Проблема и ее связь с научными и практическими задачами.

  В последнее время наблюдается тенденция роста популярности сухих методов разделения и обогащения различных сыпучих материалов. Применение метода вибропневматической сепарации позволяет создавать малогабаритные, компактные и мобильные обогатительные установки с круглогодичным циклом работы. Эти установки имеют возможность оперативного управления и регулирования основных технологических параметров процесса обогащения. Существенную роль играет независимость от водных ресурсов и коммуникационных сооружений складирования высоковлажных продуктов, что является немаловажным положительным фактором размещения установок в местах с ограниченной обеспеченностью гидроресурсами.
  Использование сухого метода обогащения с использованием вибропневматической сепарации может широко применяться при предварительной переработке горной массы угледобывающих предприятий с целью снижения зольности рядового угля, а также при вторичной стадии утилизации породоугольных отвалов, что является особенно актуальным в современных условиях.

  Анализ исследований и публикаций.

  В 60-70-х годах прошлого столетия этот метод обогащения был признан технически и экономически наиболее целесообразным для обогащения каменных и бурых углей Северного и Южного Урала, Дальнего Востока, Печерского бассейна, Кузбасса, Подмосковного бассейна. В тот период работало 13 обогатительных фабрик и 10 обогатительных установок, которые ежегодно перерабатывали более 30 млн. т углей или около 8% всех обогащаемых углей СССР.

  Постановка задачи.

   Целью данной работы является сравнительное исследование работы вибрационных пневматических сепараторов отечественного и импортного производства (Китай).

  Изложение материала и результаты.

   ГП «Укруглекачество», ЗАО «Луганский машиностроительный завод имени А.Я. Пархоменко», ООО «Райт», кафедра «Обогащение полезных ископаемых» Донецкого национального технического университета и ООО «Качество Плюс» совместными усилиями осуществили реализацию проекта и курирование строительства модульной обогатительной установки на основе сепаратора СВП-5,5х1, изготовленного ЗАО «Луганский машиностроительный завод имени А.Я. Пархоменко». Техническая характеристика сепаратора СВП-5,5х1 приведена в табл. 1.

  В конструкции сепаратора применена пульсирующая подача технологического воздуха под перфорированную деку. Принцип работы и конструкция деки сепаратора позволяют получать качество продуктов обогащения (с выделением двух или трех продуктов) согласно требованиям потребителя. Распределение зольности в потоке дифференциально растет по периметру разгрузочной части деки сепаратора и повторяет закон распределения зольности и выходов фракций исходного сырья.
  Обогащение угля или других сыпучих материалов гравитационной крупности происходит на наклонных качающихся деках с перфорированной рабочей поверхностью, через отверстия которой продувается воздух. Воздух под деку подается технологическим вентилятором через воздуховод, разделенный в верхней части на патрубки и диффузоры. Число патрубков и диффузоров соответствует числу воздушных полей сепаратора. Запыленный воздух удаляется через зонт.
  В конструкции деки предусмотрена возможность изменения углов ее наклона в поперечном и продольном направлениях. На деке сепаратора расположены направляющие (рифли), изготовленные из стальных полос разной высоты. Наибольшую высоту рифли имеют в зоне разгрузки концентрата. Высота направляющих постепенно уменьшается как в продольном, так и в поперечном направлении, в зоне выгрузки отходов она минимальна. Материал из загрузочного устройства 6 поступает на деку сепаратора, где с помощью питателя распределяется, образуя постель.
  Дека, установленная на наклонных опорах, совершает возвратно-поступательные движения (качания), благодаря чему постель по инерции подбрасывается вверх в направлении, перпендикулярном к плоскости опор. В результате подбрасываний и одновременного воздействия потока воздуха материал постели разрыхляется и приобретает «текучесть».
  Благодаря наклону деки в поперечном направлении и поступательному движению постели слой легких частиц, располагающийся выше направляющих, постепенно «сползает» вниз, под углом к оси сепаратора и разгружается вдоль его борта в передней части деки. Нижние слои постели, находящиеся между направляющими, продвигаются вдоль них. Разгрузка продуктов происходит по периметру сепаратора.
  Комплекс обогащения на основе вибрационного пневматического сепаратора СВП-5,5х1 входит в состав модульной установки по переработке углесодержащих материалов.
  В настоящее время в Украине в некоторых случаях применяются пневматические сепараторы типа FGX (Китай, Тангшанское Отделение Углеобогащения Китайского Угольного исследовательского института CCRI) c альтернативной конструктивной схемой исполнения. Техническая характеристика представлена в табл. 2.


  Сепаратор FGX изготовлен в подвесном исполнении. В качестве приводного механизма применяется спаренный блок мотор-вибраторов. В отличие от отечественной конструкции здесь имеется возможность создания только синусоидального цикла вибровозбуждения, кроме того, технологический воздух подается под деку без пульсирующих возмущений.
  В январе-марте 2010 года проведены независимые технологические эксперименты на установках вибропневматического обогащения на базе сепараторов СВП-5,5х1 и FGX-6. Достоверность результатов достигалась применением операций подготовки сырья, включающих классификацию исходного материала по крупности 50 мм и получение сухого отсева 0-8 мм. В ходе эксперимента контролировалась влага питания и производительность сепараторов по исходному, а также показатели продуктов обогащения.
  Сравнение показателей работы обогатительных аппаратов при выделении двух продуктов (концентрат и отходы) определялась по извлечению по горючей массы в концентрат и минеральной массы в отходы по известным зависимостям, по эффективности обогащения Е (формула Ханкока-Луйкена) и по селективности разделения SG (формула Годэна). В связи с тем, что эффективность и селективность разделения являются взаимно противоположными показателями, их использование дает наиболее объективную оценку результатов разделения.
  Сравнительные результаты обогащения рядового угля на сепараторах типа FGX-6 и СВП-5,5х1 представлены в табл. 3.


  Анализ данных испытаний свидетельствует о том, что сепаратор СВП-5,5х1 (Украина) обеспечивает более высокие технологические показатели по сравнению с сепаратором FGX-6 (Китай) в более трудных условиях: при более влажном питании получена эффективность обогащения на 2,6% выше и почти вдвое большая селективность разделения угольных и породных фракций (в 1,7 раза). При соответствующей настройке режима работы сепаратора СВП-5,5х1 (Украина) выход концентратных фракций может быть увеличен при одновременном повышении его зольности до допустимых пределов.

  Выводы:
  1. Исходные продукты, подвергавшиеся технологическому эксперименту на сепараторах, имели достаточно близкие показатели.
  2. Влажность питания сепаратора СВП-5,5х1 превышала влажность питания сепаратора FGX-6 на 2,4%. Количество мелочи также было выше (на 18.5%), которая при данной влажности не могла быть полностью удалена из питания сепаратора.
  3. Извлечение минеральной массы в отходы на сепараторе СВП-5,5х1 выше на 13%, чем на сепараторе FGX-6.
  4. Селективность разделения угольных и породных фракций на сепараторе СВП-5,5х1 выше в 1,7 раза, чем на сепараторе FGX-6.
  5. Общая эффективность работы сепаратора СВП-5,5х1 при более высокой влажности исходного питания на 2,6% выше, чем сепаратора FGX-6 .
  6. Пульсирующая подача воздуха под деку в зоны разделения способствует повышению эффективности сепарации.
  7. Динамическая и кинематическая схема сепаратора СВП-5,5х1 обеспечивает более высокую разрыхленность постели за счет дополнительных вертикальных составляющих колебаний, что способствует улучшению селективности разделения концентратных и породных фракций.