Магнитные сепараторы

Лекция 3. Подготовка и обогащение твердого топлива
1. Гравитационное обогащение
1.1. Общие принципы разделения частиц при гравитационном обогащении
Гравитационными процессами обогащения называются процессы, в которых разделение
твёрдых частиц обусловлено различием в характере и скорости их движения в среде под
действием силы тяжести и сил сопротивления.
К гравитационным технологическим
процессам обогащения относятся: отсадка,
концентрация на столах, обогащение на шлюзах, желобах, винтовых сепараторах,
обогащение в тяжелых жидкостях и суспензиях, гравитационная классификация,
сгущение пульпы и частично промывка руд. Разделение частиц при гравитационном
обогащении обычно происходит в движущейся среде с достаточно большим содержанием
твердого вещества.
http://www.docstoc.com/docs/78738290/Gravity-Concentration-Technology
В качестве среды гравитационного обогащения используют воду, воздух, тяжелые
суспензии и жидкости.
В этих условиях на частицы действуют силы:

силы тяжести;

гидродинамические (подъемная сила и сила сопротивления при обтекании частиц
жидкостью);

возникающие при столкновении частиц и их трении;
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 1

трения частиц о дно или стенки машины, в которой осуществляется обогащение.
Определяющей силой является гравитационная, хотя ее действие нельзя рассматривать
изолированно от других указанных сил.
Гравитационная сила определяется массой тела и ускорением свободного падения. В
гравитационной машине (аппарате) частицы топлива транспортируются вдоль нее водой,
воздухом или с помощью вибраций поверхности, на которой производится обогащение,
одновременно перемещаясь и вертикальном направлении под действием силы тяжести.
Распределение частиц по высоте потока, определяющее их разделение, происходит в
соответствии с их крупностью, плотностью и формой в результате совместного действия
указанных сил. При одинаковой крупности и форме частиц, разделение происходит тем
успешнее, чем больше разница в плотностях разделяемых минералов.
Можно выделить два вида разделения частиц - гидравлическое и сегрегационное.
Гидравлическим разделением
называется разделение частиц, при котором силы
взаимодействия между частицами малы по сравнению с гидродинамическими силами.
Гидравлическое разделение происходит по законам свободного и стесненного осаждения
частиц. При разделении более крупные частицы, имеющие большую скорость свободного
падения, располагаются, как правило, ниже гидравлически менее крупных; в стесненных
условиях при большой объемной концентрации частиц гидравлически мелкие частицы
могут располагаться ниже крупных.
Гравитационные методы обогащения до сих пор не имеют единой общепризнанной
теории, а теоретические представления носят характер гипотез. В теоретических
исследованиях определились два направления – детерминистское и вероятностностатистическое.
Детерминистское направление исследует закономерности движения в средах отдельных
зерен в свободных или стесненных условиях. Для объяснения закономерностей
перемещения зерен используются законы классической механики, гидравлики, физики,
гидроаэродинамики. Детерминистское направление позволяет учесть влияние параметров
зерна и среды на результат расслоения смеси зерен в обогатительном аппарате и
количественно оценить влияние сил, вызывающих перемещение отдельной частицы, но
оно не учитывает влияние случайных факторов и не раскрывает полностью сложного
движения совокупности зерен в средах.
Вероятностно-статистическое направление включает исследование закономерностей
случайных, стохастических, процессов движения совокупности зерен и среды. Движение
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 2
отмеченной совокупности рассматривается как результат действия системы внутренних и
внешних сил, проявление которых носит вероятностно-статистический характер.
Вероятностно-статистическое направление раскрывает закономерности движения
совокупности зерен в средах и процесс формирования слоев, но не позволяет оценить
влияние сил, вызывающих перемещение отдельной частицы.
Существует ряд способов обогащения , основанных на различиии плотностей. На пример,
угля (сланца) ρ=1300-1400 кг/м3 и породы ρ=2200-2500 кг/м3 .
При движении частицы в плотной среде под действием силы тяжести она испытывает
сопротивление , которое обусловлено силами инерции и трения (вязкости). При
ламинарном режиме обтекания основное сопротивление представляют силы трения. С
увеличением скорости развивается турбулентн6ость и обтекание происходит с
образованием вихрей и в этом случае преобладают силы инерционного сопротивления.
1.2 Расчёт скоростей осаждения
При свободном осаждении в начальный момент тело движется с укорением, однако сразу
же при движениии нарастают силы сопротивления и в результате скорость достигает
определённого значения и далее не изменяется.
Время, за которое достигается постоянная скорость свободного осаждения, определяется
по следующему уравнению
t0 
2.5  wo   T
 T   Ж   g , где ρТ и ρж –плотность твёрдой фазы и среды, w0-скорость
осаждения; g- ускорение свободного падения.
Расстояние которое проходит частица за время t0 определяется по формуле:
S
1,8  w 02   T
.
 T   Ж   g
Для определения скорости свобдного осаждения применяют следующие формулы.
При диаметре частицы d≥0,85 мм надёжные результаты даёт формула Риттингера:
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 3
w0  2,67  g  d 
T   ж
ж
.
При диаметре d = 0,001-0,12 мм используют формулу Стокса:
g  d 2 T   ж 
w0 
, где µ- динамическая вязкость среды.
18  
Для диапазона размера частиц d = 0,12-0,85 используют эмпирическую формулу Аллена:
w0  1,146  d  3 T  1000 ,
2
для воды
для воздуха
w0  40,6  d  3 T  1,23 .
2
С достаточной точностью для любых размеров частиц скорость осаждения (витания)
может быть определнна по формуле Тодеса:
Re O 
wo  d

,
Re O 
Критерий Архимеда Ar 
Ar
, где 𝜈 − кинематическая вязкость среды,
18  0.61  Ar
g  d 3  T   ж 
.
 3  ж
Все вышеприведенные формулы описывают свободное осаждение одиночной
частицы. Свободным называется падение одиночного тела в безграничном объеме или
падение массы тел при небольшой объемной концентрации,   0,1.
Достаточно
хорошее
приближение
к
экспериментальным
данным
для
0,1 < Re < 5000 дает формула, предложенная М.Я.Антонычевым и Ф.И.Нагирняком:
v0 
2
 

2
20,4

2,95
Re


4,52


dэ 

Ошибка в определении скорости по вышеприведённой формуле не превышает 9 %.
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 4
Интерполяционные формулы для расчета скорости падения сферических частиц
получены, как правило, на основании аппроксимации кривой Релея. Наиболее простым
способом аппроксимации является разделение кривой на ряд участков, в каждом из
которых зависимость между  и Re приближенно заменяется линейной.
Для определения вида частной формулы, которую следует применить в том или ином
случае, необходимо знать число Рейнольдса, зависящее, в свою очередь, от искомой
скорости. П.В.Лященко предложил использовать безразмерные параметры A  Re 2  и
B   / Re . Первый параметр Лященко выглядит так:
g d 3     ж 


Re  
6 w 2   ж 
2
Для определения гидравлического диаметра (размер частицы, вычисляемый по известной
конечной скорости свободного падения) широко используется второй параметр Лященко:

Re

g (    ж )

6 w03  ж
Первый и второй параметры Лященко используются для отнесения частиц к тому или
иному диапазону по крупности, что позволяет использовать ту или иную частную
формулу для расчета конечной скорости свободного падения (или размера частицы по
известной конечной скорости падения).
Порядок расчета скорости следующий: вычисляем
Re 2  по формуле выбираем частную формулу и
рассчитываем скорость. Аналогично для расчета
гидравлического диаметра вычисляем B   / Re
выбираем формулу и вычисляем диаметр.
Коэффициент вязкости зависит от температуры и
определяется, например, по справочнику
Рис.1. Диаграмма Лященко
Для расчета скорости может быть применен графический метод Лященко – Шиллера –
Наумана:
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 5
 по формуле рассчитывают первый параметр Лященко A  Re 2  .
 Пользуясь графиком – диаграммой Лященко Re 2   f Re  (рис., для шаров
нижняя линия), по найденному значению Re 2  определяют Re и по нему
вычисляют скорость: w0  Re / d .
При стеснённом осаждении каждая частица испытывает влияние других частиц и в
результате реальная скорость осаждения уменьшается.
Ввиду сложности стесненное падение изучалось в основном экспериментально. При этом
вместо падения частиц исследовалось обычно их взвешивание (от слова взвесь) потоком
жидкости.
Возможность
такой
обратимости
доказана
опытами.
При стесненном падении на отдельную частицу будут действовать те же силы, что и при
свободном:
гравитационная,
подъемная,
гидродинамические
силы
сопротивления
(равнодействующая сил трения и давления), силы механического сопротивления, возникающие за
счет взаимного столкновения частиц друг с другом, трения частиц друг о друга и стенки аппарата.
Скорость частиц при стесненном падении будет меньше скорости их свободного падения. Чем
меньше расстояние между частицами, то есть чем больше их объемная концентрация, тем меньше
будет
скорость
стесненного
падения.
Параметром, характеризующим состояние взвешенного слоя (падающего слоя), является
коэффициент разрыхления (пористость слоя) – объемное содержание жидкой фазы в слое:
m
Vж
V ж  Vт
где Vж и Vт –
объем
соответственно
жидкой
и
твердой
части
слоя.
Объемная концентрация твердого , вычисляемая по формуле
=
Vт

Vт  Vж
Объемная концентрация твердого связана с пористостью следующим соотношением:
  m 1
Можно выделить четыре вида стесненного падения
Лучше всего изучены первый и второй случаи, хуже третий, еще хуже четвертый. Это
связано с тем, что виды падения от первого к четвертому становятся все более сложными
для изучения.
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 6
1. Падение одиночного тела в однородной среде, ограниченной стенками
2. Падение массы однородных тел.
3. Падение отдельных крупных зерен в массе окружающих мелких.
4. Массовое падение разнородных зерен.
1. Падение одиночного тела в однородной среде, ограниченной
стенками. С некоторым приближением движение частиц в узких
трубках можно рассматривать как прообраз стесненного группового
движения частиц. Таким путем Монро была получена первая формула
для определения скорости стесненного падения. Последующими
работами было установлено, что закономерности падения частиц в узких
трубках применимы лишь для качественного описания стесненного падения и не дают
достаточно точных количественных зависимостей.
Экспериментальное измерение скорости в этом случае производится путем определения
скорости восходящего потока vа взвешивающего частицу, тогда скорость стесненного
падения wст = wа,
Скорость можно определить как путь Н, проходимый частицей за определенное
время t: wст = H/t. Начало и конец отсчета времени движения тела можно фиксировать
визуально. Для расчета скорости падения единичного шара в трубке предложен ряд
формул, в которых скорость стесненного падения вычисляется как скорость свободного,
умноженная на некий коэффициент, зависящий от d/D . Например, формула Монро
  d 1,5 
wст  1     w0
  D  
где d – диаметр зерна, D – диаметр трубы. Формула пригодна при d/D меньше 0,5.
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 7
2. Падение массы однородных тел.
Экспериментально скорость падения массы
однородных тел определяют как скорость потока, в котором взвешен
определенный объем частиц (при  = const). При этом wст  wа .
Скорость потока определяют как отношение объема взвешивающей
среды (или взвеси) Q, проходящей в единицу времени через сечение
S, ограничивающее пространство движения: wа  Q / S .
Для определения скоростей стесненного падения однородных частиц
предложены две основные группы формул:
1) формулы, основанные на рассмотрении массы падающих зерен как фильтрационной
среды, через которую жидкость протекает в вертикальном направлении снизу вверх;
2) формулы, основанные на рассмотрении падения в жидкости отдельной частицы,
находящейся в массе других.
Хотя первая концепция имеет более четко выраженный физический смысл, недостатком
формул этой группы является ограничение применения небольшими коэффициентами
разрыхления (m < 0,8), для которых взвешенный слой может рассматриваться как
пористая среда.
Для первой группы характерна формула
wст  M
w(1  m ) f
L
dэ
где L  Ar  3m 3 / [216(1  m)] ; Ar  (6 /  ) Re 2  – критерий Архимеда; M и f – параметры,
зависящие от L.
Из формул второй группы наиболее распространенной является формула Лященко
wст = vсв mn,
где wст и wсв – скорость соответственно стесненного и свободного
падения частиц; n – показатель степени, зависящий от размера,
плотности и формы частиц, n можно принимать равным 4,65 при
Re < 0,5; 2,39 при Re > 500 и приблизительно 3 при 0,5 < Re < 500;
также предложен ряд формул, по которым можно более точно
рассчитать показатель степени n.
3. Падение отдельных крупных зерен в массе окружающих
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 8
мелких. Падение отдельных крупных (на несколько порядков крупнее, чем мелкие) зерен
в массе окружающих мелких зерен имеет место при обогащении в тяжелых суспензиях.
Надо отметить, что в одной и той же суспензии тела одинаковой плотности, но разного
размера могут перемещаться по-разному: крупные тела будут тонуть, а мелкие –
находиться в равновесии или даже всплывать. Это ограничивает нижний предел
крупности частиц, обогащаемых в суспензии.
Экспериментальное определение скоростей падения тел в суспензии может проводиться,
например, в вертикальных трубках. Используются неподвижные или движущиеся
суспензии. Скорость падения определяется путем фиксации времени прохождения тела
через две отметки.
При падении крупных частиц в бесструктурных суспензиях последние по отношению к
падающим телам можно рассматривать как жидкость с определенной плотностью и
вязкостью, т.е. при Re > 20000 (или Re 2  > 1077) скорость падения можно рассчитывать
по формуле Ньютона – Риттенгера с учетом плотности суспензии ρс :
   с 

wст  K R d 0,5 
 с 
4. Массовое падение разнородных зерен. Подразумевается
падение разнородных, но соизмеримых по размерам частиц, в
отличие от предыдущего случая, где падают частицы, размеры
которых отличаются на несколько порядков.
Такой вид падения встречается в классификаторах, отсадочных
машинах, на концентрационных столах и в ряде других
гравитационных аппаратов.
Несмотря на широкое распространение совместное падение
разнородных частиц изучено в незначительной степени.
В ряде работ для экспериментального определения скоростей частиц в многодисперсной
пульпе применен косвенный метод.
Качественная картина при движении частиц, соизмеримых по размерам, следующая: при
постоянном объемном содержании твердого скорость крупных частиц в присутствии
мелких уменьшается по сравнению со скоростью их стесненного падения (при наличии в
пульпе частиц только одного крупного класса); наоборот, скорости мелких частиц в
присутствии крупных увеличиваются.
Для расчёта скорости стеснённого осаждения рекомендуется следующая формула:
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 9
Re 
wd

, где Re 
Ar   4,75
и ε-объёмная доля твёрдой фазы в
18  0.61  Ar   4,75
общем объёме среды.
Пример. Расчёт отстойника.
1. Расчёт критерия Архимеда для наименьших осаждающихся частиц.
Вязкость жидкой фазы L  aq  exp    b1  b2 104  t  b3 106  t 2  
 1, 0026 мПа  с  exp 0, 265   2, 0544  0, 4135 102  20 1, 047 10 7  20 2   1,887 мПа  с .
Критерий Архимеда: Ar 
 0,5 10 м 

3
d 3  g  L 2 S  L
L 2
L

 9,81 м с3  1224, 2 кг м3  2161 кг м3  1224, 2 кг м3
 394,8 .
2
1224, 2 кг м3
1,887 мПа  с 
3
2
2. Расчёт скорости свободного осаждения частиц.
Критерий Рейнольдса для свободного осаждения сферических частиц:
Re 
Ar
394,8

 13, 20 .
18  0, 6 Ar 18  0, 6 394,8
Скорость свободного осаждения сферических частиц:
wсв.сф.  Re
L
1,887 мПа  с
 13, 20
 0, 04068 м с .
d  L
0,5 103 м 1224, 2 кг м3
Скорость свободного осаждения угловатых частиц:
wсв.  wсв.сф.    0, 04068 м с  0, 7  0, 02848 м с .
3. Расчёт скорости стеснённого осаждения.
1  сусп
Порозность суспензии:  
L
1  сусп
L

сусп
S
1  0, 03000
1224, 2 кг м3

 0,9822 .
1  0, 03000
0, 03000

1224, 2 кг м3 2161 кг м3
Критерий Рейнольдса для стеснённого осаждения сферических частиц:
Re 
Ar   4,75
18  0,6 Ar   4,75

394,8  0,98224,75
18  0,6 394,8  0,98224,75
 12,32 .
Скорость стеснённого осаждения сферических частиц:
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 10
wст.сф.  Re
L
1,887 мПа  с
 12,32
 0, 03799 м с .
d  L
0,5 103 м 1224, 2 кг м3
Скорость стеснённого осаждения угловатых частиц:
w  wст.сф.    0, 03799 м с  0, 7  0, 02659 м с .
4. Расчёт площади поверхности осаждения и диаметра отстойника.
Площадь поверхности осаждения: F 
Диаметр отстойника: D 
4 F


Vпр
w

63,86 103 м3 с
 2, 401 м 2
0, 02659 м с
4  2, 401 м2
 1,749 м .
3,142
2. Классификация
Классификация – это процесс разделения в жидкости (или газе) смеси частиц на классы
крупности по скоростям их падения в полях гравитационной (гравитационная
классификация) или центробежной (центробежная классификация) силы.
В соответствии с используемой средой (вода или воздух) классификация может быть
гидравлической и пневматической.
Классификацию применяют для разделения рудного материала на два или несколько
классов крупности, для замыкания цикла измельчения, обесшламливания продуктов,
сгущения (обезвоживания) продуктов обогащения.
В практике обогащения используют главным образом гидроциклоны, спиральные
классификаторы и многокамерные гидравлические классификаторы.
Обычно классификации подвергают продукт, содержащий частицы меньше 6 мм для руд и
13 мм для углей. Гидравлическая классификация применяется для разделения по
граничной крупности 40 мкм и более. Обесшламливание проводят по зерну от 10-20 до
40-70 мкм.
Гидравлическая гравитационная классификация проводится в вертикальном или
горизонтальном потоках жидкости.
Принцип разделения частиц в классификаторах с вертикальным потоком состоит в
транспортировании жидкостью, перемещающейся с некоторой скоростью, в верхнюю
часть аппарата частиц, гидравлическая крупность (скорость падения) которых меньше
скорости потока (va>v0); при этом частицы, имеющие гидравлическую крупность больше,
чем скорость потока (va < v0), опускаются в нижнюю часть аппарата.
В классификаторах с горизонтальным потоком частицы большей гидравлической
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 11
крупности оседают на дно и разгружаются тем или иным способом, а частицы меньшей
гидравлической крупности не успевают осесть и выносятся потоком в слив через порог
или специальное отверстие. По такому принципу работают механические
классификаторы.
Применяют также комбинированные многокамерные гидравлические классификаторы, в
которых разделение происходит с использованием обоих указанных принципов.
На процесс классификации оказывают влияние: стесненность падения частиц,
гранулометрический и денсиметрический состав питания, конструкция аппарата.
Наличие в отдельном узком по крупности классе частиц, различных по плотности и
форме, приводит к неизбежному взаимному засорению продуктов разделения.
Классификация применяется в основном для разделения по крупности, но этот процесс
возможен лишь при разделении достаточно однородных смесей.
Гидравлическая классификация не является собственно обогатительным процессом и
относится к подготовительным или вспомогательным. В качестве вспомогательной
операции ее используют на всех обогатительных фабриках, применяющих измельчение
руд. Подготовительным этот процесс является тогда, когда руда делится на классы
крупности, подвергаемые впоследствии раздельному обогащению.
При разделении на два продукта более крупный называют песковой фракцией
(сокращенно – пески), а более мелкий – сливом.
Все классификаторы можно разделить на гравитационные и центробежные. Вторым
признаком для систематизации классификаторов служит способ разгрузки песков (слив
всегда удаляется переливанием через сливной порог), разгрузка может быть механической
или самотечной (см. таблицу).
Аппараты, в которых осуществляется гидравлическая классификация, называются
классификаторами. В случае воздушной классификации аппараты называют воздушными
сепараторами.
Классификаторы
Центробежные с разгрузкой
песков
Гравитационные с разгрузкой песков
механической
самотечной
механической
самотечной
Гидроциклоны,
Механические Однокамерные Многокамерные Центрифуги
(конус)
(многокамерный (шнековые
центрифуга с
(реечный,
гидравлический осадительные) гидроциклонной
спиральный,
классификатор)
разгрузкой
чашевый и
др.)
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 12
При гидравлической классификации разделение материала происходят в условиях
свободного или стесненного движения; при пневматической классификации – в
условиях свободного движения.
2.1 Механические классификаторы
Механические классификаторы работают по принципу разделения исходного
продукта в горизонтальном потоке на крупную фракцию – пески и мелкую – слив.
Разгрузка
песков
осуществляется
механическим
способом.
В зависимости от конструкции разгрузочных устройств различают механические
классификаторы:
В
связи
с
реечные,
появлением
классификаторов
–
спиральные,
более
чашевые,
компактных
гидроциклонов
и
область
дражные
и
др.
экономных
центробежных
применения
механических
классификаторов существенно уменьшилась. Исходный материал подается в нижнюю
треть ванны. Мелкие частицы (у которых скорость падения низкая) удаляются со
сливом через порог. Крупные частицы (у которых скорость падения высокая) оседают
на дно и спиралью транспортируются в верхнюю часть ванны, где разгружаются
через специальное отверстие. На дне аппарата образуется постель из осевших частиц,
которая предохраняет ванну от износа.
1-постель: 2-пески; 3- расслаивающаяся
взвесь; 4 –слив.
Спиральный классификатор состоит из наклонного корыта, в котором помещены
один или два вращающихся вала с насаженными на них спиралями. Спирали
изготовлены из стальных полос, образующих двухзаходную винтовую ленту. Для
предохранения от износа спираль футеруется пластинами из отбеленного чугуна,
легированной стали или высокопрочных сплавов. Ширина полос выбирается в
зависимости от нагрузки классификатора по пескам и составляет от 0,1 до 0,4
диаметра спирали. Шаг спирали равен примерно половине ее диаметра.
Гидравлические классификаторы
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 13
Простейшими гидравлическими классификаторами с
горизонтальным
потоком
пульпы
являются
классифицирующие конусы (рис.). На обогатительных
фабриках
их
применяют
во
вспомогательных
операциях – для отделения песков от шламов при
низкойэффективности
обезвоживании
материала,
а также
классификации
бесшламленного
как
или
мелкозернистого
буферной
емкости.
Разгрузка слива происходит самотеком через сливной порог, а разгрузка песков –
непрерывная, через песковые насадки или с применением разного рода затворов
периодического
действия.
Многокамерные гидравлические классификаторы
Одно- и многокамерные гидравлические классификаторы с восходящим потоком
воды
имеют,
как
правило,
непрерывную
разгрузку
песковых
фракций.
Классификаторы, предназначенные для подготовки материала к гравитационному
обогащению, обычно многокамерные. Зона разделения у них имеет значительную
протяженность. Такие классификаторы широко применяют для одновременного
получения
нескольких
узких
по
В
крупности
многокамерных
классификаторах
разделяется
классов.
горизонтальных
(рис.8)
в
материал
восходящем
горизонтальном
и
потоке
воды (комбинированный классификатор)
на несколько продуктов (фракций).
1-чан; 2-карман;3 и 5 –камеры; 4- конус ;
6-потрубок; 7-клапан; 8- полый вал; 9шток;
10
–мешалка;
11-
червячное
колесо; 12 – кулачки.
Классификатор представляет собой горизонтальную ванну, ко дну которой
последовательно
присоединено
несколько
вертикально
расположенных
классифицирующих камер. Размеры камер увеличиваются от загрузки к разгрузке, и
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 14
поэтому горизонтальная скорость потока пульпы уменьшается от загрузки к
разгрузке. В нижней части каждой камеры имеются отверстия для выпуска
(непрерывно или периодически) готового продукта и подачи дополнительной воды,
создающей восходящий поток. В каждой камере устанавливается скорость
восходящего потока воды, равная конечной скорости стесненного падения частиц
расчетной крупности разделения.
2.2 Гидроциклоны
Главной действующей в гидроциклоне силой является центробежная сила инерции,
возникающая при вращении пульпы благодаря тангенциальной
подаче питания и осевой разгрузке продукта. Под действием
центробежной силы более крупные и более тяжелые частицы
твердого отбрасываются к стенке корпуса гидроциклона и затем,
двигаясь с «внешним» вихрем, разгружаются через песковую
насадку. Более тонкие и легкие частицы вытесняются к центру
гидроциклона и «внутренним» вихрем выносятся в слив.
Известен
целый
ряд
конструктивных
модификаций
гидроциклонов и оборудования гидроциклонного типа, однако на
обогатительных фабриках для классификации применяют только
гидроциклоны
цилиндроконического
типа.
Рис.Гидроциклон
1 – сливной патрубок; 2 – сливная труба; 3 – питающая насадка;
4 – цилиндроконический сосуд; 5 – песковая насадка
На показатели работы гидроциклонов влияют форма и геометрические размеры
гидроциклона, а также питающей и разгруз очных насадок, угол наклона его оси, давление
на входе, способ удаления слива, состояние внутренней пове рхности, кроме того,
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 15
объемная производительность или давление на входе и свойства обрабатываемой пульпы:
содержание
твердого,
его
гранулометрический
и
вещественный
состав.
Разгрузочное отношение dп/dс (отношение диаметра песковой насадки к диаметру
сливного патрубка) является основным фактором, определяющим показатели работы
гидроциклона при обработке рядовых пульп обогатительных фабрик. С увеличением
разгрузочного отношения повышается выход песков, понижается их крупность и
содержание твердого, соответственно этому уменьшается крупность слива и его выход.
Эффективность классификации достигает максимума при оптимальном разгрузочном
отношении.
Содержание твердого в питании гидроциклонов поверочной классификации колеблется от
30
до
60 %.
Для борьбы с износом применяют футеровку корпуса и съемные детали из износостойких
материалов. К таким материалам относятся: легированные чугуны, резина, каменное
литье, полиуретан, фарфор, керамика, твердые сплавы.
2.3 Отсадка
Принцип действия отсадки. 1 и 2 – соответственно
тяжёлая и лёгкая фракции; 3- исходное питание; 4подрешётная вода.
Отсадкой называется процесс разделения
минеральных частиц по плотности в водной или
воздушной среде, пульсирующей относительно разделяемой смеси в вертикальном
направлении.
Отсадка – самый распространенный процесс гравитационного обогащения. Этим
методом можно обогащать материалы крупностью от 0,1 до 400 мм. Отсадка
применяется при обогащении углей, сланцев, руд.
Преимущества отсадки следующие: универсальность, простота технологической
схемы (по сравнению с тяжелосредной сепарацией), высокая производительность (до
600 т/ч), высокая технологическая эффективность (уступает только тяжелосредной
сепарации), экономичность. В настоящее время известно около ста конструкций
отсадочных машин. Машины можно классифицировать следующим образом: по типу
среды разделения – гидравлические и пневматические; по способу создания
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 16
пульсаций – поршневые (рис.11.1), с подвижным решетом (рис.11.2), диафрагмовые
(рис.11.3), беспоршневые или воздушно-пульсационные (рис.11.4). Также могут быть
машины для обогащения мелких классов, крупных классов,
ширококлассифицированного материала. Наиболее распространена гидравлическая
отсадка. А среди машин чаще всего применяют беспоршневые.
2.4 Сегрегационное разделение
Сегрегационным (сегрегацией) называется разделение частиц в условиях, при которых
силы взаимодействия между частицами преобладают над гидродинамическими.
Экспериментально установлено, что
 при сегрегации частиц одинаковой плотности мелкие частицы располагаются
ниже крупных;
 при сегрегации частиц различной плотности в нижнем слое располагаются
мелкие тяжелые частицы, над ними слой крупных тяжелых частиц с мелкими
легкими, в верхнем слое -- крупные легкие частицы.
Скорость расслаивания при сегрегации увеличивается с повышением крупности и
разности в плотностях разделяемых частиц, интенсивности вибраций и уменьшением
толщины слоя. Она зависит также от формы частиц. Наблюдаемое при сегрегации
всплывание крупных тел в колеблющейся среде, составленной из мелких частиц,
объясняется тем, что сила сопротивления при движении крупных частиц вверх меньше,
чем при движении их вниз.
Сегрегация имеет значение для тех гравитационных процессов, при
которых объемное содержание твердого в пульпе достаточно велико
(40--50 %). К таким процессам относятся, например, отсадка,
концентрация на столах в суживающихся желобах. для промывки и
обогащения в тяжелых суспензиях (за исключением обогащения на виброжелобах)
сегрегация не имеет существенного значения. При гравитационном обогащении часто в
одной машине сочетаются оба процесса гидравлическое разделение и сегрегация.
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 17
В гравитационных аппаратах и машинах разделение частиц происходит в разрыхленных
слоях, в которых твердые частицы находятся во взвешенном состоянии. Толщина
взвешенных слоев колеблется в широких пределах -- от нескольких метров до
миллиметров (концентрационные столы, шлюзы).
3. Обогащение в тяжелых суспензиях
Обогащение полезных ископаемых в тяжелых средах основано на разделении
минеральной смеси по плотности. Процесс происходит в соответствии с законом
Архимеда в средах с промежуточной плотностью, между плотностью удельно-легкого и
удельно-тяжелого минерала. Удельно-легкие минералы всплывают, а удельно-тяжелые
погружаются на дно аппарата. Обогащение в тяжелых средах широко применяется в
качестве основного процесса для обогащения углей, а также сланцев и других руд.
В качестве тяжелых сред можно применять тяжелые жидкости и тяжелые суспензии.
Между ними есть одно принципиальное различие. Тяжелая жидкость однородна
(однофазна), тяжелая суспензия неоднородна (состоит из воды и взвешенных в ней частиц
– утяжелителя). Поэтому обогащение в тяжелой жидкости в принципе приемлемо для
частиц
любой
крупности.
Тяжелую суспензию можно считать псевдожидкостью с определенной плотностью
лишь для достаточно больших (по сравнению с размерами частиц утяжелителя) частиц.
Кроме того, для получения однородной по плотности суспензии в аппаратах приходится
производить ее перемешивание. Все это оказывает влияние и на частицы, подвергаемые
обогащению. Поэтому нижний предел крупности частиц, обогащаемых в тяжелой
суспензии, ограничен и составляет: при гравитационных процессах – для руд 2-4 мм, для
углей 4-6 мм; при центробежных процессах – для руд 0,25-0,5 мм, для углей 0,5-1 мм.
В качестве промышленной тяжелой среды используются тяжелые суспензии, т.е. взвесь
мелких удельно-тяжелых частиц (утяжелителя) в среде. Средой обычно является H2O,
редко воздух. Наиболее часто используемыми утяжелителями являются магнетит и
ферросилиций. Ферросилиций обычно содержит 85 % железа, 15 % кремния и
незначительное количество легирующих добавок. Гидравлические суспензии называют
просто
суспензиями;
воздушные
суспензии
–
аэросуспензиями.
Суспензии, применяемые в практике обогащения, делятся на две основные группы:
бесструктурные
(по
реологическим
свойствам
приближаются
к
ньютоновским
жидкостям), структурные (приближаются к вязкопластичным системам).
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 18
3.1 Расчет коэффициента вязкости жидких неоднородных смесей (суспензий)
Расчетные методы:
Метод Эйнштейна:
Эйнштейн (Einstein A.) первым сформулировал зависимость вязкости системы, состоящей
из идеально твердых шарообразных частичек, взвешенных в жидкости, от объемной
концентрации Φ твердой фазы. Предложенные им формулы определены для Φ ≤ 0,2
имеют вид:
1  0.5 
1   2
при 0,04 < Φ ≤ 0,2 :  susp  l 1  2.5 
 susp  l
при Φ < 0,04:
(1)
(2)
Метод Кунитца:
Формула Кунитца (Kunitz M.) определена для расчета коэффициента вязкости суспензий
при Φ < 0,1:
susp  l 1  0.5   1   4
(3)
Метод Гатчека:
Формула Гатчека (Hatschek E.) определена для расчета коэффициента вязкости суспензий
при Φ < 0,9: при Φ < 0,4:
 susp  l 1  4.5 
(4)
при 0,5 < Φ < 0,9 :
susp  l
1
1   0.33 
(5)
Метод Ванда:
Формула Ванда (Vand V.J.) определена для расчета коэффициента вязкости суспензий при
Φ < 0,35:
susp  l 1  2,5    7,17  2  16,2  3 
(6)
Также в литературе приводится вторая формула Ванда, но область применения для этой
формулы не указывается:

susp  l exp 12,5 




1  0,61   
(7)
Метод Манлея-Масона:
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 19
Формула Манлея и Масона (Manley R.H.J. and Mason S.B.) определена для расчета
коэффициента вязкости суспензий при Φ < 0,3:
susp  l 1  2,5    10,05  2 
(8)
Метод Эйлерса:
Формула Эйлерса (Eilers H.) определена для расчета коэффициента вязкости суспензий
при Φ < 0,5:
susp


2,5  
 l 1 

 2  1  1,35    
2
(9)
Метод Стейнура:
Формула Стейнура (Steinour H.H.) определена для расчета коэффициента вязкости
суспензий при Φ < 0,5:

 



1




susp  101,82  l 
(10)
Обозначения
μl- коэффициент динамической вязкости чистой жидкости , сПз
μsusp- коэффициент динамической вязкости суспензии , сПз
Ф –объёмная доля твёрдого вещества
Из формул (1) - (10) для расчета коэффициента вязкости суспензий Гамбилл (Gambill
W.R.) рекомендует уравнение Кунитца, как дающее наиюолее точные результаты.
Формула Стейнура дает лишь приближенные результаты
Эти уравнения: формулы (1) - (10) непреминимы к колоидным растворами лиофильным
коллоидам.
Литература
Бретшнайдер Ст. Свойства газов и жидкостей.-М.-Л.:Химия,1966
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 20
Максимальная плотность суспензии определяется максимально возможным объемным
содержанием утяжелителя (и, конечно, его природой). Обычно для измельченного
утяжелителя (для частиц неправильной формы) объемное содержание твердого может
составлять до 36 %, для гранулированного – 42-45 %. Дальнейшее увеличение объемной
концентрации утяжелителя ведет к резкому повышению напряжения сдвига суспензии и,
как следствие, к нарушению эффективности разделения. Объемная концентрация
утяжелителя, при которой начинается резкий рост напряжения сдвига, называется
критической.
В качестве утяжелителя могут применяться любые достаточно плотные, нетоксичные, не
слишком дорогостоящие и легко отделяемые от полезного ископаемого вещества.
Наиболее часто используемыми утяжелителями являются магнетит и ферросилиций.
Ферросилиций обычно содержит 85 % железа, 15 % кремния и незначительное количество
легирующих добавок. Ферросилиций может быть измельченный (дробленый) и
гранулированный. Наибольшая частота использования магнетита и ферросилиция
объясняется относительной простотой их регенерации, поскольку эти вещества обладают
сильными магнитными свойствами и регенерируются при помощи магнитной сепарации.
Для сравнения, например, галенит и пирит приходится регенерировать при помощи
значительно более дорогого и сложного процесса – флотации.
Обогащение в тяжелых суспензиях средне- и крупнокускового материала производят в
гравитационных сепараторах (в сепараторах со статическими условиями разделения).
Обогащение мелкозернистого материала осуществляют в центробежных сепараторах
(сепараторах с динамическими условиями разделения) – гидроциклонах. Остальные виды
тяжелосредных сепараторов (аэросуспензионные, вибрационные) используются редко.
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 21
4.Обогащение горючих сланцев
Рассмотрим процесс обогащения в тяжёлых суспензия, который применяют при
обогащении сланца. Процесс обогащения в тяжелых суспензиях заключается в разделении
рудного материала по плотности отдельных кусков в гравитационном либо центробежном
полях в суспензии, имеющей промежуточную плотность между тяжелой и легкой
фракциями.
. Если в такую среду погрузить горную массу, то горючий сланец, как
наименее плотное вещество-всплывает, а порода , напротив, оседает.
Для того чтобы частицы утяжелителя находились во взвешенном состоянии, применяют
механическое перемешивание или создают циркулирующие потоки.
В качестве утяжелителей суспензии используют: минералы -- пирит, пирротин, барит,
магнетит, арсенопирит, галеиит; сплав -- ферросилиций; металл -- свинец. Жидкой фазой
обычно является вода, редко -- насыщенные растворы солей. Эффективность разделения в
тяжелых суспензиях выше эффективности обогащения на отсадочных машинах и зависит
от вещественного состава руды, физических свойств суспензии, типа сепараторов и
крупности обогащаемого материала.
4.1. Техническкий комплекс подготовки сланца
Строительство шахты Оямаа началось в
2009 г. На запланированную мощность
она вышла в 2012 году.
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 22
Пробивка главного ствола шахты
Были проведены мелиорация, расчистка площадки. ырыт карьер и начата пробивка ствола
Технологический процесс подготовки сланца
В состав комплекса подготовки сланца входят следующие модули:
 Буферный склад горной массы.
 Бункерный модуль.
 Дробильно-сортировочный модуль.
 Обогатительный модуль.
 Модуль подготовки суспензии.
 Модуль обезвоживания шлама.
Дробильно-сортировочный и обогатительный модули взаимодействуют с главным
конвеером шахты через буферный склад горной массы, для компенсации неритмичности
работы каждого из звеньев.
Модули соединены между собой конвейерными линиями и
галлереями. Под буферным складом оборудован узел подачи горной массы на конвейер.
Технологический процесс подготовки сланца включает в себя несколько
последовательных стадий.
 подземная часть, выемка сланца.
Разрушение массива пласта сланца происходит в
подземных условиях буровзрывным способом.
Доведение размеров кусков горной массы до
кондиционного для конвейерного транспорта
размера куска - 400 мм происходит в подземных
дробилках на месте погрузки сланца в выемочном
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 23
участке. В земле остается 20-30% сланца
в виде целиков, для поддержания
поверхности. Это способ, как избежать
проседания почвы.
По системе подземных конвейеров горная
масса поступает в бункерный модуль .
Бункерный модуль является своего рода
затворным устройством для депрессии
шахты, возникающей при работе
вентиляторов главного проветривания.
После бункерного модуля по конвейеру
горная масса подается на буферный склад,
а с буферного склада на дробильно сортировочный модуль.
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 24
Из шахты горная масса поступает на конус и в дальнейшем направляется в комплекс
дробления и на обогащение, на фабрику.
После обогащения известняковая порода отвозится на отвалы, где дробится в щебень.
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 25
 дробление и сортировка.
Поз.5
АВТО
Поз.6
АВТО
Поз.7
АВТО
Поз.11(1001)
АВТО
Поз.14
АВТО
МД
126
Поз.12(802)
АВТО
Дробилка и сортировка
Поз.2
АВТО
В сортировочном модуле производится избирательное дробление горной массы 0-400
мм до кондиционного куска товарного сланца 125 мм и сортировка его по крупности .
Горная масса 0-400 мм при помощи скребкового питателя из буферного склада
поступает на конвейер поз. CV 129, который подает на валковый грохот с шириной
зазоров валков 125 мм , где происходит первичная классификация горной массы.
Нижний продукт первичной классификации 0 -125 мм просыпается сквозь валковый
грохот и по двум раздельным течкам поступает на следующий этап классификации – на
два тяжелых грохота. Верхний продукт первичной классификации +125 мм попадает
на валковую дробилку, где дробится до кондиционного размера -125 мм и после
дробления горная масса 0-125 мм также по двум течкам поступает на следующий этап
классификации на два тяжелых грохота. На двух грохотах производится окончательная
классификация горной массы по крупности ниже и выше 25 мм. Нижний продукт
классификации ( класс 0-25 мм, необогащаемая часть ) из двух течек поступает на
конвейер CV 802 далее по цепи конвейеров CV 806, поступает на завод по переработке
сланца. Верхний продукт классификации, 25-125 мм по конвейеру СV 1001 подается на
модуль обогащения.
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 26
 обогащение.
Обогащение горной массы осуществляется на модуле обогащения. Предусматривается две
технологические линии обогащения. Применяется гравитационный метод обогащения в
тяжелых средах. В качестве среды обогащения используется суспензия – взвесь магнетита
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 27
в воде. В результате обогащения произходит разделение верхнего продукта
классификации 25- 125 мм на технологический сланец 25 – 125 мм и известняк (порода).
Конечными продуктами обогащения являются:
 концентрат или технологический сланец класса 25 – 125 мм;
 порода класса 25 – 125 мм;
 шлам – мелкая фракция сланца класса 0 – 1.6 мм.
Технологический сланец класса 25 – 125 мм с обогатительной фабрики поступает на
конвейер непосредственно на завод по переработке сланца. Порода класса 25 – 125 мм
является побочным продуктом добычи и обогащения сланца. С обогатительной фабрики
порода класса 25 – 125 мм поступает по породному конвейеру CV 808 через породный
бункер на породный склад.
 обезвоживание шлама.
В начальной стадии обогащения мелкая фракция сланца 0- 1.6 мм смывается водой и
выносится вместе с водой в виде шлама. Шлам имеет высокую калорийность и подлежит
использованию в качестве продукта.
Для обезвоживания шлама
используются радиальный сгуститель
TH-01 с добавлением флокулянта и
фильтр – пресс FP-01 для осушения
шлама.
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 28
Сгустители
Фильтр-пресс
В начальной стадии обогащения с грохотов дешламации SC-01/SC-02 мелкая фракция
сланца 0+1,6мм смывается водой и подается в виде шлама в шламовый бак SU-01. Из бака
с помощью шламового насоса PU-01 шлам подается в пульпораспределитель HB-09
радиального сгустителя. Также пульпораспределитель HB-09 получает потоки от насоса
зумпфа фильтр - пресса PU-16, из бака фильтрата насоса PU-18, из модуля смешивания
порошкового анионного флокулянта подается насосом PU-19 для улучшения эффекта
осаждения шлама. Также HB-09 получает потоки шлама после второй стадии регенерации
с пульпораспределителей циклонов HB-05a и HB-06a c I линии и II линии обогащения.
Таким образом, пульпораспределитель HB-09 обеспечивает ровный поток шламовой воды
по лотку подачи в центр радиального сгустителя TH-01.
Комбинированный эффект осаждения под собственной силой тяжести и действия
флокулянтов на частицы мелкой фракции способствует повышенному осаждению из
твердой фазы. Это отчетливо проявляется в переливе осветленной воды и осаждению
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 29
сгущенной твердой фазы на дно бака сгустителя. Осветленная вода разгружается через
порог циркуляции перелива бака сгустителя, и вода поступает под силой тяжести по трубе
в бак осветленной воды SU-02. Cгущеная твердая фаза транспортируется при помощи
медленно вращающегося грабельного механизма сгустителя в конус, расположенный в
центре радиального сгустителя,
из которого сгущенный шлам подается посредством
насосов нижнего слива PU-11а и PU-11в в буферный бак с постоянным помешиванием
SU-03, также посредством насоса
PU-11в происходит замкнутая рециркуляция шлама в
самом сгустителе с целью: избежать блокирования материала в конусе и для облегчения
взятия проб плотности шлама. Насосы нижнего слива располагаются под конусом
радиального сгустителя ТН-01.
Идеальная рабочая плотность шлама в радиальном сгустителе TH-01 - 1,2.
Механизм
автоматического подъема/опускания гребка постоянно чувствует нагрузку
крутящего момента на гребки и поднимает или опускает гребки так, как того требует
ситуация.
В течении начальной стадии работы, необходимо наблюдать за нагрузкой крутящего
момента. Если отделяемые тяжёлые частицы не были удалены так же быстро, как они
осели в откачивающем конусе, то формирование происходит в баке и момент силы
нагрузки на приводе возрастёт. Это ожидаемо. Впрочем, перед тем, как сила нагрузки
крутящегося момента достигнет аварийных настроек управления приводом, надо
увеличить выпуск шлама или уменьшить
подачу. Оборудование для обезвоживания
шлама размещается внутри модуля обогащения. Конечным продуктом должны стать
брикеты
кеки сланца и осветленная вода. Брикеты сланца предлагается использовать в
качестве присадки к сланцу на заводе масел, а осветленная вода используется повторно
для реализации оборотного водоснабжения в технологическом процессе.
 подготовка суспензии.
В качестве среды обогащения используется суспензия – смесь магнетита с водой.
Хранение магнетита осуществляется на внутреннем складе модуля обогащения.
4.2 Оборудование комплекса
Грохота дешламации
Двухъярусные грохота дешламации (предварительного обмыва) типа «банан» получают
исходный материал с конвейера CV1001 с расходом 650т/ч. Грохота дешламации
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 30
просеивают материал по классам: 25-125мм, 25-1,6мм и 0-1,6мм. Подрешетный материал
размером
0-1,6мм смывается в шламовый бак SU01 с помощью осветленной и
технической воды.
Нижний продукт размером 1,6-25мм, просеиваясь через сито грохота, транспортируется,
высушивается и обезвоживается посредством вибрации грохота и разгружается через
разгрузочную течку грохотов самотеком на конвейер III сорта. Материал, перетекающий
через грохот, так называемый верхний продукт классификации, остается на верхней части
яруса грохота и транспортируется, высушивается и обезвоживается при помощи вибрации
грохота и разгружается через разгрузочную течку грохотов самотеком в барабанные
сепараторы WEMCO WD-01 & WD-02.
Шламовый бак
Принимает подачу шлама с грохотов
дешламации SC01 и SC02, который является
подрешетным материалом, прошедшим через просеивающее сито грохота, и обеспечивает
правильный постоянный объем для стабильной работы насоса PU01, который в свою
очередь подает материал к радиальному сгустителю TH-01.
Шламовый насос
Доставляет шлам размером 0-1,6мм из шламового бака к радиальному сгустителю
TH-
01.
Барабанные сепараторы Wemco
Барабаны тяжелой среды (магнетитовой среды) Wemco разделяют легкую фракцию
горючего сланца от тяжелой фракции породы. Тяжелая среда барабанов закачивается из
кондиционного бака (SG-01) c помощью насоса (PU02) в барабанный сепаратор1(WD-01)
и из бака (SG-02) с помощью насоса (PU06) в барабанный сепаратор (WD-02). Легкая
фракция горючего сланца проходит через грохота концентрата (просушки и промывки
легкой фракции SC-03 и SC-05 соответственно), в то время как тяжелая фракция породы
из барабанов комбинируется и проходит через породный грохот
(SC-04), который
является общим грохотом для двух барабанных сепараторов. Запуская барабан,
заполненный магнетитовой средой, сепаратор необходимо „встряхнуть“ вручную
используя функцию (реверс) вперед-назад, непосредственно перед пуском всего процесса
обогащения, в котором барабанный сепаратор должен крутиться постоянно вперед.
Кондиционный бак барабанного сепаратора Wemco
Кондиционный бак
(SG-01,02) обеспечивает правильный постоянный объем для
стабильной работы кондиционного насоса (PU02,06), который соединяется с выходом в
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 31
нижней части бака, и
который в свою очередь подает тяжелую среду в
пульпораспределитель HB01,02. Бак оборудован датчиками контроля уровня.
Кондиционный насос барабанного сепаратора Wemco
Подает кондиционную суспензию в пульпораспределитель НВ02 для распределения в
различные пункты добавления магнетитовой суспензии. Трубопровод, идущий от насоса
PU06, оборудован датчиком плотности (плотномером), который управляется с ЦПУ.
Пульпораспределитель магнетитовой суспензии барабанного сепаратора Wemco
Получает
тяжелую
среду
при
помощи
кондиционного
насоса
(PU0,06).
Пульпораспределитель распределяет среду равномерно: на лоток подачи сепаратора,
чтобы промыть сильной струей твердую фазу подачи; во внутрь барабана, чтобы
обеспечить постоянное перетекание из барабана; и для создания завесы позади тяжелой
фракции,
чтобы
предотвратить
замкнутую
циркуляцию
легкой
фракции,
и
в
пульподелитель НВ03,04.
Пульподелитель магнетитовой суспензии барабанного сепаратора Wemco
Получает тяжелую среду, движущуюся самотеком из пульпораспределителя НВ01,02.
Предназначен для отвода требуемой пропорции потока магнетитовой суспензии из
кругооборота тяжелых сред в кругооборот растворяющих сред посредством перетекания
самотеком в некондиционный бак (SG-03,04) или в кондиционный бак (SG-01,02)
FS01-03 – зафиксированные сита для отделения магнетитовой суспензии от
концентрата и породы
Зафиксированное сито предшествует каждому грохоту концентрата (SC-03 и SC-05
соответственно) и породному грохоту (SC-04), чтобы удалить циркулирующую тяжелую
среду непосредственно перед подачей на грохота.
SC05, SC03 – грохота концентрата
Производит дальнейшее отделение магнетитовой суспензии от твердой фазы, которая
подается
в этот грохот с предшествующего зафиксированного сита. Осветленная и
техническая воды используются для удаления липких сред (обмыва магнетита) с твердой
фазы на этом грохоте. После промывки грохот убирает воду из концентрата и выгружает
концентрат на соответствующие конвейеры II и III сортов.
SC04 – породный грохот
Производит дальнейшее отделение магнетитовой суспензии от твердой фазы, которая
подается
в этот грохот с предшествующего зафиксированного сита. Осветленная и
техническая воды используются для удаления липких сред (обмыва магнетита) с твердой
фазы на этом грохоте. После промывки грохот убирает воду из твердого продукта и
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 32
выгружает твердый продукт с верхнего яруса грохота класс (25+125мм)
на
соответствующий породный конвейер и с нижнего яруса грохота класс (1,6+25мм) на
конвейер III сорта.
Некондиционный бак барабанного сепаратора
Принимает потоки от пульподелителя НВ03, и также некондиционные среды с ванн
грохотов SC-03,05и SC-04,06 (расположены под грохотами) и обеспечивает правильный
постоянный объем для стабильной работы некондиционного насоса (PU-03,07), который
соединен с выходом в нижней части бака, и который, в свою очередь, качает к
пульпораспределителю магнитных сепараторов НВ05,06. Бак оборудован датчиками
контроля уровня.
Насос циркуляции некондиционной среды барабанного сепаратора.
Подает некондиционную среду к пульпораспределителю НВ05,06, который, в свою
очередь, питает самотеком магнитные сепараторы.
Пульпораспределитель
магнитных
сепараторов
кругооборота
барабанного
сепаратора
Получает некондиционную среду при помощи некондиционного насоса (PU03,07).
Пульпораспределитель обеспечивает ровный поток к магнитным сепараторам и
оборудован устройством перелива, чтобы разгружать любой избыточный поток обратно в
некондиционный бак (SG-03,04).
Магнитные сепараторы
Принимают управляемую подачу некондиционной среды, идущей самотеком из
пульпораспределителя НВ05,06. Магнитные сепараторы восстанавливают магнетит из
некондиционной среды. Концентрат сгущенного магнетита разгружается самотеком к
шнековому уплотнителю (DE-01,02). Хвосты с магнитных сепараторов идут в переливной
бак хвостов (SG-05,06).
Переливные баки хвостов
Получает потоки от пульпораспределителя НВ07,08 вместе со стоками с магнитных
сепараторов MS-01,04 и MS-02,05. Этот бак предназначен для того, чтобы обеспечить
постоянный перелив в некондиционный бак (SG-03,04), для поддержания постоянной
высоты всасывания для насоса подачи хвостов (PU-04,08), который соединен с выходом в
нижней части бака, и который, в свою очередь, качает при постоянном напоре к
сгущающим циклонам CY-01,03 и CY-02,04.
Насосы подачи хвостов магнитного сепаратора
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 33
Доставляет хвосты на вторичную регенерацию через сгустительные циклоны, которые, в
свою очередь, обеспечивают подачу сгущенного материала к магнитному сепаратору
вторичной регенерации MS – 03,06.
MSE cгустительные циклоны
Сгущают первичные хвосты магнитного сепаратора до консистенции, подходящей для
восстановления среды при помощи магнитного сепаратора вторичной регенерации MS03,06.
Двойной магнитный сепаратор вторичной регенерации
Получает контролированную подачу сгущенного материала от сгущающих циклонов.
Магнитный сепаратор восстанавливает магнетит из поданного материала. Концентрат
сгущенного магнетита разгружается самотеком в шнековый уплотнитель №1 (DE–01,02).
Хвосты с магнитного сепаратора разгружаются в пульподелитель НВ07,08, из которого
поток идет, или в шламовый бак SU01, или в переливной бак хвостов №1(SG-05,06).
Пульподелитель хвостов магнитного сепаратора вторичной регенерации
Получает хвосты (пульпу) самотеком от магнитного сепаратора вторичной регенерации
(MS-03,06). Предназначен для отвода требуемой пропорции хвостов из кругооборота в
переливной бак хвостов (SG-05,06) самотеком, для того, чтобы контролировать уровень в
некондиционном баке (SG-03,04).
Дренажный насос для очистки пола
Размещен в зумпфе, ниже уровня земной поверхности, и собирает любые утечки на пол.
Осуществляет осушение пола в сектор промывки комбинированного породного грохота
SC-04 и подает пульпу через породный грохот в некондиционный бак (SG-03,SG-04). Это
позволяет тяжелой среде
быть представленной в кругообороте восстановления
кондиционной среды, таким образом предотвращая ненужные потери магнетита.
Пневмокомпрессор взбалтывания (барботажа)
Обеспечивает сжатым воздухом систему взбалтывания осадков зумпфов и баков
посредством кольцевого магистрального трубопровода и клапанных соединений.
Насос добавления ферросилиция и магнетита
Размещен в зумпфе ниже уровня земной поверхности, и предназначен для смешивания
сырьевой сухой суспензии (магнетит и ферросилиций) с водой до желаемой кондиции и
передачи суспензии к соответствующей точке добавления.
Главный конвеер
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 34
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 35
Вопросы самоконтроля:
1. Назовите состав комплекса подготовки сланца шахты «Ояма»:
2. Назовите стадии мокрого процесса обогащения горючего сланца;
3. Каким образом происходит доставка горючего сланца потребителю
Литература
1. Гравитационные методы обогащения:: Конспект лекций / В.Б.Кусков; СанктПетербургский горный ин-т. СПб, 2001. 75 с. ISBN 5-94211-019-0.
2. Справочник по обогащению руд: В 4 т. Т.1. Подготовительные процессы. М.:
Недра, 1982.
3. Справочник по обогащению руд: В 4 т. Т.2. Основные процессы. М.: Недра, 1983.
4. Шохин В.Н. Гравитационные методы обогащения / В.Н.Шохин, А.Г.Лопатин. М.:
Недра, 1993.
© Sergey Chekryzhov, Kütusetööstuse protsessid , loeng, 2014
Страница 36