Санкт-Петербург 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Принцип разделения

Характеристика тяжелых сред

Тяжелосредние сепараторы

Принцип действия сепаратора

Регенерация суспензия

Технологические схемы обогащения углей в тяжелых средах

Список используемой литературы

ВВЕДЕНИЕ

Обогащение в тяжелых средах - метод обогащения полезных ископаемых, основанный на различной плотности разделяемых компонентов и тяжёлой среды (плотность которой больше плотности воды). Применяется для всех видов твёрдых горючих ископаемых (углей, антрацитов, сланцев), руд чёрных и цветных металлов, фосфатных руд и строительного щебня. Для эффективного ведения процесса обработки руд в тяжелых средах достаточно иметь разницу в плотности руды и породы, равную 0,1. Обогащение в тяжелых средах эффективнее, чем отсадка, но и дороже. Обогащение происходит как в тяжелых жидкостях, так и в суспензиях.

ПРИНЦИП РАЗДЕЛЕНИЯ

Процесс обогащения в тяжёлых средах основан на законе Архимеда.

На частицу, находящуюся в среде, действуют силы, имеющие различное направление: сила тяжести, направленная вниз и Архимедова сила, выталкивающая частицу на поверхность. 1. G - сила тяжести.

G = Vg [H];

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

G_А = V_сg [H];

где _с - плотность среды кг/м³;

В данной среде на частицу воздействует равнодействующая сила G_о.

G_о = G - G_А [Н];

При различной плотности частиц () и среды (_с) возможны следующие случаи разделения:

_с - частица тонет;

_с - частица всплывает;

= _с - частица находится во взвешенном состоянии.

Подобрав необходимую плотность среды на основании фракционного анализа минерала (угля) можно получить продукты с заданным качеством. При этом основным условием разделения будет следующее соотношение: _{1 с 2}; где ₁, ₂, _с - соответственно плотности угля, породы и среды.

ХАРАКТЕРИСТИКА ТЯЖЕЛЫХ СРЕД

Тяжёлой средой называется жидкость, плотность которой более 1000 кг/м³.

Тяжёлая среда может быть однородной жидкостью, представленной неорганическими (хлористый цинк) и органическими соединениями (бромоформ).

Тяжёлая среда также может быть представлена неоднородной жидкостью - суспензией. Суспензия - это взвесь твёрдых частиц в воде. Твёрдая фаза суспензии называется утяжелителем.

Утяжелителем могут быть следующие минералы: глина, песок, барит, магнетит (Fe₃O₄). Плотность утяжелителя должна быть относительно высокой. Обычно она колеблется в пределах 3000 - 7000 кг/м³.

Качество разделения в тяжёлых средах зависит от свойств утяжелителя. Поэтому утяжелитель должен отвечать следующим требованиям:

быть нерастворимым в воде;

обладать механическим сопротивлением истиранию;

не вступать в химическое взаимодействие с водой и продуктами разделения;

быть достаточно тонко измельчённым;

иметь сравнительно низкую стоимость;

легко отделяться от продуктов обогащения для повторного использования.

В настоящее время в практике обогащения углей и антрацитов в качестве утяжелителя применяется магнетит плотностью 4500 - 5000 кг/м³ и крупностью 0 - 0.1 мм.

От свойств утяжелителя зависят свойства суспензии, основные параметры которой:

плотность;

устойчивость;

вязкость.

1. Плотность суспензии зависит от плотности утяжелителя и от его объёмной концентрации в суспензии.

_с = с ( - 1000) + 1000 кг/м³,

где с - объёмная концентрация утяжелителя в суспензии в долях единицы.; - плотность утяжелителя, кг/м³.

Из формулы следует:

тяжёлый среда обогащение уголь

При заданном объёме суспензии и объёмной концентрации утяжелителя можно определить массу утяжелителя:

М_у = W_c c , т;

где W_c - объём суспензии, м³; с - объёмная концентрация, доли ед.; - плотность утяжелителя, кг/м³. 2. Устойчивость суспензии способность сохранять одинаковую плотность во всех слоях по высоте ванны сепаратора. Устойчивость суспензии достигается:

постоянной подачей суспензии в сепаратор снизу. При этом восходящий поток тормозит падение частиц утяжелителя;

сочетанием восходящего и горизонтального потока суспензии;

постоянным перемешиванием суспензии в ванне сепаратора элеваторным колесом. 3.Вязкость суспензии. Этот параметр характеризует трение между слоями суспензии и зависит от объёмной концентрации утяжелителя, определяется по эмпирической формуле:

_с = 1 + 1.84 с + (3.3с)⁹ Пас

= 0.001 Пас - коэффициент вязкости воды.

Оптимальная объёмная концентрация утяжелителя в суспензии с = 12 - 25 % (0.12 - 0.25). При повышении концентрации (до 40%) начинается структурирование суспензии, т.е. взаимодействие частиц магнетита между собой, образование флокул, выпадение их в осадок. При этом нарушается однородность суспензии. Резко падает эффективность сепарации.

ТЯЖЕЛОСРЕДНЫЕ СЕПАРАТОРЫ

Исходный материал - уголь крупностью 13 - 100 мм загружается в ванну сепаратора, заполненную суспензией. Частицы, имеющие плотность меньше плотности суспензии всплывают под действием архимедовой силы и разгружаются с помощью гребкового устройства. Часть суспензии, уходящей с продуктом, сбрасывается на сите 7 и снова возвращается в цикл.

Потонувший продукт попадает в ковши элеваторного колеса, поднимается и разгружается в соответствующую течку (желоб). Таким образом, в результате сепарации получают два продукта: всплывший и потонувший.

РЕГЕНЕРАЦИЯ СУСПЕНЗИИ