Введение
В связи с большим содержанием серы в украинских углях в нашей стране тема обессеривания имеет большую популярность. Решение проблемы с серой повысит привлекательность наших углей на международном рынке.
Поиск решения этой проблемы был начат с изучения самой серы в углях.
В угле содержится 4 типа серы:
Пиритная
Органическая
Сульфатная
Элементарная
При этом интересной для рассмотрения является только пиритная сера, так как сульфатная и элементарная содержатся в очень не значительных количествах а органическую извлекать очень дорого. Что касается извлечения пиритной серы то ее извлечение, в основном начинается со средних классов крупности, к примеру -13 мм. Наиболее эффективное извлечение серы наблюдается у углей флотационной крупности, то есть шламов менее 1 мм. И так проведя поиска решения этой проблемы я столкнулся с идеей совмещения работой центробежного поля с физико-химическими свойствами минерала. Эта идея лежит в основе создания центробежной машины для флотации.
На чертеже изображена центробежная флотационная машина. Машина состоит из:
- цилиндрического корпуса
- перфорированного усеченного конуса
- патрубков для питания
- патрубка для воды
- желоба для пенного продукта
- патрубок для вывода хвостов
Флотационная машина работает следующим образом.
Рис.1. Центробежная флотационая машина
Включается двигатель флотомашины и корпус начинает вращаться с постоянной скоростью. По патрубку в центральной части подается вода. Под действием центробежных сил вода движется снизу вверх, образуя вогнутую поверхность. При установившемся режиме через отверстия перфорированного усеченного конуса с обечайкой подается воздух для образования пузырьков. Предварительно обработанная реагентами исходная пульпа по патрубку подается непосредственно на образовавшуюся за счет вращения вогнутую поверхность воды. Минерализованный слой из гидрофобных частиц остается на поверхности воды, с которой попадает в желоб для пенного продукта, а гидрофильные частицы собираются в нижней части корпуса (и удаляются через патрубок для вывода хвостов).
В основе идеи совмещения так разных параметров как центробежная сила и физико-химические свойства материала лежит проблема извлечения угольного пирита из-за его необычных свойств. Угольный пирит, представляющий в угле основную массу серы, в отличие от рудного пирита, обладает отличными от последнего свойствами поверхности. Из-за углефикации поверхности частиц угольного пирита он при флотации почти также легко флотируется, как и чистый уголь. Поэтому угольные концентраты, особенно коксующихся углей, после флотации имеют даже повышенное содержание серы по сравнению с исходным углем. Использование реагентов - депрессоров пирита мало помогает. Поэтому и поныне у углеобоготителей всего мира существует техническая проблема - обессеривание флотацией мелкого угля.
Угольный пирит имеет плотность 5000 кг/м3, чистый уголь - 1300-1350 кг/м3и порода от 1800 до 2200 кг/м3.
Разностью в плотностях разделяемых минералов при обычной флотации не воспользуются, так как в гравитационном поле ускорение силы тяжести постоянно.
В центробежных же аппаратах - центрифугах и гидроциклонах этой разностью успешно пользуются
Недостатком данного способа является то, что при обогащении тонкого материала при подаче ожижающей воды, гидрофобные частицы полезных компонентов, содержащиеся в гидросмеси, переходят на поверхность вращающейся жидкости и разгружаются с хвостами.
Данный патент был зарегистрирован в 2002 году и после этого было предложено большое количество модификаций данного аппарата.
Центробежная пневматическая машина для флотации
Рис.2.Центробежная пневматическая машина для флотации
Данный аппарат отличается тем, что в нем питание в машину подается тангенциально через сопло Лаваля, при этом пульпу предварительно обрабатывают реагентами и насыщают пузырьками воздуха через два аэратора.
Машина обладает следующими недостатками:
1. Она снабжена разнотипными аэраторами, что усложняет ее конструкцию.2. Усложнена конструкция входного патрубка в машину.
Гидроциклон флотатор
Рис.3.Гидроциклон флотатор
Еще одной модификацией является гидроциклон флотатор.
Гидроциклон-флотатор, содержащий цилиндрический корпус с крышкой, патрубки для подачи исходного продукта, для отвода пены и осветленной жидкости, отличающийся тем, что внутренняя поверхность стенки корпуса выполнена в виде винтовой поверхности синусоидального профиля, направление нарезки которой совпадает с направлением вращения потока разделяемой суспензии, расстояние между выступами которой возрастает, а амплитуда уменьшается в осевом направлении по мере удаления от патрубка для подачи исходного продукта, причем в стенке корпуса установлен теплоэлектронагреватель, витки обмотки которого расположены на оси симметрии каждого выступа винтовой поверхности корпуса.
Наиболее удачной реализацией данной идеи является изобретение американский ученых. Это гидроциклон ASH. Он отличается от центробежной пневматической машины лишь тем что стенки его корпуса сделаны из пористого материала и через них подается диспергированый воздух. Так же в нем упрощен патрубок для удаления пенного продукта.
Список литературы
1. А.А.Потемкин. Компания KNELSON CONCENTRATORS - мировой лидер в производстве гравитационных центробежных сепараторов. ГЖ №5,1998, с. 77.
2. http://www.findpatent.ru/patent/233/2332263.html
3. http://www.findpatent.ru/patent/224/2248849.html