Збагачення у важких середовищах

Загальні відомості.

Збагаченням у важких середовищах називають процес поділу вугілля по щільності в середовищі щільністю, проміжної між щільностями поділюваних компонентів.

Важкими середовищами можуть бути однорідні органічні рідини, розчини солей і суспензії.

Суспензією називають завісь у рідині тонко здрібнених (менше 0,1 мм) мінеральних часток, що є речовиною, яка збільшує вагу середовища.

У промисловості одержали поширення мінеральні суспензії з речовиною, яка збільшує вагу середовища із магнетиту. Дисперсійне середовище — вода.

Збагачення вугілля у важких середовищах характеризується високою ефективністю. Це обумовлено тим, що у важких середовищах, відповідно до закону Архімеда, втрата у вазі занурених тіл більше, ніж у водяному середовищі, а прискорення вільного падіння їх менше.

Умови поділу часток у важкому середовищі: — частка тоне; - частка спливу; - частка знаходиться в зваженому стані. Тут і - щільність відповідно частки і середи, кг/м?.

Властивості мінеральних суспензій Найбільше важливі властивості суспензії - щільність, грузькість і стійкість.

Щільність суспензії - відношення її маси до займаного обсягу. Щільність суспензії - основна властивість, що визначає можливість поділу в ній матеріалу. Вона залежить від щільності речовини, яка збільшує вагу середовища і його утримання.

Грузькістю суспензії називають її властивість чинити опір переміщенню прошарків щодо один одного.

Грузькість збільшується зі зростанням щільності суспензії, дисперсності речовини, яка збільшує вагу середовища і залежить від утримання і складу вугільного шламу, що знаходиться в ній .

Магнетитові суспензії при високому утриманні речовини, яка збільшує вагу середовища, наявності шламу і глини стають структурно грузлими. У таких суспензіях погіршується поділ вугілля, особливо дрібних зерен, що не спливають і не тонуть, тому що вони не можуть перебороти опір середовища.

Стійкість суспензії - спроможність зберігати щільність протягом порівняно тривалого періоду часу в різноманітних по висоті прошарках.

Стійкість суспензії визначається швидкістю осадження твердої фази, що залежить від крупності, складу, щільності й утримання речовини, яка збільшує вагу середовища в суспензії.

Сепаратори для збагачення у важких середовищах Конструкції важкосередовищних сепараторів різноманітні і можуть бути класифіковані по ряду ознак:

по крупності збагачуваного вугілля — сепаратори для значних і середніх класів, сепаратори для дрібних класів;

за принципом дії - із розшаруванням у гравітаційному полі сил, із розшаруванням у відцентровому полі сил;

по числу кінцевих продуктів збагачення — двопродуктові, трьохпродуктові;

по засобу стабілізації щільності суспензії - із механічним перемішуванням суспензії, із висхідним або спадним прямуванням, із горизонтальним прямуванням, із комбінованим прямуванням;

за формою робочої камери — пірамідальні, конусні, коритні, барабанні;

по засобу видалення продуктів збагачення — із самопливним видаленням, за допомогою скребкового конвеєра, ланцюгового пристрою, лопатевого пристрою, елеваторного колеса.

Конструкція сепаратора повинна забезпечувати підтримку стійкої щільності суспензії в зоні розшарування збагачуваного матеріалу, повне розшарування матеріалу по щільності, швидке видалення з ванної сепаратора продуктів збагачення і достатньої продуктивності.

Сепаратори для збагачення значного вугілля. Сепаратор двопродуктовий із вертикальним елеваторним колесом типу ВКВ застосовують для збагачення вугілля класу 13−300 мм і забезпечують високу ефективність поділу Ерт = 30…50.

Для збагачення дрібного вугілля у важких суспензіях використовують гідроциклони двох типів: циліндроконічні двопродуктові і каскадні трьохпродуктові.

Принцип роботи двопродуктового важкосередовищного гідроциклону полягає в наступному. Вугілля і суспензія під напором тангенціально надходять у приймальну камеру гідроциклону. Під дією відцентрової сили суспензія в гідроциклоні розшаровується, при цьому щільність її зростає від центру до стінок гідроциклону. Частки збагачуваного матеріалу також розшаровуються по щільності. Легкі фракції спливають на поверхню суспензії і разом із частиною суспензії виходять із гідроциклону через зливальну насадку. Матеріал більш високої щільності переміщається по спіралі уздовж стінок гідроциклону і розвантажується через нижню насадку.

Трьохпродуктовий гідроциклон-сепаратор складається з двох послідовно встановлених гідроциклонів, призначених для поділу матеріалу на три кінцевих продукту (концентрат, промпродукт і відходи) при використанні суспензії однієї щільності, що надходить у перший гідроциклон.

Рис. — Схема трьохпродуктового каскадного гідроциклону-сепаратора: 1 — циліндричний гідроциклон; 2 — патрубок живлення; 3 — зливний патрубок; 4 — камера сливу; 5, 7, 12 — розвантажувальні патрубки; 6 — камера для прийому відходів; 8 — випускна насадка; 9 — конічна частина гідроциклону; 10 — зливний патрубок; 11 — циліндрична частина гідроциклону; 13 — камера зливу; 14 — перехідний патрубок

Принцип поділу в трьохпродуктовому гідроциклоні заснований на спроможності магнетитової суспензії розшаровуються у відцентровому полі, у результаті чого щільність суспензії, що переходить із першого апарата в другий, стає вище щільності суспензії, що знаходиться в системі циркуляції.

Гідроциклони випускають у комплекті з допоміжним обладнанням, необхідним для роботи важкосередовищних гідроциклоних установок.