„iбҐав жiп

Англiйська Росiйська

Дослідження роботи водно-шламових схем

збагачувальних фабрик у нестаціонарному режимі
Керiвник роботи: проф. д.т.н. Назiмко О.I.

Накопичення вугільних шламів у оборотній воді негативно одзивається на роботі основних процесів збагачення - погіршує їх показники.

Для поліпшення роботи водно-шламових схем при їх будуванні треба керуватися такими принципами:

забеспечення високої ефективності класифікації за крупністю у операціях дешламації рядового вугілля та обезводнення продуктів збагачення з метою попередження попадання великих зерен у комунікації та ємкості для шламових вод;
на фабрика, що збагачують коксівне вугулля необхідне обов'язкове застосування флотації для переробки шламових вод, що йдуть у оборот;
скорочення часу контакту вугілля, що збагачується та продуктів збагачення з водою з метою зменшення утворення мулистих часток при розмоканні породи;
запобігання накопичення тонких часток у оборотній воді шляхом поліпшення роботи згушувально-прояснювальних пристріїв, злив яких йде у гравітаційне відділення або виведення цих пристріїв з водно-шламової схеми;
підвищення ефективності видобування шламу у збезводнені продукти відділення регенерації завдяки використанню більш досконалого обладнання;
скорочення використання води у гравідаційному відділенні на технологічні процеси шляхом вибору та компонування відповідного обладнання;
використування замкнутих водно-шламових схем без зовнішніх муло-шламонакопичувачів;

Накопичення шламу у водно-шламових схемах збагачувальних фабрик характеризується коефіцієнтом циркуляції шламу K.

де:

F і G - відповідно кількості шламу що має крупність менше і більше за граничне зерно розділу у підрешетних водах при усталеній рівновазі у системі, т/год;

f і g - відповідно кількості шламу що має крупність менше і більше за граничне зерно розділу у підрешетних водах після першого циклу, т/год.

Тресковим Є.Г. була розроблена математична модель замкнутої однопоточної водно-шламової системи, за допомогою якої можливе прогнозування рівноважних концентрацій шламу, оцінювання кінетиці накопичення шламу та спрямоване регулювання вмісту твердої фази.

Згідно з цією моделлю рівняння балансу маси шламу має вигляд:

(1)

де:

W - об'єм води у системі шламових вод, м³;

V - об'ємна витрата шламової води у системі, м³/ч;

К - вміст твердого у шламовій воді, т/ м³;

К_v - вміст твердого у технологічній воді, т/ м³;

Р - маса вугілля, що збагачується у відділенні гравітації, т;

c - відносна сумарна маса шламу (що надходить з рядовим вугіллям та утворюється внаслідок здрібнення), відн.од.;

dt - нескінченно малий проміжок часу;

r - середня щільність шламу, т/ м³;

l - стала, що характкризує відносну кількість шламу у одиниці об'єму рідкої фази, що видалається з системи з продуктами збагачення, долі од.;

Після розділу змінних величин та інтегрування при початкових умовах K=K₀ та t =0 з рівняння (1) отримано рівняння кінетиці накопичення шламів:

(2)

де:

К Ґ - концентрація шламу t -> Ґ .

З рівняння (2) випливає:

процес досягнення рівноважної концентрації шламу у системі K Ґ відбувається за експоненціальним законом;

підвищення концентрації шламу відбувається при К₀< К Ґ , зменшення при К₀> К Ґ .

З формули (3) випливає, що величина рівноважної концентрації шламу не залежить від початкової концентрації шламу К₀ та, що дуже важливо, від об'єма води W в системі. Вона визначається концентрацією шламу у воді що надходить К_v, витратою води в системі V, кількістю шламу, що потрапляє у систему з вугіллям, що збагачується та шламу, що з'являється в неї в результаті стирання вугілля.

На практиці прицмають відхилення концентрації шламу від рівноважної, яке визначається формулою:

Тоді, враховуючи формули (2) і (3), час, за який настане концентрація шламу в системі K(T_a), буде розраховуватися формулою:

(4)

З рівняння (4) випливає, що характерний час досягнення рівноважної концентрації зростає пропорціонально розміру цієї концентрації і об'єму води W у системі та зменшується прямо пропорціонально сумі K_vV+ c P, тобто з підвищенням кількості шалму, що надходить з вугіллям та з'являється у процесі збагачення. Також час T_a залежить від K₀/KҐ та a, але у меншої мірі (T_a зростає із зменшенням K₀/KҐ та a).

На кафедрі збагачення корисних копалин ДонДТУ була розроблена методика розрахунку та проєктування малоопераційних систем регенерації оборотної води. Фактором яким керують є циркуляція шламу, що залежить від побудови замкнутої системи. Для зручності розрахунків водно-шламові схеми зображують у вигляді узагальнених технологічних вузлів-блоків.

У моєї магістерської роботі досліджується нестаціонарний режим роботи водно-шламових схем, тобто режим, при якому кількість шламу в потоках не досягло рівноважної концентрації. У цьому періоді часу значний вплив на накопичення шламу робить транспортне запізнювання потоків T, яке складається з запізнювання транспортування потоків по трубопроводах T_тр та затримки шламу у різноманітних апаратах схеми T_a.

T=T_тр+T_a

Затримка подачі шламу по трубопроводах T_тр залежить від діаметра трубопроводу, довжини трубопроводу, подачі насосу або кількості пульпи, що йде по трубопроводах самопливом, об"єму зумпфів.

Затримка шламу у самому апараті залежить від конструктивних та технологічних особливостей апаратів. Наприклад радіальний згущувач - високо інерційний аппарат, затримка шламу у ньому складає приблизно 15 хвилин, а гідроциклон працює швидко - шлам перебуває у ньому на протязі 1-2 секунд.

Компьютерний аналіз роботи системи у нестаціонарному режимі дозволяє знайти оптимальне сполучення технологічних апаратів, яке забеспечує більш швидкий вихід системи до роботи в усталеному режимі.