Рекомендации по применению горизонтальных шнековых сепараторов СШ15 для обогащения углей и антрацитов

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ШНЕКОВЫХ СЕПАРАТОРОВ СШ15 ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ УГЛЕЙ И АНТРАЦИТОВ

Мооква

1975

Министерство угольной промышленности СССР

Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт обогащения твердых горючих ископаемых

Утверждено зам.начальника Технологического управления по обогащению углей Минуглепрома СССР И.Е.Черевко 24 июня 1975 г.

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРИМЕНЕНИЮ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ШНЕКОВЫХ СЕПАРАТОРОВ СШ15 ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ УГЛЕЙ И АНТРАЦИТОВ

Москва

1975

Рве.2. Пржерная схема компоновки оборудования отделения угле-подготовки.

т#1НуиСе..Св боба

Рис.З. Технологическая схема обогащения энергетических углей в сепараторах СПШ5.

10

обогащать антрациты различных классов крупности, что одновременно позволяет улучшить показатели работы сепараторов.

Схема обогащения антрацитов включает следующие операции: подготовку антрацита перед обогащением, раздельное обогащение антрацита крупностью 6-25 и 25-100 ш с получением двух конечных продуктов концентрата и породы; обезвоживание продуктов

обогащения; рассев концентрата по сортам; автоматическое регулирование плотности разделения в СИ5.

На рис. 5 приведен упрощенный вариант технологической схемы, которая при необходимости может быть усложнена. На рис. 6 представлена модернизированная схема цепи аппаратов ОФ щ/у^Алмазное" Гуковского производственного объединения по добыче угля, предусматривающая полную замену моечных желобов шнековыми сепараторами СЩ5. В настоящее время схема реализована в части обогащения антрацита машинного класса 6-25 мм.

Требования к компоновке цепи аппаратов установки, водношламовой схеме и обезвоживающим устройствам аналогичны требованиям к схеме обогащения энергетических углей.

Результаты промышленной эксплуатации шнековых _сепараторов

В настоящее время на ряде обогатительных фабрик установлены горизонтальные шнековые сепараторы СШ15. Сепараторы с успехом применяются для обогащения энергетических углей и антрацитов.

_    Таблица    2

Результаты опробования сепаратора СЖ5 на ОФ шахты им. 50 лет Октября

Плотнолтт. *J Машиннь	й класс . % Г Конпентрат * %\ Погюпа . 1?
|выход	зольность	выход	золь ность	выход 1 зольность

Ниже представлены результаты опробования сепаратора СИП5 на ОФ шахты им.50 лет Октября Карагандинского производственного объединения по добыче угля, где обогащается энергетические угли марки К крупностью 13-80мм. Производительность сепаратора -100 т/час, число оборотов шнека - 18 об/мин.

В табл. 3 приведены результаты обогащения антрацита крупностью 6-25 мм в сепараторе СПП5 на ОФ шахты им. газеты "Комсомольская правда" Ростовского производственного объединения по добыче угля. Производительность сепаратора 100 т/ч . число оборотов шнека - II об/мин.

Таблица 3

Результаты опробования сепаратора СМ5 на ОФ шахты им. газеты "Комсомольская правда"

Плотность фракций, кг/мл .'•-1800 1800-2000 + 2000 Итого

! выход Г— ” 11 j золь- ' " ■ Г 11 1 ВЫХОД |золь- выход ' ЗОЛЬ I j i НОСТЬ |НОСТЬ 1 НОСТЬ 73,2 6,7 88,9 5,8 0,2 14,2 5,6 286 4,2 25,8 1.6 30,3 21,2 79,9 6,9 73,6 98,2 82,7 100,0 23,4 100,0 11,3 100,0 81,7

Применение сепараторов СПП5 позволяет осуществить разделение материала с высокой степенью точности.

Как показала практика эксплуатации, потери концентрата в породе составляют менее 2%.

Общая сумма капитальных затрат на сооружение установки одного шнекового сепаратора СНН5 взамен моечного желоба на действующих фабриках составляет в среднем 30 тыс.руб, в т.ч. стоимость сепаратора -10,5 тыс.руб.

Годовой экономический эффект от установки одного сепаратора СЖ5 взамен моечного желоба на 0Ф, обогащающей антрациты, достигает 250 тыс.руб, при обогащении энергетических углей - 12итыс.руб.

13

tSUUWodofiD vpop

Ш. СЕПАРАТОР СШ15. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ,ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, ПАРАМЕТРЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ,

ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ

I. Устройство и принцип действия сепаратора С11И5-

Горизонтальный шнековый сепаратор С1П15 относится к классу противоточных обогатительных аппаратов с водной средой. Как в любом противоточном аппарате, в нем реализована система противодействующих силовых полей, направленных под углом друг к другу и создающих различно направленные транспортные потоки выделенных продуктов. В горизонтальном шнековом сепараторе для осуществления процесса разделения материала по плотности используется суммарный эффект гидродинамического воздействия на твердые частицы бинтового водного потока и механического воздействия шнека. Транспорт легких фракций осуществляется водным потоком, тяжелых -шнеком.

Шнековый сепаратор СШГ5 (рис.7) представляет собою горизонт тально расположенный разъемный цилиндрический корпус I , внутри которого вращается шнек 2 , приводимый в движение посредством электродвигателей 3 , редуктора 4 и клиноременвой передачи 5,. Корпус сепаратора и привод закреплены на общей раме 6 .

В средней части корпуса установлена питающая воронка 7 , в породной - тангенциальный патрубок для подвода воды 8 и породная течка 9 , в противоположной части - тангенциально расположенная течка для выгрузки концентрата 10 .

В верхней крышке сепаратора предусмотцены люки II., предназначенные для профилактического осмотра и ремонта.

Шнек выполнен в виде одиозаходного винта.

Вал шнека установлен в двух опорных подшипниках 12 и полумуфтой 13 соединен с пригодом. Кромка лопасти шнека футерована съемными сегментами, а корпус сепаратора - обечайками, изготовленными из износостойкой стали.

Сепаратор работает следующим образом:

Через тангенциальный патрубок 8 в сепаратор подается вода, которая движется по винтовому каналу, образованному внутренней стенкой корпуса и шнеком, вращающимся в направлении движения

16

водного потока. Вращение шнека существенно перераспределяет профили скоростей водного потока. Скорость движения водного потока и вращения шнека подбираются с таким расчетом, чтобы обеспечить наибольшую эффективность разделения исходного при минимальном расходе воды.

Исходный материал подается через загрузочную воронку Д середину рабочей зоны сепаратора. Здесь, на участке канала, длиною 1-1,5 витка, происходит основное обогащение и формирование двух транспортных потоков, движущихся в противоположных направлениях - к концентратной и породной разгрузочным течкам.

Рис.7. Общий вид сепаратора СШЕ5.

17

Значительная часть материала перемещается по сложным винтовым траекториям, причем период обращения частиц вокруг вала определяется их крупность» и плотностью. Зерна, вращающиеся с периодом, близким к периоду вращения водного потока, перемещаются к концентратной разгрузочной течке. Зерна, период обращения которых вокруг вала существенно меньше периода вращения водного потока и шнека, а также материал, выпавший из взвесе-несущего потока на дно и придонные участки стенок сепаратора, с различной окороотью транспортируются шнеком к породной разгрузочной течке.

Зоны рабочего канала, расположенные по обе стороны от загрузочной течки, осуществляют функцию перечистных зон. Эффективность перочисток определяется интенсивностью обменного взаимодействия частиц материала в каждом витке рабочего канала.

При оптимальном выборе рабочих параметров сепарации происходит максимально возможное изменение концентраций разделяемых продуктов при их движении в перечистных зонах и обеспечивается непрерывное эффективное обновление поверхности раздела материа -ла в поле центробежных сил.

2. Техническая характеристика

Производительность, т/ч .......... до 120

Крупность обогащаемого угля, ми ... 6-100

Лиаиетр инека, им ................. 1450-1500

1аг витков инева, им .............. 500.600,750

Скорость вращения инека,об/мин .... 9,85; 15,5; 19,8;

24,6;31.3; 35

Мощность электродвигателя привода, квт ...........................13 (22)

Габариты,им:

длина......................... 8300

ширина ........................ 2000

высота........................ 2200

Вес, кг...........................15 000

Сепараторы СЙ15 серийно изготавливаются дилиалом Л 2 объединения Каргориал.

18

3. Регулировка процесса разделения материала

Плотность разделения материала    в    шнековом    сепараторе

определяется рядом факторов, основными являются расход воды Q.*, число оборотов шнека П. и производительность по исходному . Между и 6, i воды существует линейная прямо-пропорционадьная зависимость. Расход воды составляет 4-6 м³ на тонну обогащаемого сырья.

Заданная величина р^. может быть достигнута при различных значениях и п . Существует следующая зависимость: при Qg = const возрастание п до определенного предела П._кр. приводит к повышению J^_p.

Дальнейшее увеличение П. приводит к падению JV .

В оптимальном рабочем режиме значение П близко к П_Кр .

Оптимальное число оборотов шнека для конкретных производственных условий устанавливается в процессе проведения пуско-наладочных работ при включении сепаратора в постоянную эксплуатацию и в дальнейшем остается неизменным. Оперативными параметрами регулирования являются расход воды и производительность. В случае, когда изменение не дает требуемых результатов, например при повышенном содержании угольной мелочи в машинном классе, следует уменьшать производительность сепаратора. Регулировку процесса рекомендуется осуществлять в соответствии с режимными картами, разработанными в период отладки режима работы сепаратора на фабрике .

Режимные карты должны указывать допускаемые нормы засорения продуктов обогащения с учетом требований, предъявляемых к их качеству.

4. Правила эксплуатации сепараторов на действующих фабриках

Эксплуатация сепараторов CUH5 на обогатительных фабриках должна осуществляться в соответствии со специально разработанной инструкцией. Ниже представлен образец инструкции, включающей порядок пуска установки и регулировки рабочего режима, режимную карту и специальные требования.

T9

Порядок пуска установки:

-    произвести наружный осмотр сепаратора;

-    убедиться в наличии перелива оборотной воды в баке;

-    проверить включение электромагнитного железоотделителя;

-    запустить породный элеватор;

-    открыть задвижку на ... ниток;

-    включить привод шнека;

-    включить конвейер, подающий исходное в сепаратор;

-    убедиться в наличии перелива в концентратной течке сепаратора;

-    включить питатель*

Регулировка процесса обогащения: через 10 минут после включения питателя отобрать пробы концентрата и породы для выполнения экспресс-анализа.

При работе сепаратора опробование производить через каждые 20 мин.

Допустимые засорения продуктов обогащения:

-    потери концентратной фракции в породе до...

-    потери промпродуктовой фракции в породе до ... А;

-    засорение концентрата породной фракцией до ...

-    засорение концентрата промпродуктовой фракцией до ...

При увеличении потерь легких фракций е породе сверх допустимых пределов расход вода увеличить до получения требуемых показателей.

Производительность сепаратора - до 120 т/ч .

При содержании в машинном классе свыше 20/ отсева производительность сепаратора снизить до 8O-I0G т/ч .

Недопустима работа сепаратора при: производительности свыше 120 т/ч ;

УДК.е22.771.6

Изложены рекомендаций по применению противоточ-ного центробежно-гравитационного метода обогащения углей и антрацитов в горизонтальных шнековых сепараторах СШ15, разработанные на основе обобщения промышленного опыта эксплуатации сепараторов и ряда теоретических исследований

Приведены технологические схемы подготовки и обогащения углей и антрацитов примеры компоновки оборудования, результаты работы сепараторов в промышленных условиях.

Описаны устройство и принцип действия сепаратора СШ15, регулировка процесса разделения, правила эксплуатации сепаратора и его тоническая характеристика.

Приведены методика расчета ре^жимных параметров работы сепаратора при обогащении материалов различного состава, схемы автоматизации процесса обогащения, а также способы повышения надежности работы сепараторов.

Рекомендации предназначены для использования при проектировании и эксплуатации установок по обогащению углей и антрацитов в горизонтальных шнековых сепараторах.

В разработке рекомендаций принимали участие:

Лаборатория углеподготовки и транспорта, лаборатория обезвоживания, лаборатория механизации и автоматизации, технологический отдел, отдел нового оборудования, энергетический отдел, сметно-экономический отдел.

ИСПОЛНИТЕЛИ: ЛОМАНОВА И.А. - ответственный исполнитель, ст.науч.сотр., к.т.н., БАЛЬЕВ О. И. - мл.науч.сотр., КОРОЛЕВА В.И. - ст.инженер.

отсутствии перелива в баке оборотной вода; при содержании в машинном классе свыше 10/? угля крупнее

IQu мм;

выключенном электромагнитном железоотделителе.

Пшмечание. Инструкция составлена в расчете HajpyHHoe

оперативное управление процессом. При авто-матическом управлении сепаратора экспресс-анализы производить 1—2 раза в час.

1У. РАСЧЕТЫ РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ СЕПАРАТОРА СШ15

I. Методика расчета

Методика расчета режимных параметров СПП5 разработана, исходя из требования постоянства плотности разделения материала по всей длине сепаратора, с учетом противоточного характера процесса обогащения. Плотность разделения рассматривается как функция нагрузки аппарата, расхода вода, фракционного и гранулометрического состава исходного.

Принятые обозначения:

Q.^- производительность сепаратора по твердому, т/ч ;

Q_u - объемная производительность сепаратора, м¹/ч ;

Q_fc- объемный расход вода, м⁹/ч ;

S - объемное содержание твердого в рабочем потоке;

-    объемное содержание концентрата в исходном;

£_л - весовая концентрация пенной фракции в исходном,??

-    весовая концентрация тяжелой фракции в исходном, %;

^- плотность разделения, кг/м¹;

^ - плотность концентратами фракций, кг/м¹;

$_т - плотность породных фракций, кг/м¹;

средняя плотность исходного, кг/м¹;

Я - плотность разделительной среда, кг/м¹;

21

1. ВВЕДЕНИЕ

Рекомендации по применению горизонтальных шнековых сепарато-торов С1П15 разработаны с целью передачи инженерам и техникам проектных институтов и обогатительных фабрик информации,необходимой при составлении технологических схем обогащения углей противоточ-ным центробежно-гравитационным методом в сепараторах СИЗ для обоснования ожидаемых технико-экономических показателей обогащения, при выборе и компоновке оборудования*

В основу разработки рекомендации положен опыт девятилетней эксплуатации сепараторов СИП5 в углеобогатительной промышленности, В настоящее время сепараторы работают на фабриках Ростовского, Чуковского, Карагандинского и Восточносибирского производственных объединений по добыче угля, обогащающих антрациты и энергетические угли крупностью от 6 до 100 мм.

Горизонтальные шнековые сепараторы С1Щ5 рекомендуется использовать для замены желобных моек, как устройства, позволяющие значительно снизить потери горючей массы в отходах. Противоточное центробежно-гравитационное обогащение в сепараторах СШ15 может быть применено для переработки энергетических углей легкой, средней и трудной обогатимости, разубоженных углей при открытых горных работах,перечистки отвалов фабрик и шахт. Малое время пребывания обогащаемого материала в рабочей зоне и легкость регулировки плотности разделения позволяют с успехом использовать сепараторы СШ15 для обогащения размокаемых углей.

При решении вопроса об установке шнековых сепараторов на том или ином объекте необходимо обосновать целесообразность их применения. В качестве базовых вариантов следует рассматривать обогащение в отсадочных машинах и тяжелых средах.

Поскольку противоточный центробежно-гравитационный метод обогащения материалов в шнековых сепараторах сравнительно новый, разработка рекомендаций для этого процесса имеет особое значение.

Выполненная работа дает рекомендации, по основным вопросам технологии обогащения углей в шнековых еепараторах. ¹

п. СХЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО [1FOUECCA ПРОТИБОТОЧНОГО UE НТГОБ ЕЖ НС^ГРА ВИТ АЦ ИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ УГЛЕЙ И АНТРАЦИТОВ В ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ШНЕКОВЫХ СЕПАРАТОРОВ СШ15

В сепараторах СШ15, выпускаемых отечественной промышленностью, обогащение углей в водной среде осуществляется разделением на два продукта - всплывший и потонувший

Допускаемая минимальная крупность исходного питания сепараторов - 6 мм, максимальная - 100 мм. На фабриках, перерабатывающих антрациты, рекомендуется производить раздельное обогащение двух машинных классов: 6-25 и 25-100 мм. При обогащении энергетических углей оптимальная крупность исходного питания сепараторов 13-100 (80) мм.

Ниже приведены основные технологические схемы, рекомендуемые для применения на промышленных объектах.

I. Схема подготовки угля. Классификация и дробление

Схема подготовки угля перед обогащением включает операции, в результате которых выделяется машинный класс, поступающий на обогатительные аппараты. Подготовка угля состоит из операций удаления посторонних предметов, предварительной классификации, дробления и подготовительного грохочения. Для этой цели предусматривается установка грохотов предварительной и подготовительной классификации, дробилок, аккумулирующих емкостей, снабженных питателями, а также транспортных и магнитных железоотделительных устройств.

Цель предварительной классификации - отделить от рядового угля наиболее крупные куски размером +100(80) ш для последующего дробления. Рекомендуется применять вибрационные грохоты типа TOT-SI, ГИТ-71 и цилиндрические типа ГЦЯ-1,

Удаление посторонних примесей из крупного угля необходимо производить на породовыборных лентах.

Степень дробления определяется крупностью рядового угля и машинного класса, а также принятой на предприятии технологией обогащения

ч

Как правило, уголь, предназначенный для обогащения в сепараторе СШ15 , дробятся до крупности 100 мм. В слу -чаях, когда это диктуется принятой на фабрике технологией, крупность дробления снижается, например, до 80 мм.

Рекомендуется использовать дробилки, работающие по принципу скалывания и дающие наименьшее переизмельчение угля, преимущественно зубчатые валковые дробилки типа ДЦЗ-6, ДДЗ-10. В тех случаях,когда прочность породы по шкале Протодьяконова составляет более 8.необходимо применять щековые дробилки типа СМ-16-Д.

Подготовительное грохочение угля производится с целью получения машинных классов, предназначенных для последующих операций обогащения. Уменьшение шкалы классификации машинного класса повышает эффективность работы сепараторов. При обогащении энергетических углей в сепараторы подается, как правило, машинный класс 13-100(80) мм. Причем, содержание в машинном классе¹ кусков крупнее 100 мм не должно превышать 10$. На антрацитовых фабриках целесообразно производить раздельное обогащение машинных классов 6-25 и 25-100 мм.

Операцию подготовительного грохочении рекомендуется осуществлять на вибрационных грохотах типа ГИЛ (табл.1).

При необходимости получения двух машинных классов устанавливаются деухситные грохоты, при выделении одного машинного класса возможно применение как односитных, так и двухситных грохотов. Включение в схему операции контрольного грохочения позволяет значительно увеличить точность классификации.

Надежность и эффективность операций подготовки угля к обогащению имеют большое значение.

При недостаточной степени дробления и точности классификации. ситовый состав машинного класса отклоняется от установленной нормы, что приводит к ухудшению технологических показателей работы сепараторов. Так, при повышенном содержании в исходном мелочи снижается производительность аппарата и ухудшается качество разделения. Попадание в сепаратор кусков, превышающих допустимую крупность(100 мм),интенсифицирует абразивный износ его узлов.

5

Перечень оборудования, рекомендуемого к применению в схемах подготовки угля перед обогащением в сепараторах СШ15

Предварительное I грохочение_ ! Тип    !Количество ! грохота    !грохотов

| Дробление___ ,|    ! j Тип    .    Количество {дробилки    {    дробилок

Подготовительное. грохочение Тип    :    Количество грохота    !    грохотов Нагрузка по рядовому углю, т/ч 100 ГИТ-51, ЩГ-1 I ДДЗ-6 I ГИЛ-52 I 200 ГИГ-51,1ВД-1 I ДДЗ-6 I ГИЛ-52 2 300 ГИГ-51, ГЦЛ-1 I ДДЗ-10 I ГИЛ-52 3 400 ГИГ-51 I ДДЗ-Ю I ГИЛ-52 k ГИЛ-72    2 I    ГИЛ-52    5 ГИЛ-72    2 500 ГИТ-51 I ДДЗ-Ю О

---

Для механизированного транспорта применяются ленточные и скребковые транспортеры. Вертикальный и близкий к вертикальному транспорт сухого и влажного материала осуществляется ковшевыми элеваторами..

Аккумулирующие бункеры устанавливаются в голове схемы и служат для компенсации колебаний в поставке угля на фабрику. Ритмичность работы узла подготовительного грохочения обеспечивается установкой перед грохотами распределительных бункеров с питателями. Если позволяет компоновка оборудования, перед сепараторами следует установить аккумулирующий бункер, что обеспечит постоянную нагрузку сепаратора.

Подготовка угля перед обогащением в шнековых сепараторах GUH5 осуществляется с помощью типовых аппаратов и устройств. Исходными данными при выборе грохотов являются: размер выделяемых классов, требуемая производительность и эффективность грохочения, влажность и прочность материала, а также конструктивные особенности грохота (табл.1).

Выбор типа дробилки определяется производительностью, крупностью дробленого продукта, твердостью, вязкостью, влажностью и крупностью исходного (табл.1).

При расчете транспортного оборудования следует исходить из свойств материала, производительности, расстояния и угла транспортировки, а также требований к. способам разгрузки.

i&QcocTb бункероЕ определяется организацией работы и производительностью отделения подготовки угля, крупностью аккумулируемого материала, а также общей компоновкой фабрики.

Расчет оборудования и устройства схемы подготовки угля необходимо производить по общепринятым норкам.

На рис. I представлена типовая схема углеподготовки, принятая на обогатительных фабриках МШ СССР. Схема рекомендуется и для подготовки угля перед обогащением в сепараторах С11П5. На рис. 2 приведена примерная схема компоновки оборудования отделения подготовки энергетического угля.

Подготовка угля перед обогащением может производиться по упрощенной схеме, представленной на рис.1 .ри необходимости

7

рата и отходов; обезвоживание полученных продуктов. В схему включается также система автоматического регулирования плотности разделения материала.

Схема обогащения энергетических углей

На рис. 3 представлен один из возможных вариантов схемы обогащения энергетических углей в сепараторах С1Ш5. На рис. 4 компоновочное решение схемы на ОФ шахты им.50 лет Октября Карагандинского производствиного объединения по добыче угля.

Специфическое требование, предъявляемое к подобным схемам, заключается в соблюдении определенной, не менее 7м, разности уровней переливов в концентратной течке сепаратора и в баке оборотной воды. Несоблюдение этого условия, например при отсутствии перелива в баке оборотной воды, приводит к падению напора жидкости в рабочем канале сепаратора и, следовательно, к снижению плотности разделения материала и ухудшению качества продуктов.

Водно-шламоЕая схема установки должна быть замкнутой, включать наиболее современное оборудование и обеспечивать требуемую степень осветлений оборотной воды. Допускаемое содержание твердого в оборотной воде составляет 150 кг/м³. При увеличении зашламленности оборотной воды показатели обогащения снижаются.

Современная схема узла обезвоживания концентрата и осветления оборотной вода предусматривает установку обезвоживающих грохотов типа ГСЛ, пирамидальных отстойников и осадительно-фильт-рующих центрифуг для обработки сгущенных шламов, получаемых в пирамидальных отстойниках.

Схемы обработки шламовых вод и обезвоживания продуктов обогащения даяяны рассчитываться по нормам и отвечать требованиям, предъявляемым к водно-шламовым и обезвоживающим схемам фабрик с мокрыми :лсгодами обогащения.

Схема обогащения антрацитов

На фабриках, перерабатывающих антрациты, отгрузка продукции производится по сортам. В связи с этим рекомендуется раздельно

1