„ЁббҐав жЁп

Английский Украинский

Исследование работы водно-шламовых схем

обогатительных фабрик в нестационарном режиме
Руководитель работы : проф. д.т.н. Назимко Е.И.

Накопление угольных шламов в оборотной воде негативно сказывается на работе основных процессов обогащения - ухудшает их показатели.

Для улучшения работы водно-шламовых схем при их построении нужно руководствоваться следующими принципами:

обеспечение высокой эффективности в операциях дешламации рядового угля и обезвоживания подуктов обогащения с целью предупреждения попадания крупных зерен в коммуникации и емкости для шламовых вод;
на фабриках обогащения коксующиеся угли необходимо обязательное применение флотации для переработки шламовых вод идущих в оборот;
сокращение времени контакта обогащаемого угля и продуктов обогащения с водой с целью уменьшения образования илистых частиц при размокании породы;
предотвращение накопления тонких частиц в оборотной воде путем улучшения работы сгустительно-осветительных устройств, слив которых идет в гравитационное отделение, или исключения этих устройств из водно-шламовой схемы;
повышение эффективности извлечения шлама в обезвоженные продукты отделения регенерации благодаря использованию более совершенного оборудования;
сокращение использования воды в гравитационном отделении на технологические процессы путем выбора и компоновки соответствующего оборудования;
использование замкнутых водно- шламовых схем без наружных ило-шламонакопителей;

Накопление шлама в водно-шламовых схемах обогатительных фабрик характеризуется коэффициентом циркуляции шлама К.

где:

F и G - соответственно количества шлама крупностью меньше и больше граничного зерна разделения в подрешетных водах при установившемся равновесии в системе, т/ч;

f иg - соответсвенно количества шлама крупностью меньше и больше граничного зерна разделения в подрешетных водах после первого цикла, т/ч.

Тресковым Е.Г. была разработана математическая модель замкнутой многопоточной водно-шламовой схемы, с помощью которой возможное прогнозирование равновесных концентраций шлама, оценка кинетики накопления шлама и направленное регулирование содержания твердой фазы.

Согласно этой модели уравнение баланса массы шлама имеет вид:

(1)

где:

W - объем воды в системе шламовых вод, м³;

V - объемный расход шламовой воды в системе, м³/ч;

К - содержание твердого в шламовой воде, т/ м³;

К_v - содержание твердого в технологической воде, т/ м³;

Р - масса угля, обогащаемого в отделении гравитации, т;

c - относительная суммарная масса шлама, поступающего с рядовым углем и образующегося в результате измельчения, отн.ед.;

dt - бесконечно малый промежуток времени;

r - средняя плотность шлама, т/ м³;

l - постоянная, характеризующая относительное количество шлама в единице объема жидкой фазы, удаляемого из системы с продуктами обогащения, доли ед.;

После разделения переменных и интегрирования при начальных условиях К=К₀ и t =0 из уравнения (1) получено уравнение кинетики накопления шлама:

(2)

где:

К Ґ - концентрация шлама при t -> Ґ .

(3)

Из уравнения (2) следует:

процесс достижения равновесной концентрации шлама в системе К Ґ происходит по экспоненциальному закону;

увеличение концентрации шлама происходит при К₀< К Ґ , уменьшение при К₀> К Ґ .

Из формулы (3) следует, что величина равновесной концентрации шлама не зависит от начальной концентрации шлама К₀ и, что особенно важно, от объема воды W в системе. Она определяется концентрацией шлама в поступающей воде К_v, расходом воды в системе V, количеством шлама, попадающего в систему с обогащаемым углем и образующегося в ней в результате истирания угля.

На практике принимают отклонение концентрации шлама от равновесной, которая определяется по формуле:

Тогда, с учетом формул (2) и (3), время, за которое наступит концентрация шлама в системе K(T_a) будет рассчитываться по формуле:

(4)

из уравнения (4) следует, что характерное время достижения равновесной концентрации возрастает пропорционально величине этой концентрации и объему воды W в системе и убывает прямо пропорционально сумме K_vV+ c P, т.е. с увеличением количества шлама, поступающего с водой и углем и образующегося в процессе обогащения. Также время T_a зависит от K₀/KҐ и a, но в меньшей степени (T_a растет с уменьшением K₀/KҐ и a).

На кафедре обогащения полезных ископаемых ДонГТУ была разработана методика расчета и проектирования малооперационных систем регенерации оборотной воды. Управляемым фактором является циркуляция шлама, зависящая от построения замкнутой системы. Для удобства расчетов водно-шламовые схемы изображают в виде обобщенных технологических узлов - блоков.

В моей магистерской работе исследуется нестационарный режим водно-шламовых схем, т.е. режим при котором количество шлама в потоках не достигло равновесной концентрации. В этом периоде времени значительное влияние на накопление шлама оказывает транспортное запаздывание потоков T, которое состоит из запаздывания транспортирования потоков по трубопроводам T_тр и задержке шлама в различных аппаратах схемы T_a.

T=T_тр+T_a

Задержка подачи шлама по трубопроводам T_тр зависит от диаметра трубопровода, длины трубопровода, подачи насоса или количества пульпы, проходящей по трубопроводу самотеком, объема зумпфов.

Задержка шлама в самом аппарате зависит от конструктивных и технологических особенностей аппаратов. Например, радиальный сгуститель - высоко инерционный аппарат, задержка шлама в нем составляет примерно 15 мин, а гидроциклон работает быстро - шлам находится в нем в течение 1-2 секунд.

Компьютерный анализ работы системы в неустановившемся режиме позволяет найти оптимальное сочетание технологических аппаратов, которое обеспечивает более быстрый выход системы на работу в установившемся режиме.