В.А. Филиппов (ИОТТ), Л.Д. Подлуцкий (ВНИИгидроуголь)

Интенсификация обезвоживания мелких продуктов обогащения

Журнал «Уголь», декабрь, 1981.

         В технологических схемах современных отечественных и зарубежных углеобогатительных фабрик предусматривается механическое и термическое обезвоживание мелких продуктов обогащения угля.

         Для удешевления и более глубокого обезвоживания мелких продуктов обогащения угля изыскивают разные способы интенсификации как механические, так и термические методы, включая различные физико-химические воздействия (поверхностно-активные вещества, водяной пар, вибрационные и центробежные силы, температура газов и т. д.). Одним из новых методов интенсификации обезвоживания является механический срыв свободной влаги с поверхности угольных частиц под воздействием воздуха или газа.

         Для изучения эффекта срыва водяной пленки с поверхности угольных частиц были использованы методы скоростной микроскопическом киносъемки и ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Исследования показали, что этот процесс протекает в определенной последовательности: период индукции, основного процесса срыва и период малой скорости удаления влаги. Продолжительность периодов исчисляется сотыми долями секунды и зависит в основном от скорости потока воздуха. Общая продолжительность удаления влаги с одного зерна при скорости воздуха 30—60 м/с составляет 0,1 с, при скорости воздуха 160—170 м/с все три периода заканчиваются в тысячные доли секунды.

         Ядерный магнитный резонанс позволяет количественно определить эффект срыва водяной пленки, не вынимая образцы угля из установки для периодического взвешивания. Исследовался уголь марки Г шахты «Юбилейная» объединения «Гидроуголь».

         Исследования показали, что при относительной скорости газов и материала более 30 м/с происходит механический срыв свободной влаги с поверхности угольной частицы крупностью 0,25—3 мм до величины, когда остаток свободной влаги на поверхности частиц составляет около 20—30 % от первоначального содержания.

         В результате статистической обработки экспериментальных данных получена эмпирическая зависимость конечной влажности частиц угля от их начальной влажности и крупности d_M.cp, от скорости v_B и времени обдува t частиц угля воздухом w = 19,308 + 0,1735 w -1,3521 t — 0,0854 v_B — 0,8287 d_M.cp. Коэффициент корреляции R = 0,82.

         Данная эмпирическая зависимость дает возможность определить рациональные пути использования эффекта срыва водяной пленки в процессе механического и термического обезвоживания мелких продуктов обогащения угля.

         Эффект срыва водяной пленки с поверхности угольных частиц воздушным потоком может быть использован в специальных обезвоживающих аппаратах, которые в отдельных случаях могут заменить термическую сушку.

         В настоящее время в ИОТТ интенсивно ведутся работы по исследованию, разработке и внедрению скоростных методов сушки с использованием эффекта срыва водяной пленки. Этот эффект увеличивает межфазную поверхность теплообмена и испарение влаги в несколько раз, и тем самым позволяет создавать малогабаритные и в то же время высокопроизводительные сушильные аппараты. Наибольший эффект срыва свободной влаги с поверхности угольных частиц достигается в аппаратах, работающих по принципу «трубы Вентури», где наиболее эффективно используется градиентное поле давления. В горловине этих аппаратов локально создаются: высокая относительная скорость фаз, обеспечивающая эффективный срыв водяной пленки, и интенсивная турбулизация двухфазного потока, создающая условия тонкой диспергации «сорванной» воды в микронные капли, которые мгновенно испаряются в объеме газового потока или частично выносятся из аппарата без фазового перехода, т. е. без испарения влаги.

         В диффузорной части «трубы Вентури» происходит переход динамического напора газового потока в статическое давление, в результате чего возникает эффект коагуляции мельчайших частиц угля, снижая пылеобразование на выходе из сушильного аппарата. В ИОТТ разработаны и внедряются в промышленность так называемые пневмосопловые сушилки, работающие по принципу «трубы Вентури».

         Высокопроизводительные промышленные пневмосопловые сушилки производительностью до 260—300 т/ч по исходному углю и до 25—30 т/ч по испаренной влаге будут установлены на ОФ шахты «Нагольчанская», ГОФ «Красногорская», ОФ шахты «Красный партизан». В этих сушилках достигается объемное влагонап-ряжение до 2000—2500 кг/м³*ч, в то время как в трубах-сушилках этот параметр не превышает 1200 кг/м³*ч, а в барабанных сушилках 145 кг/м³*ч.

         В ближайшее время на ЦОФ «Брянковская» будет испытана опытно-промышленная противоточная пневмосопловая сушилка.

         В настоящее время ИОТТ ведутся исследования и разработка аппаратов, работающих на принципе механического срыва водяной пленки с поверхности угольных частиц импульсными воздушными потоками. В этих аппаратах происходит довольно глубокое обезвоживание угля, достигая кондиционных норм по влаге. Для глубокого обезвоживания мелкого угля в фильтрующих центрифугах также может быть использован эффект срыва водяной пленки с поверхности угольных частиц путем дополнительного наложения динамического напора воздушного потока в поле центробежно-вибрационных сил.