет од яки оценки угольных шлаиок и о качественной характерце?икв и рзэработкв способа повышения эффективности флота ца« за счет выведения алана в аеркисюм ооотоянки из технологических схем. Для решения поставленной ваявчк ясобхоанчо провеоти оовциальане иовледоиаиия качественной характерно г икй угольных аланов .

Работе мзогшеио з соответствия о тенагичеоким аланом ИЙОКР ИОТТ: тема 1303914000 "Внедрить рациональную технологию обработка аламоз флотационной крупности я? ЦОЗ "Сел«довская'Ч1?8'*гХ 2виа В» 1306246000 "Иаследозайяе технология обработки шламов с цеяыа стечения нагрузки из флотацио- (¿905 р.), гене » 1303?32000 :,Вааар?геь рациоиавьв/в охвиу обработки адаиов флогвцаоакой круп -ногтя на ЦОЭ "Углегорская" (1984-1905 г.г.), , •'

Цель работы. Разработка автодшги оценка и забора рацион эль -цой ¡технологии обогащения и способа подготовки угольных планов ао гранулометрическому составу для повышения вффективности обогаще ~ вив 88 счет более полного извлечения горючей наосы и снижения потерь угля с отходами.

Основная иаея работы заключается в классификации уголышх алаиов по основами характеристикам гранулометрического оостава в совганнн метоавкк оценки в выбора рациональной технологи! обогоне я« я угольных планов.

Меты кооле<ования. В основу выполненных исоле«ован«в положены современные методы планирования экспериментов и математического моделирования процесоов, лабораторные и промышленные вксве-рименты классификации и флотации угольных вламов, технические анализ состава углей; гранулометрический, фракционный, петрографический аналивы угле»; флотационное фракционирование, микрофотография, мето* трассера. Расчеты пронввохилноь на ЭВМ И 1256, ЭВК ЕО 1035, ЭВМ "Электроника" с нсвольвоваииек станмртных к ose» цивлько разработанных пакетов волорогракм.

Научная новизна. Установлена совокупность характеристик гра-иулонетричесиого состава, которые с »остаточной точностьо oopeie-ляст вовмояяость классификации угольных влвков. Ра я работа на мето-|ика оценки «лаков к выбора рациональное технологии обогавевви на основе вачсственвоа характеристики угольных вламов, Раврабо-тен с вое об класс ифииацх* угольных маков, иовводтовк* осуиествить выхелеине маловодьвих крувнозервкстых чаетвц «а счет вевольвова-яке цевтробекной силы.

Обоснованность и хостоверность выво&ов в основных воловеивё обесвечеиа современными мегохвин аналитических н вковгрпментоль-вых иселеловаввв, Катекатвческве uoteJcc строывсь с вевольвовавв» ек вхеи в метояов алгоритмического вкспериневта, обработка siatse-рвмевтельных ханвык вровохилвсь со «етохвке вктнввого влаввровв-ввя вксверкмевта Рехтва^кера. Ахекватвость uoteieß оценивалась прк 95 Свои уровне зиачнкоств во критерию îauepa. Результаты spoceteBuux иссдемваккв положены в основу разработанной метоле-rb оценки в выбора рациональное технологии обогадгввя в способа классвфвквцхй угольных злаков.

Научное акачекяс оаботи ваклвчвется б:

- pas работке кавравтеквВ внтеневфвкацив процессе флота цик

se счет со!готовкв угольных аламов во гранулометрическому составу;

- е выборе рацконалкВоЕ технологив с Бопольговаикем равробо-«еввоЕ ыетокикв оценки качественной хсрактерксткхв угольных sie -ков»

Практическая ценность. Яввработвнв кстохика оцепив слаков к ввборв рационально« технологии обогаценвк угольках кланов, На рвз-

работаннуп технологию подучено авторское свидетельство » \У\Г25Ъ. По результата« прсшгденных исследований разработай иозый сзосоо классификация угольных ¡планов, на который получено авторское сгя-детельство » 15'!?591,

Реализация результатов pador». Результат асслегозаяаа ::о -по.1ьзойа:га ap:i pi ррЗотке и ваепргаяи яо&о! гехнологгл обогадеияя угол&анх 'злзчой ни Ц01' "Углегорская" ПО "Доиецкутк^гз^амм»* я ЦОФ "Карагандинская" ГШ "Кчр^га.иа/очтъ'Ч ¿каноиа-

чес:::;Г. «ЭДокт г>? zm¿í*!*i4 ЦОЗ Углегорска я" составил 60,6 тыс. руб. îî 93,9 тыс.руб. на Ц05 "Карагандинская" (цепы января I9PI г,). Способ классификации угольных шламов з центробежном аппарате аро-"иел полупромышленные испытания на OÍIOS "Киле век an". Основные положения, вынесенные автором на защиту: ~ определяющий!! признаками для оценки гранулометрического состава является; средний размер частиц, распределение частиц по крупности, зольность исходного продукта;

- разработки па основе иатзматачееких уодглзй клосоа5азацяи угольных вламоз по гузнуломзгрическому составу;

« еловое! цззгроийляоД ютоосэ^яаиия угольны;: :? хамов;

- яетоздкз u.'.emci 4заноз " выбора рациональной тзхнологтд обогащения угоших ««шов,

Апроо'аци'! p-júorj. оз:шаоз содерязиае а итдедудиз яо so.se-ння докладывались л oScyaiDStios '¡а эгрзелвянх г.зучно-гзхл-.пезких конференциях ученых я сяйциалясгоз !ЮТГ (г.ЛаЗарцы, 1984-

1985, 1983, Í99I г,г.), на сейнерах лаборатории физ.ико-химичео-ких аезродов обогащения ИОТТ (1985^198? г,г,, í??2 г,), аз masДании оекпий »151Г0ГО совет я Ж>Т'Г (Е5Г2 Г»),

Пубяйкащге. По лгерлалам аисоаргационной работа ояубликоза-но & .siaïUrt, подучено 2 авторских свидетельства на изобретения, вняущеко 2 научных отчета*•

Объем работы» Диеоэргациошт* работа зоогозг аз таенеаяя, че?нрех глап я аыяодоа, зодеряит./бз дор&пчц чззяаозпвчого Tssaïa, . 31 рисунок "", 22 ?аЗлт, ояиоок дмзраяуры из Т05 ягшаамшиЛ я 4' щтдохззаД, вшдагчях акты анздрегля, ио пар акая, а раочати эхо-яонйчоокого з.Нек.т-а, : .."".'."'' 1

СОСТОШИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ Особенности современного развития углеобогащения является стремление к повышенно эффективности технологических процессов

ори одновременной их интенсификация. В нестоящее время наиболее актуальной становится проблема обогаиения мелких классов угля. Ама**» технологических схем отечественных я зарубежных обогатительных фабрик показал, что рас вроет раненным способом обогавеняя угольных адамов является Флотация.

Проведенный анализ Фактических пока ев теле й флотационных отделе* *а ПО "Карагандауголь" я ПО "Донецкуглеобоганевне" показал, что содержание класса менее 0,5 ми в витания флотации увеличивается в 2,4 и ч,Э pasa относительно содержания ях в рядовом угле соответственно во бассейнам. Циркуляция яламоав схемах искусственно завымет количество потока, поступающего на флотацию, что приводит к ухуление технологических показателей, потере горочей мао-сы о отходамя.

Флотационное обогащение угольных «лаков становится возможным «осле принятая специальных мер. Одним вв методов является исключение содержания класса Солее 0,5 мм в исходном питании {нотация. Наличие во флотируемом ядаме частиц крупнее 0.5 мк уменыает выход концентрата, увеличивает время флотация я расход реагентов. Поэтому подготовка аланов по крупности, изыскание способов и вивер« то» so предварительному выведение крупных частиц ив процесса явдяетоя весьма важным вопросом, епособствуввим нктеневфякация вроцесоа флотации.

Опыт работ» $врубечкых обогатительных фабрик показывает, что схемы обогащения влахов, гхлсчасаяе различные операции вредваря -тельной в промежуточной классификация, вибяраотсч исходя из зольности, гранулометркчесхого состава в качствя вромвродуктовых фракций.

Вопросам обогаеепяя угольных в да ко» а ветодов совертенство-ваЕвя технология посвадено нноксство работ отечественных я зарубежных авторов: Емельянова Я.С., Fcprepa Г.С., Kotkiko А.М., Рубана 9.А., Шпольского й.Я., Острого S.A., Трескова Е.Г., Корсак Jt,Д., Зеота Т.В., Асодакв Л.Е. г других. Однако, г »тих работах недостаточно вн««аис»5 уделено мвквво качествееЕОС характеристик угольных шлемов па выбор схеи масскфкксцвв в обогеЕеввя.

3 последнее врекя э cb*sb о аврохто врякенекгек ствтяствчес-вях кетоюв нссдедоиескз стало воявожвка рехвть $сцчч янтеЕсв?ш-соцгв сроцессос обогелскся угодькых глвков г зоенсекостя от ях качественной характеркстЕКв.

3 ссягн в Ездояспяки сформированы оссоЕнке кссравлеквя тс-

следований:

- изучение гранулометрических характеристик угольных планов различных обогатительных фабрик;

- выявление значимых признаков, определягщих гранулометрический состав;

- определение однородных по гранулометрической? составу угольных шлемов с точки зрения технологии подготовки к вроцеооу флотации и их группировка по основным признака«;

- разработка методики оценки н зыЗйра рациональной технология обогащения угольных планов;

- разработка способа повышения эффективности полготовки оламов н обогащение;

- использование результатов исследований,

исследование и определение наиболее информативных характеристик гранулометрического состава угольных

зланой

Исходя нз доставленной задачи были проведены исследования гранулометрической характеристики угольных иламов: произведены сралкекия средних дяамегроа, харакгерязувзих гранулометрический состав угля. По известным метода« были рассчитаны значения средних диааетров частиц угольных шлаков 42 углеобогатительных фабрик. средние диаметры определялись во суммарной кривой, построенной по опытным данным; со средневзвешенному значение; по зря-мой, построенной а логарифмической системе координат; по прямой, построенной по уравнении Розина-Рвимлера. Сравнительный алаляэ вокаавл, что наиболее близкими к опытным данным является средние диаметры, рассчитанные ао ураэнеиитз роз ина- Ра талера: 70 % наблюдений не отвергает гипотезу о равенстве средних ао -крнтерио, поэтому ври обработке данных в дальнейших исследованиях нами используема средний аианетр зерна, рассчитанный по уразнета ро-»ина-Раимлера«

Для определения наиболее информативных признаков грзиуло-метретеокого состава нами коаользоааны денные гранулометрических хараетериоуик угольких шлаков 50 обогатительных фабрик. В результате принята исходная выборка, содержащая 50 набдоаепий, для: 5.4 на.13ого из которых оаранехеаи: содержание ¡сяаоеов ( у %") круп-воо*ъв более 0,5 мм, 0,2-0.5 ми, 0,1-0,2 ма, 0,05-0,1 мм, менее 0,05им; зольность каждого класса (Л* £); зольность исходного

д

материала («/миг. й); средний диаметр частиц (оСср, мм); распределение по классам крупности ( vf, град.).

"ля качественного анализа такого массива данных были применены корреляционный, факторный и дискриминантный анализы. Расчеты проводились на ЭВМ ЕС 1035 с использованием пакета научных программ. Анализ корреляционной матрицы показывает, что исходные признаки су-вест венно коррелирует мечеду собой, значительное число парных коэффициентов. корреляции превыявег Zxp, корреляция мехду исходными признаками означает их избыточность. Следовательно, возникает ведена «амены исходных взаимосвязанных признаков на некоторус совокупность некоррелированных параметров, которая должна всп информацию об квменчивоотв изучаемого процесса сохранив без искажения.

Для снижения размерности исходного пространства нами применен метод определения глввных обяих факторов. Число обцих Факторов "П" е число исходных признаков "С " связаны условием

t+m < (l-nt)г

которое вытекает яз проверки гипотезы о числе обиих некоррелированных факторов к указывает на суиествование восьми обеих факторов, почти волкостьо объяснявших корреляциониуо катрицу. Яве учтенных факторе ксчерпываот <58,2 % обобаенной дисперсии.

В координатах двух первых обяях {акторов /у й Ft построены линейные комбинации всех исходных признаков (рисЛ).

рис.1. Взаимное распояожеиие «сходных признаков

Важность признака тел значимее, чей дальше он находятся ог начала координат. Из рис.1 вино, что наиболее значимыми характеристиками гранулометрического состава являйте я зольность исходного продукта средний диаметр зерна (е&р), распределение по классам крупности (Ж).

ОАССИШСАЦИЯ УГОЛЬНЫХ ЕЛАМОВ ПО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОМУ СОСТАВУ

В задачу исследований входило выделение угольных шлаыов, однородных с точки зрения технологии подготовки их по гранулометрическому составу к процессу флотации.

С целью изучения структуры исходного множества наблюдений н их взаимного расположения применен факторный анализ, в плоскость двух первых общих факторов спроецированы исходные наблюдения. Визуальный анализ проекции показал наличие неоднородности, выражающейся в существований отдельных' сгукений точек. Исследуемая совокупность разбивается в пространстве двух первых общих факторов на три группы.

В таблице X приведена характеристика основных признаков гранулометрического состава по группам.

Таблица I

Классификация угольных шламов по гранулометрическому составу

; Признаки

Группа -Зольность исход-¡Распределение аа | Средний ¡него ародукга, |крупнооти, } диаметр,

____.___х % _ __ _ ____ыкм -

~ ~ ~1 <30~ ~ 2&Г70 ~ ~ . 1Р-?б5~ ~

2 30-50 26-36 18-84

3 >50 <28 <£18

.. Первая группа'Объединяет пробы» имеющие исходную зольность до 30 В нее входят шлемы( имеющие большое количество малозоль^ них частиц круяноогь» более 0,2 мм» Во вторую группу воали угольные аламы, исходная зольность которых колеблетоя от 30 до 50 % , а зольность по классам равномерна и выше 10,5 В третью группу входят угольные шла на о высокий содержанием тонкоднсперсяых час-,

тиц и исходной вольностью более 50

Лля классификации исходной выборки наблюдений применен дискрк-Иивактный анализ. В аппарате дискримииантного анализа вычисляется линейные дискрииинантные Функции, которые служат указателем для классификации наблюдений в одну из нескольких групп и имеют вид:

¿, г - 1.19735% - ШЩР* • /,16629 - ¿,99&33Ра. - 7,38091

1,ЦШР< -1.1500?

где Р<,Рг - координаты наблюдеиия в пространстве двух первых главных факторов.

В аппарате дискриминантного анализа проводится своеобразный контроль "правильности" классификации: каждое наблюдение рассматривается как тскукее наблюдение а для него рассчитывается значения функций ¿(,¿¡ ,¿¡1 в* которых выбирается навбольвее, а также соответствующий номер группы. Далее рассчитывается вероятность принадлежности гаипого ваблюденая к выбранной группе.

Каждая группа предполагает свою технологию подготовки пульпы перед флотацией. Для первой группы рекомендуется технология подготовке пульпы, включающая операцию выделения крупных недовольных частиц перед флотацией. Лая кланов второй группы рекоаендуетоя схема флотации бег предварительной классификацив, Для иламов третьей группы рекомендуется схема флотации с предварительным обезкшш-пкем продуете,

1ля паждой группы построены линейные мкогофактеркаа уравкекгя регресоий, где в качестве переменных вгяти технологические показателя: зольность концентрата выход копцектрате '(¿х-г), из-влечсЕбе горючей иасси в концентрат

Таблица 2

Уравнения регрессии к вх оценке

I? Т !К08ффйЦЕ-!Стапдар?-

группы! Уравнения регрессии !ент ико- !ная оаибка

! 1жестЕе5- ¡оценке

| !поД кор- } ^ _________ ____

1511111111113111-11111111111511

*в.0$зЛйООбМ * 6? 0,59 1,20

Продолжение табл. 2

I 1__________2 _________1. бк-т --О,1!2А*л,7 >■ 0,15$0.05 -о,< + ОЛЛ%$-о.<~ з ! 4

-0,78 M-j.es * 0,02-'У * /00,5 о.зг 3,2

Ьг.Н = '0,19Л*0,$ +0,03&>,05-м > 0,03di.es--м-

- »¿зЛ*«,- * * 401 л 0,^3 '5.2

Л'к-т - МЭЛм ~ о, 7 $0.01-0.1 * О.иЛ'о.ос-з,! -

- 0,азЛ%.ог . 0,48Л/ * 37,В 0,98 1,1

¿Гк-Т = - 0,05^0.5 - 0,ее $о.о5*о.1 - омМ.ое-о.1 -

п • - ОМА^о.оз ■> ОМЛ/ + 101,8 * ОЛ9$о.ог-о.1 - 0,15Асо.<*-а,1* 0,8 1 14,2

* 0,9йЛ * 77,6 - 0.05jJt.tr 0,92 о,7

-А'н-т --ОМАЛо.з >■ ОМ^МЯ-ЭЛ-0,05Л*а$-м-

- 215 С(ср 0,55Л/ - 0.34 0,82

Ух-Г = 0,66А%.3 - ОЛВХам-ол + ОЛЛ^-м*

а Ш С(ор --1 -dr.fi = -,4а,^ - 0.2.18о,о?-о,1 О.иА'е.щг-м * 0,32 6,2

* £75,5 г/ер. - * 91 Я 0,79 9,5

Ила оирзгедеюм гочнооти полученных уравнений сопоставлены э ко а» рянеиг а л ».чае д рзочзгиив значение «зхйологдчгокзх зэказатс-лей флотации, проб,не относящихся к исследуемой совокупности. Относительная ошибка прогноза составила 1,9-5,4 % и указывает иэ зчекзеткосгь яолучешшх уравнений и возможность т ж>во*ьзовэняя прп йсояедовтшягс утымх алаиов о цельс определения технологии эбогавдляя. ..

РАЗРАБОТКА Ш'ОДШИ ОЦЕНКИ УГОЛЬНЫХ ТОМОВ

ПО КАЧЕСТВЕННОЙ ХАРАКТЕРИСТИКЕ И ВЫБОР .. ............

; . . - , РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ОБОГАЩЕНИЯ Г'

Разработанная нами классификация уголышх шламов позволяет ; аа основе гранулометрической характеристики определить технологию подготовки пульпы перед флотацией по крупности: извлечение

тушшх ма «зольных или удаление гонких илистых частиц. Но угольные яла мы различается не только по крупности, а и по исходной зольности, по зольности определенных классов и по плотности. Поэтому при выборе рациональной технологии обогащения угольных шлаков необходимо учитывать компдекс различных свойств, характеризу-оцих оламы как объект переработки.

Нами предлагается графический метод оценки угольных планов по качественной характеристике с цель» определения наиболее рациона ль ноя схемы обогащения, обеспечивавшей максимальное извлечение горочей массы.

Для этого поокзволится расчет содержания горочей массы в извлечения по классам хрупкости я фракций- по данным ситового, фракционного анализов и ¡»дотационного фракционирования. Построение номограммы осуществляется в четырех квадрантах, сопряженных между собой (рис.2).

Ряс.2. Номограмма определения рвционачьноД технологии

В первом квадранте изображаются характеристики крупности по данным ситового анализа и кривые фракционного анализа. .

Во втором квадранте строятся зависимости по

денным ситового, фракционного и флотационного фракционирования, гае - ^ ~ степень концентрации, которая показывает,

во сколько раз возросло содержание горстей массы в полученном продукте относительно исходного.

В третьем квадранте строится уравнение 2£г.м = . Под-

ставляя значения выхода от О до 100, получаем семейство прямых, пересехвтшхея в начале координат.

В четвертом квадранте строятся зависимости Л - ^

Для определения рациональной технологии задаемся значением зольности продукта, находим степень концентрации К . Проводим вертикаль по П квадранте при определенном значении К до пересечения с гремя кривыми. Каждая точка пересечения дает соответственные значения выходов на оси £У . Проводя горизонталь в I квадрант из точек пересечения с кривыми гранулометрического или фракционного составов, находим оптимальную крупность или плотность разделения.

Тля определения извлечения горпчей массы в продукт опускаем вертикаль из П квадранта в Я до пересечения с прямой, исходящей из начала координат и соотзетствутей полученному значение выхода. Горизонталь, проведенная через точку пересечения, отсекает на оси 2"£гм значение извлечения горочей массы в продукт. Тот процесс, при котором получено максимальное извлечение горочей массы в продукт, является более эффективным. Лля принятия окончательного ре-аення по выбору рациональной технологии необходим сравнительный экономический расчет,

РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПОВЫШЕНИЯ ЗМЕЯТ Ш ОСТ и

полготовки планов к обогаееяго

Предложенная нзяп классификация уголышх ыамов позволит выбрать техяологлв подготовки иламов по крупности перед флотацией, Рояьтинстео из исследованных угольных алаиов %) предполагает технология выведения налозольннх угольных частиц перед обо-гоиенпен, Позтоиу перспективным направлением в реоекни этого вопросе является разработка способов к аппаратов по предварительному выведению крупных иалозольных частиц из технологических схем.

Наиболее элективный для разделения угольных планов по крупности считается аппараты, принцип действия которых основан ка яс*

пользовании центробежной силы.

Изучении .теории и практики разделения по крупности в центробежном поле посвящено большое количество работ отечественных и зарубежных авторов: Акопова М.Г., Бочкова D.H., Виноградова H.H., Канторовича 3,Б., Классена В.И., Корсак Л.Л., Лопатина А.Г., Непомнящего Е.а., Поварова а.И., Шохина В.Н., Висмана И., Линга А., Pao Т. и других.

Однако, в проведенных исследованиях основное внимание уделено скорости двияения и разделения мельчайших частиц и недостаточно полно изучен механизм выделения ыалозольных угольных крупных частиц,

Изучение этого вопроса позволило предложить способ разделения угольных щламов в центробежкой поле (a.о. I54959I), осуществляемого в аппарате, который состоит из цилиндроконического корпуса (2), входного патрубка (I), донного отверстия со сменными диафрагмами (3) для выгрузки крупных зерен, водослива (.ц) для выгрузки мелких частиц, импеллера (5) п привода импеллера (б) (рис.Э).

По этому способу разделение осуществляется в топкой слое ría свободной поверхности жидкости, которая при врацении импеллера под действием центробекной сили и силы тяжести имеет форму параболоида. При этом отношение ускорения центробежной силы к ускорении силы тяжести приближается к единице. В этом случае равнодействую-яая двух сил в любой точке параболоида направлено первендакуакряо к его поверхности н внталктеясвдя сила, равная несу объела вытесненной жидкости, совдает условия невесомости для крупных уголышх частиц, которые опусквясь вниз увлекайся воздушным потоком в донное отверстие. Частицы той же крупности, но большей плотности под влиянием центробежной силы прижимаются к стенкам цилиндра и концентрируются на ней. Вращаясь вдоль стенок эти частицы попадают в боковое отверстие и выгружаются, Самые тонкие частицы движутся я кавере также как и жидкость, распределяясь между продуктами з том же соотношении, что р. нидкостъ,

Лля актива особенностей гилродинамнческой структуры потока жидкости в аппарате били исвользсепкк йЯЕестнно фориулм озрелеяс-Kün основных характеристик взвеееиесувегс враяаювегоея потока, В пеаулт.тате теоретических представлений о гидродикекпке лззесенесу-адго петого предлагается определение чиаметра граничного зерна -факт оря опт ш'аяь пост п процесса:

--г ¡2 - об1-:чпея зроюнгозргельвс-сп-. ся3/с:

¿i среды, Ji »G,CíH*ü/m2;

9т 'плотность частицы и жидкости, г/см3;

¡C - радиус цилиндрической ^.сстя аппарата, си; »а - в??чув збккой ягссг--, сп: и/ ~ угасла я окорссп- врзцтя »яркости, Jee - Asy.ua ауг» осевого üotowj, см. . Tápcten««: (l) явлрмся прябя^синш», однако достаточно учг-:ы1Чг.1 ос ноя икс. конструктивные глскеиты, aexaüt!?!' разделения я качественную характеристику обрабатываемого материала.

'лч проверки теоретических представлений били проведены лв» бораторане йоодеаоввипя способа классификация угольннх ахвмов,

г

CI)

, СИ

1АБ0°АТ0гаЬ!Е И ПОДУШШЛШЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СПОСОБА НЛАССтШЦШ УГОЛЬНЫХ КЛАНОВ

осуществляемого в центробежно-классификационной камере на экспериментальном стенде. На основании анализа априорных данных определены факторы, статистически значимо влияющие на процесс разделения: высота порога в породном отсеке (X*), скорость вращения импеллера (Хг), глубина погружения импеллера (х.?), диаметры донного (Х^) и породного ( я*) отверстий. Эксперименты проводились по известной методике активного планирования эксперимента по плану Рехтшафнера. В результате обработки экспериментальных данных получены уравнения регрессии для оценки выхода продукта в донное отверстие У1 и оценки производительности аппарата по исходной пульпе Уе :

те - - тхз - тх*

- * №Х! - 34Х,Хз * + (2)

+ 20 АЖз + 73 X зХ«

У¿-10^990 +55Х, - ЗбХг +№ХаЧ91Хн 'ЗЗШ-42X? * Ш/ - 57Хз +2ВХ% - 536Х£-Ш,Хг* + Н^Хз - 1№Х,и - £1X1X5 - 96ХгХз + НХгКч * . + 5Чии - £1№ч - 12В иЬ + 9Хь Хс

где XI ~ кодированное значение переменных, /XI /¿I, ¿= 1...5.

Модели адекватны при 95 &-ном уровне значимости. Проверка значимости коэффициентов осуществлялась с использованием £ - критерия Стьюдента и при 5 ^-ном уровне риска,

Анализ математических моделей показывает, что наибольшее влияние на выход продукта в донное отверстие оказывает глубина •погружения импеллера. На производительность аппарата по исходной пульпе наибольшее влияние оказывает диаметр породнего отверстия.

Максимизация целевы* функций - выхода продукта в донное от- ' верстке к производительности аппарата позволила определить опти-иалыше значения факторов в заданных интервалах варьирования.

На рнс.4 представлены зависимости диаметра граничного зерна от производительности аппарате, выхода продукта в донное отверстие и угловой окоростк вращения андкоети.

Анализ результатов исследований показал, что изменяя отдельные параметры в процессе работы центробекнекиласснфакацновноя кв-иеры, иохно регулировать процесс разделения угольных аланов опре» деленного качества « крупности.

ск?,

«ч

М

04

и

»?

«г в о в

\ ^ к.

1.1 (1 м м и

19 4« М (0 т

й.м'Л

г.'/.

и),с'1

^ис«4, Зависимости диаметра граничного зерна от производительности аппарата (I), выхода продукта в донное от~ верстие (2), угловой скорости вращения жидкости (3)

Зля око!1чательного выбора оптииального реэтма была исследо-Еснг гидродинамическая структура потока. 71ля исследования распре-мгснкя частиц по времени применен метод изменения состава входного потоке и изучения при это« изменений на выходе из аппарата -метод трпсссра^ 13 качестве трасоера использовались угольные частицы крупностьо 0,1-0,5 мм и плотностьв менее 1100 кг/м®.

!1е ркс,5 приведены дифференциальные функции распределена* кс плксв* прпбнЕышя чоствц в аентробежно-классчфикационнсй камере при максимальной и минимальной средней концентрациях. При мннпкальео» средней времени пребывания частиц и минимальной средней концентрации происходит наиболее эффективное разделение, до--,т.гб.:ш:кг. виход Vгласа 0,1-0,5 мн в доппое отверстие

-гп:п.*й -псссб бал попотев ? вояуярояняленннх условиях на • СПС-г ив угольно?! слакс при оптимальном режиме. Кри-

терием оценки мйлйётея извлечение классов круппсста з состсетет-зуоияе продукты. Выход продукта в донное отверстие составил 42,0 при этом извлечение крупных классов более 0,25 ни -91.5 Полупромыялениые испытания способа показали возможность эффективной классификации угольных планов и подготовки по гра-иулпмртричсскоиу составу.

. • Eft) и ' OJ Pi 14 02

• ts to » . до

Рио.5. Дифференциальная функция распределения по времени пребывания частиц в камере при минимальной (I) и максимальной (2) концентрациях

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ И ВНЕДРЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ОБОГАЩЕНИЯ УГОЛЬНЫХ В ЛАМ 08 ЦОФ "УГЛЕГОРСКАЯ" И ЦОФ "КАРАГАНДИНСКАЯ

На ЦОФ "Углегорокая" обработка шламовых вод характеризуется многостадийностью процессов сгущения, обезвоживания и циркуляционными потоками, в результате чего в оборотной воде содержание твердого составляет 300-350 кг/ма. Повышенное содержание твердого в оборотной воде резко ухудшает технологические показателя работы фабрики.

На основе исследований качественной характеристики шлаиов ЦОФ "Углегорская" о использованием разработанной методики оценки выбрана рациональная технология планов (а .о. 1346250), включающая ' классификацию по зерну 1,5 мм и обогащение подрешетного продукта в гидросепараторе ЦОЮ. При исходном питании гидросепаратора зольностью 30-40 % полученная порода зольность» 60-70 % в обезвоженном виде' (влажностью 20-25 выгружается в породный бункер, фугат зольностью 22-24 £ обезвоживается на вакуум-фильтре в приваживается к'общему концентрату* В результате внедрения рациональ-: not технологии обогащения шламов снизилооь содержание твердого в оборотной воде до 150 хг/м3 8а счет выведения мелкозернистой породы, ранее циркулирующей в схеме, увеличился выход концентрате на 0,10 улучшились условия работы технологического оборудова-

1 2.

кия. Утвержденный экономический эффект от внедрения схемы составил 60,6 тыс .руб. (в ценах января 1991 г.).

Для угольных шламов Ц05 "Карагандинская" на основе исследований их качественной характеристики по разработанной методике оценки анбрана технология обогащениям подготовкой пианов перед флотацией в спиральном классификаторе 1КСП-12А. Питанизы спирального классификатора является сгущенный продукт гидроциклона Щ-900, зольностью 33!?, поступающий на отсадочную малицу как циркулирующая нагрузка. Сгущенный продукт классификатора зольностью 40,5Х является конечным продуктом и присаживается к проы-продукту. Слив классификатора подается на флотацию, в процессе которой получается дополнительный фвотоконцентра*. В результате внедрения технологии классификации угольных шламов увеличился выход флотоконцентрата на 0,15? и выход проипродукта на 1%, снизилось содержание твердого в оборотной воде на 20 кг/и3, улучшились условия работы технологического оборудования. Утвержденный экономический эффект от внедрения технологии обогащения пшамов составил 93,9 тыс.руб. (цены января 1991 г.).

выводи

1. Анализ отечественного н зарубежного опита по вопросам обогащения угольных шламов показал, что при создании рациональных технологий недостаточно уделяет внимания качественной характеристика обогащаемого угля.

2. Исследование основных методов оценки гранулометрического состава показало, что для оценки распределения частиц по крупности наиболее близким к опытным данным является уравнение

Ро эииа-Рати ера.

3. Сгатисгичэская обработка результатов исследований грацу-лоязтричоеккх характеристик угольных фабрик Донбасса, Кузбасса

а Кар-ггуща позволила опрзделстъ наиболее значимые и инфориатнв- • даз признаки оценки грацулокзтрического состава - средний диаметр частиц, распределение частиц по крупности, зольность исходного продукта. Выводы о статистической значимости линейных коэффициентов корреляции сделаны с надежностью более 95$.

-1. Дяя классификации угольных планов по основным информатив-гаа» признакам использованы факторный и дискрикиналтный анализы. Пслучсгл три группа угольннх ялеков, отличающиеся по технология подготовка я процессу флотации.

5. Для каждой группы построены линейные ыногофакгорные уравнения регрессии, зависимыми переменными которых являются зольность и выход концентрата, извлечение горючей массы в концентрат. Полученные уравнения адекватны о уровнем статистической надежности более 95 % и могут быть использованы при исследованиях угольных шла-мов с целью определения технологии обогащения.

6. Вззработана методика оценки кланов в основу которой полонены исследования гранулометрического, фракционного составов и флотационного фракционирования. Разработанная методика позволяет графически определить метод обогащения. Основным критерием является извлечение горючей массы в концентрат.

7. Разработан способ повышения эффективности обогащения угольных шламов в центробежном поле, позволяющий осуществить выделение крупнозернистых угольных частиц. Определены факторы, статистически значимо влияющие на процесс разделения. Получены математические модели, описывающие зависимость выхода крупных частиц и производительности аппарата от основных факторов. В результате полупромышленных испытаний способа на ОПОФ "Жилевская" установлено, что извлечение крупных угольных частиц в продукт донного отверстия составляет более 91,5 %.

8. Разработанная методика оценки шламов использована ори внедрении рациональной технологии обогащения шламов на ЦОФ "Карагандинская" и ЦОФ "Углегорская", Экономический эффект от внедрения схем составил 93,9 и 60,6 тыс,руб. соответственно (цены января 1991 г.).

Опубликованные работы по теме диссертации:

1. Еащанова-М.Б. Оценка шламов с целью выбора рациональной технологии обогащения//Обогащение н брикетирование.угля; Реф.иа картах/ЦНИЭИуголь. Вып.9. 1985.

2. Корвак 1.1«, Ващанова М.Б., Красникова H.A. Совераево®- • вовакне процесса подготовки адамов перед фдо5ацяей//Коко ш химия. 1986. >• 10, » с.М.

3. Иетод определения технология обогащения шламов//Л.Л.Кор-C0K¿ Н.Б.Вавднова//Техн8ка и технология углеобогатительных фабрик. U Ьберцы, ИСГТ. - 1986, - о .112-119.

А.о» 1346250. Способ обогаиеняя угольных шламов/Л. Л. Кореек, И.Б.Ваванова, Н.А.Красникова, Хмелевокой Н.В.; ИОГТ (СССР) -е 3926211, заявл. 10.07.85 г. Опубл.22,06.87. Бюл. В 39.

5. Построение характеристик крупности с применение« программируемого ипкрокадькуляторз/Волков Л,А.. Шащаноза К,Б.//Пробдемы совершенствования техники и технология угле обогащения. - Лоберцы: ИОТТ. - 1987 , 0.33-37.

6. A.c. 1549591 ССОР, ШГ ВОЗ 13 5/32. Способ клаосифккацйк аоаазаus йсиоЕаеынх/Л.ЛЛореак, Н,Б«1вмно1»в, В.А.Яульгян. ИПИГОТТ (СССР) - Е5 430562/24-03} явям.29.02.80, СВубл.15.03.90. Бол. » 10.

7. Подготовка пульпы перед флотацией по гранулометрическому составу/Павенова К.Б.//Созданив я оовераевствованке методов к средств, оняжаюиих потери горсчвй массы о отходами углгобогаще-нкк, - Москва, 1968, - с.б6«б7.

в. Корсак JT.JT., Ваианова К.Б., Вряова Т.Г. Классификация планов во гранулометрическому составу//Кокс в химия. - 1991. -& 5, - с.е-н.

Зак т. 7uf>№