Комплекс обогащения угольных шламов на основе концентрационного стола

Проблема и ее связь с научными и практическими задачами. Одной из наиболее острых проблем углеобогащения является проблема глубокого селективного разделения ультратонких углей, которая не решена в полной мере до настоящего времени [1].

Практически во всех странах мира флотационное и, тем более, гравитационное обогащение не обеспечивает полного извлечения углесодержащей фракции из тонких и мелких классов. По этой причине в отвалах, илонакопителях и прудах-отстойниках скопились большие объемы высокозольных угольных шламов и отходов флотации, содержащих в себе дефицитную органическую часть угля. В последнее десятилетие эти техногенные угольные месторождения Украины активно разрабатываются [2]. Чаще всего технологическая схема включает в себя земснаряд, транспортирующий пульпу на виброгрохоты мокрого тонкого грохочения, на которых происходит разделение исходного материала на два продукта: илистую часть (класс менее 0,1-0,12 мм) и органическую часть (класс крупнее 0,1-0,12 мм). После обезвоживания на осадительных центрифугах или естественного дренирования на открытых складах углесодержащая фракция готова к отправке потребителю. Отдельные мини-фабрики предусматривают обезвоживание илистой фракции, однако большинство сбрасывают этот продукт опять в илонакопители, тем самым увеличивая и без того значительное содержание илов. К сожалению, разделение такого труднообогатимого сырья современными техническими средствами в большинстве случаев малоэффективно. Таким образом, задача вторичной переработки углесодержащей массы илонакопителей и шламоотстойников является актуальной, т.к. открывает перспективы получения дополнительного сырья для коксования и энергетического использования, а также уменьшения загрязнения окружающей среды.

Анализ исследований и публикаций. В последние годы предприняты попытки обогащения угольных шламов разными методами [3, 4]: на винтовых сепараторах, концентрационных столах, центробежных сепараторах, отсадочных машинах, гидросепараторах, пенной флотацией, масляной агломерацией и др.

Анализ конструкций и опыта их работы позволил установить, что одними из наиболее эффективных машин для обогащения угольных шламов являются концентрационные столы [5]. Они отлично зарекомендовали себя (с точки зрения технологии) при обогащении мелких классов углей и антрацитов. Несмотря на широкое их применение для этих целей за рубежом и значительный интерес к ним в Украине в 60-70-е годы прошлого века концентрационные столы в настоящее время в странах бывшего СССР практически не используются. Прежде всего, это объясняется недостаточностью исследований процесса обогащения в тонком слое воды, отсутствием современных серийно выпускаемых столов и опытом их эксплуатации.

Постановка задачи. Разработка технологической схемы комплекса обогащения углесодержащих шламов илонакопителей с применением современного высокоэффективного оборудования, включая концентрационные столы.

Изложение материала и результаты. Донецкий национальный технический университет совместно с рядом предприятий (МКП \"Экипаж\", ООО НПК \"Укрвибромаш\" и др.) в течение последних лет принимал активное участие в разработке и исследовании ряда машин, которые можно отнести к машинам нового поколения. Так, для эффективного обогащения угольных шламов илонакопителей уже успешно применяются технологические схемы, включающие концентрационные столы и вибрационные грохоты нового типа с бигармоническими вибраторами. Эти машины показали высокие технологические показатели при обогащении угольных шламов, драгметаллов и, вне всякого сомнения, они перспективны в процессах переработки других полезных ископаемых [6].

Стол концентрационный опорный бигармонический СКОБ-5?2 предназначен для гравитационного обогащения в тонком слое воды, текущей по наклонной плоскости. Применяется для обогащения углей, руд черных, цветных и драгоценных металлов с высокой эффективностью разделения зерен крупностью от 0,1 до 13 мм.

Основными параметрами, влияющими на процесс разделения материала, являются производительность концентрационного стола, длина хода и число ходов дек, углы их поперечного и продольного наклона, количество смывной воды, система нарифлений. Благодаря уникальной возможности управления перечисленными факторами достигается возможность достижения максимально высокой технологической эффективности разделения разнообразного сырья, включая угольные шламы илонакопителей [7]. Такой совокупности управляющих факторов не имеет ни одна из машин, применяемых для обогащения шламов. Концентрационный стол является и эффективным аппаратом для десульфурации углей – степень снижения пиритной серы достигает 2…3 раз.

Конструкция концентрационного стола СКО-5?2, обеспечивает следующие основные преимущества:

• уникальная возможность управления технологическими параметрами процесса разделения позволяет достичь максимального качества при высокой производительности;

• низкий уровень энергопотребления, излучаемого шума;

• удобство регулирования основных параметров: амплитуд и частот колебаний бигармонического режима, поперечного и продольного углов наклона деки, расхода и распределения по длине деки смывной воды.

Грохот вибрационный высокочастотный бигармонический ГВВБ-32 предназначен для тонкого мокрого и сухого грохочения и обезвоживания полезных ископаемых с насыпной плотностью до 1,4 т/м3 и крупностью до 13 мм [8].

Большинство высокочастотных грохотов, выпускаемых в разных странах, сконструированы по одномассовой схеме с применением вибровозбудителей направленного действия. Практически все конструкции имеют возможность регулирования только амплитуды гармонических колебаний.В грохоте ГВВБ два регулируемых инерционных привода возбуждают бигармонические колебания, которые создают сложное поле траекторий колебаний короба грохота. Этим обеспечиваются оптимальные условия как фазы грохочения, так и фазы транспортирования материала по ситу грохота. Кроме того, знакопеременные вибрационные усилия различного направления, воздействующие на обрабатываемую среду, значительно улучшают условия прохождения воды и подрешетного материала сквозь ячейки сита, предотвращают их заклинивание \"трудными\" зернами, тем самым существенно повышая эффективность процессов грохочения и обезвоживания. В грохоте могут быть использованы все виды просеивающих поверхностей (сит), струйные брызгала и разнообразные кожухи.

Конструкция нового высокоэффективного виброгрохота обеспечивает следующие основные преимущества:

• низкий уровень энергопотребления и излучаемого шума при малой удельной материалоемкости;

• простота и удобство регулирования основных параметров: амплитуд и частот колебаний бигармонического режима, углов наклона короба и направления воздействия возбуждающей силы второй гармоники.

Смеситель центробежный СЦ-2 предназначен для смачивания сухого или влажного шлама водой, стабилизации гранулометрического и фракционного составов, а также обеспечения заданной плотности пульпы. Смеситель включает в себя корпус, рабочее колесо (импеллер), привод вращения импеллера, насосы (рабочий и резервный) для перекачки подготовленной пульпы, регулирующую и запорную арматуру. Рабочее колесо, изготовленное из износостойкого материала, имеет конструкцию, обеспечивающую снижение гидравлических потерь при максимально эффективном перемешивании на единицу потребляемой энергии. Корпус смесителя по желанию заказчика может быть футерован изнутри износостойким материалом. Заказчик также может сделать свой выбор на одном из производителей насосов, отлично зарекомендовавших себя при перекачке абразивных угольных пульп.

Делитель Д-4 предназначен для распределения и равномерной подачи исходной пульпы на деки концентрационных столов.

Состоит из приемной камеры и четырех сливных камер. По желанию заказчика корпус делителя может быть футерован изнутри износостойким материалом. Делитель комплектуется запорной арматурой, тип и модель которой, а также фирму-изготовитель, выбирает заказчик.

Выводы и направления дальнейших исследований. Применение вибрационных машин с бигармоническими колебаниями позволяют существенно интенсифицировать технологические процессы разделения (сепарации) разнообразных материалов, особенно тонко- и мелкозернистых. Одной из актуальных задач развития этих машин является дальнейшее снижение удельной себестоимости переработки шламов, что требует всестороннего изучения их работы в разнообразных производственных условиях. Тем самым можно оптимизировать параметры машин, совершенствовать элементы их конструкций (например, сита грохотов, систему нарифлений концентрационных столов и пр.), обеспечить энергосберегающие технологии.

Список использованной литературы

Обогащение ультратонких углей / Е.Т. Елишевич, Н.Д. Оглоблин, В.С. Белецкий и др. – Донецк: Донбасс, 1986. – 64 с.

Угольные илонакопители как дополнительный источник энергетического топлива / Е.Е. Гарковенко, Е.И. Назимко, Ю.Л. Папушин и др. // Энергосбережение. – 2009. – №5. – С. 24-25.

Акопов М.Г., Благов И.С., Бунин Г.М. Гравитационные и специальные методы обогащения мелких классов углей. – М.: Недра, 1975. – 248 с.

Берт Р.О. Технология гравитационного обогащения. – М.: Недра, 1990. – 574 с.

Благов И.С. Обогащение углей на концентрационных столах. –М.: Недра, 1967. – 136 с.

Интенсификация технологических процессов вибромашин путем реализации бигармонических режимов работы / С.Л. Букин, С.Г. Маслов, А.П. Лютый и др. // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. – 2009. – Вип. 36(77)-37(78). – С. 81-89.

Испытания концентрационного стола СКО-5?2 в полевых условиях / Е.И. Назимко, С.Л. Букин, А.Н. Корчевский и др. // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. – 2010. – Вип. 40(81). – С. 91-96.

Букин С.Л., Корчевский А.Н., Маслов С.Г. Разработка высокоэффективного виброгрохота с бигармоническим режимом работы для тонкой классификации угольных шламов // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. – 2010. – Вип. 41(82)-42(83). – С. 121-126.