Коломоєць М.І., рук. канд.тех.наук Білецький В.С.

ЗНЕВОДНЕННЯ ДРІБНОДИСПЕРСНОГО ВУГІЛЛЯ МЕТОДОМ МЕХАНІЧНОГО ЗРИВУ ВОДНОЇ ПЛІВКИ

         Корисні копалини у більшості випадків збагачують у водному або важкому середовищі, тому продукти збагачення містять воду в кількості від 30 до 90% (незгущені). Для подальшої металургійної, термічної, хімічної переробки або транспортування таких продуктів вода з них повинна бути видалена одним з процесів зневоднення.

         Традиційні методи механічного зневоднення зернистих матеріалів – грохочення, дренування, фільтрація, центрифугування, осадження у воді з ущільненням осаду – сьогодні в основному вичерпали себе. Їх розвиток іде головним чином екстенсивно – за рахунок збільшення відцентрової сили, вакууму тощо. Разом з тим для досягнення кондиційної вологості значні обсяги перероблюваної гірничої сировини піддаються термічній сушці, яка є одним з найбільш дорогих процесів технологічного ланцюга збагачення вугілля, крім того, екологічно брудним та пожежонебезпечним.

         Для здешевлення і більше глибокого зневоднення дрібних продуктів збагачення вугілля вишукують різні способи інтенсифікації як механічні, так і термічні методи. Одним з таких методів інтенсифікації зневоднення є механічний зрив водної плівки з поверхні вугільних частинок високошвидкісним потоком повітря.

         Для вивчення ефекту зриву водної плівки з поверхні вугільних частинок були використані аналітичний і компаративний метод, а також методи швидкісної кінозйомки і ядерного магнітного резонансу (ЯМР). Дослідження показали, що цей процес протікає у визначеній послідовності: період індукції, основного процесу зриву і період малої швидкості видалення вологи. Тривалість періодів обчислюється сотими частками секунди і залежить в основному від швидкості потоку повітря. Загальна тривалість видалення вологи з одного зерна при швидкості повітря 30-60 м/с складає 0,1 с, при швидкості повітря 160-170 м/с усі три періоди закінчуються в тисячні частки секунди.

         Дослідженнями, проведеними в Інституті збагачення твердого палива (м. Люберці, Росія) установлено, що використовуючи потік газу швидкістю 40-160 м/с можна зменшити вологість вугілля крупністю 0,25-1,0 мм до 9-12%. При цьому видаляється 70-80% первинної поверхневої вологи вугілля. Ефект зневоднення зафіксований при швидкості газу вище 30 м/с. Час видалення вологи знаходиться на рівні 0,1 с - соті частки секунди.

         Промисловий варіант застосування методу зневоднення шляхом зриву водної плівки високошвидкісним струменем повітря запропоновано українськими вченими Донецького національного технічного університету на чолі з В. С. Білецьким. Його суть полягає у застосуванні ежектування вологого вугілля, що дає можливість проведення безперервного процесу зневоднення на простому серійному апараті. Але цим авторським колективом виконана тільки апробація методу зриву водної плівки ежектуванням.

         Процес вологовидалення ежектуванням представляє собою сукупність елементарних актів зриву водної плівки з поверхні вугільних зерен, послідуючого диспергування відокремленої рідкої фази в турбулентному потоці повітря з утворенням аерозолю та розділення зневодненого вугілля і аерозолю.

         На рисунку запропонований варіант конструкції випробуваної промислової установки. При тиску у ресивері 0,8 МПа, швидкість повітря на зрізі сопла ежектора 102 м/с. Вологість вихідного вугілля (0-3 мм при вмісті класів – 0,1 мм 9,7%) 24-25 %, вологість зневодненого вугілля після одноразового ежектування склала 12-13,6%.

         Перспективний напрямок можливого розвитку процесу механічного зриву водяної плівки – це застосування різних поверхнево-активних добавок гідрофобізуючих вугільну поверхню.

         Крім того, параметри водяної фази - її в'язкість, плинність сильно залежать від температурного фактора. Варто очікувати, що зрив водної плівки повинен залежати від температури ежектуючого аґента. Однак цей напрямок також не вивчено.

         Таким чином, варто констатувати послідовний розвиток нового спеціального методу зневоднення зернистого матеріалу шляхом механічного зриву водяної плівки від виявлення цього ефекту в 1974 р. Однак ряд факторів апріорі важливих для результатів цього процесу, від яких залежить його реальне впровадження на виробництві поки не досліджені.

Рисунок - Схема установки зневоднення вугілля механічним зривом водної плівки:
1- бункер сирого вугілля; 2- компресор; 3 - ресивер;
4 - ежектор; 5- збірник; 6 - циклон; 7 - вентилятор.