Рекомендации по применению гидроциклонных установок для обогащения мелкого угля в магнетитовой суспензии и технологические параметры проектирования

МИНИСТЕРСТВО ТЯЖЕЛОГО_t ТРАНСПОРТНОГО И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ СССР ГИПРОМАШУГЛЕОБОГАЩВНИЕ

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРИМЕНЕНИЮ ШДРОЦИКЛОННЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ МЕЛКОГО УГДЯ В МАГНЕТИТОВОЙ СУСПЕНЗИИ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Москва

1967

МИНИСТЕРСТВО ТЯЖЕЛОГО, ТРАНСПОРТНОГО И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ СССР ПШРОМАШУГЛЕОБОГАЩЕНИЕ

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРИМЕНЕНИЮ ГИДРОЦИКЛОННЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ МЕЛКОГО УГЛЯ В МАГНЕТИТОВОЙ СУСПЕНЗИИ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

6 - дуговые сита; 7 * дешлаыационнке грохоты;

8 - дешламированный уголь к смесителям; 9 - подре шетные воды на осветление

II

Рис, 5* Система подачи и дешламации с багер-зумпфом:

I - рядовой уголь; 2 - оборотная вода; 3 - классификационный грохот; 4 - крупный машинный класс на обогащение; 5 - мелкий уголь + вода; 6 -багер -зумпф; 7 - дешламированный мелкий уголь к смесителю; 8 - перелив на осветление

12

Рис.6. Система дешламации при сухой подаче угля:

I - уголь; 2 - осветленная вода; 3 - смесительный желоб; 4 - дуговое сито; 5 - дешла-мационный грохот; в - брызгала; 7 - делительный бачок; 8 - дешламированный уголь;

9 - шламовые воды на осветление; 10 - техническая вода

Рис.7* Система дешламации при гидравлической подаче угля:

I- пульпа от углесоса; 2 - делительный бачок;

3 - дуговые сита; 4 - дешламационные грохоты;

5 - брызгала; 6- делительные бачки; 7 - уголь на обогащение; 8 - шламовая вода на осветление;

9 - техническая вода _тч

Смесительные желооа применяются при сухой подаче угля и предназначены для смешения исходного материала с оборотной водой. Образующаяся пульпа поступает на дуговые сита и обезвоживающие грохоты, где основная часть воды и шлама выделяются в подрешетный продукт. При гидравлической подаче исходного угля вместо смесительных желобов применяется пульподелитель, который распределяет пульпу из напорного трубопровода на дешламадионные грохота.

Основная функция дуговых сит заключается в сбросе основной массы воды в подрешетный продукт и предотвращении заливки декламационных грохотов. Операция декламации в основном завершается на дуговых ситах, однако надрешетный продукт содержит значительное количество воды (Т:Ж = I : 1) и требует дополнительного обезвоживания.

Введение дуговых сит в систему дешламации позволило разгрузить обезвоживающие грохоты от больших масс воды и в 2 раза сократить их площадь.

Иногда вместо дуговых сит применяются плоские пшальтовые сита предварительного сброса. Однако они имеют менывую удельную производительность и эффективность дешламации, поэтому применяются сравнительно редко.

Завершение дешламации и окончательное обезвоживание мелкого угля производится на обезволивающих грохотах.

Для этой цели применяются исключительно вибрационные грохоты с инерционными ускорениями более которые обеспечивают минимальную внешнюю влажность угля, поступающего в гидроциклоны. Влажность дешламированного угля должна быть минимальной /гак как избыточная вода, поступающая в рабочую суспензию, вызывает необходимость дополнительного сброса суспензии на регенерацию, требует увеличения мощности системы регенерации и в конечном итоге приводит к повышенным потерям магнетита. Поэтому для де-шламацни нежелательны тихоходные качающиеся грохота (типа ГП0-4М, БКГ0-М2А и др.).

Для обеспечения тщательной дешламации над грохотами иногда устанавливают один-два ряда брызгал, к которым подводят чистую техническую воду (до 0,5 м³/т).

Дешламации исходного угля должна производиться по зерну 0,5 мм.

3.    Система ооогашевия угля и пиркулншш рабочей с.?" -предназначена для обеспечения аккумулирования и циркуляции рабочей суспензий* осуществлении сепарации обогащаемого материала по плотности.

Система включает в себя следующее оборудование; резервуар рабочей суспеэии, емкостью 10-20 м³; циркуляционные насосы (основной и резервный); напорный трубопровод; делитель суспензии; смеситель;

обогатительные гидроциклоны (1-2 на секцию); дуговые сита; обезвоживающие грохота»

При разделении исходного угля на два конечных продукта обогащения используется одна система циркуляции суспензии Vрис.8,а); при разделении на три продукта (концентрат, промпро-дукт и породу) в цилиндроконическом гидроциклоне число систем циркуляции увеличивается до двух:

системы циркуляции суспензии низкой плотности и системы циркуляции суспензии высокой плотности. В первой системе осуществляется разделение исходного материала на концентрат и смесь промпродукта и породы (переыывочный продукт, микст)» С помощь# системы подачи перемывочного продукта микст поступает в систему циркуляции суспензии высокой плотности и разделяется на конечные продукты: промпродукт и породу.

Схема обогащения и циркуляции суспензии значительно упрощается, если для разделения на три продукта используется трех-продуктовый каскадный гидроциклон (рис.8,6).В этом случае применяется одна система циркуляции, аналогичная схеме двухпродуктовой сепарации (за исключением дополнительного дугового сита и грохота для обезвоживания и промывки третьего продуктах

4.    Система подачи перемывочного продукта. Необходимость в системе подачи перемывочного продукта возникает в том случае, когда обогащаемый материал разделяется на три конечных продукта в двухпрсдуктовых гидроциклонах.

На фабриках где высота главного корпуса большая, перемы-вочный продукт, выделяемый в системе циркуляции суспензии

низкой плотности, самотеком поступает на переобогащение в перечистные гидроциклоны (рис.9).

15

Рис.8.а£истема циркуляции рабочей суспензии при обогащении в двухпродуктовом гидроциклоне: I - дешламированный уголь; 2 - смеситель; 3 - делительный бак; 4 - напорный трубопровод; 5 - обогатительный циклон; 6,7 - дуговые сита; 8 - обезвоживающие грохоты; 10 - брызгала; II - промывная вода; 12 - делитель; 13 - концентрат; 14- порода; 15 - разбавленная суспензия; 16 - резервуар рабочей суспензии; 17 - циркуляционный насос для рабочей суспензии 16

Если высота корпуса фабрики не позволяет осуществить самотечную подачу, переыывочный продукт необходимо поднимать на верхние отметки здания с помощью ковшового элеватора или углесоса. Элеваторная подача (рис.10) позволяет избежать чрезмерного шламообразования транспортируемого материала. При подъеме перемывочного продукта углесосом функции системы подачи и циркуляции совмещены (рис.II).

Перемывочный продукт самотеком поступает к резервуару рабочей суспензии высокой плотности и по трубе (П) диаметром 300-400 мм потоком суспензии перемещается ко всасу углесоса (12) Нисходящий поток в кольцевом пространстве между трубой (II) и внутренней поверхностью резервуара (10) препятствует всплытию и накоплению промпродукта в резервуаре. Выдача перемывочного продукта углесосом позволяет исключить из схемы элеватор, однако это возможно только для крепких углей. При перекачке хрупкого материала шламообразование в углесосе может достигать 10% от количества транспортируемого материала.

Перемывочный продукт на грохотах, как правило, не ополаскивается, производится только отделение суспензии низкой плотности либо на дуговом сите и вибрационном грохоте (позЛ на рис.Ю), либо на двух дуговых ситах, установленных последовательно (поз.5 и 6 на рис.П).

5. Система регенерации обеспечивает выполнение следующих операций:

1.    Отмывки утяжелителя с поверхности продуктов обогащения на обезвоживающих грохотах;

2.    Выделения утяжелителя из промывных вод;

3.    Уплотнения очищенной суспензии;

4.    Очистки части рабочей суспензии от угольного шлама и повышения ее плотности.

Схема регенерационной установки, приведенная на рис.12, наиболее ареста и может быть применена на установках небольшой производительности.

Для глдроциклонных установок большой производительности на фабриках, где л крупные классы угля обогащаются в тяжелой суспензии, установка для регенерации обычно общая для всех секций и имеет более сложную схему.

Рис*10. Система подачи перемывочного продукта ковшовым, элеватором:

I - грохот для дренажа суспензии низкой плотности;

2 - суспензия низкой плотности в рециркуляцию; 3 - перемывочный продукт; 4 - ковшовый элеватор; 5 - смеситель; 6 - суспензия высокой плотности ; 7 - к перешивочным циклонам

20

I. ВВЕДЕНИЕ

Гидроциклоны с тяжелой суспензией для обогащения мелкого угля и переобогащение промпродукта отсадки получают все более широкое распространение за рубежом.

Это объясняется высокой точностью разделения и возможностью производить обогащение как по низким 11,3 г/см³), так и по высоким (до 2,2 г/см³) плотностям, точность разделения, определяемая средним вероятным отклонением по Херра, составляет Е_р=0,03 - 0,05.

Преимуществом метода является также независимость плотности и точности разделения от колебаний нагрузки и фракционного состава исходного угля.

При обогащении в тяжелой суспензии эффективность разделения не зависит от формы частиц, и наличие в исходном материале зерен пластинчатой формы не ухудшает сепарации.

Глубина обогащения в гидроциклонах с тяжелой суспензией больше глубины обогащения в отсадочных машинах, поэтому эффективно обогащаются зерна крупностью до 0,25-0,15 мм.

Благодаря высокой точности разделения и меньшему взаимоза-сорению продуктов выход концентрата заданного качества сравнительно с отсадкой получается большим, что компенсирует относительно большие эксплуатационные затраты.

Преимущества этого метода особенно заметны при обогащении труднообогатимых углей.

В ряде случаев применение гидроциклонов с тяжелой суспензией экономически оправдано и при обогащении углей средней обога-тимости.

В таблице I показано число действующих гидроциклонных установок и их производительность в различных странах по состоянию на конец I960 г. и начало 1964- г.

Рис.П. Система подачи перемывочного продукта углесосом: 1-уголь и суспензия;2- гидроциклон;з - концентрат и суспензия низкой плотности; 4 - переыывочный продукт и суспензия низкой плотности; 5,6 - дуговые сита; 7 - суспензия низкой плотности в циркуляцию;

8 - поремывочный продукт; 9 - суспензия высокой плотности; 10 - резервуар суспензии высокой плотности; II - труба для перемывочного продукта; 12 - циркуляционный насос суспензии высокой плотности;

13 - циклон; 14 - поомпродукт и суспензия; 15 - порода и суспензия

21

таблица i

Страна : Работают на 1.1.61г. : Построено с : I.I.6I по . 1.3.б4ггю : Итого К-во ;9i*A : К-во I 9lT/4 : К-во : : 9jt/4 Англия ..... 3 235 8 1400 П 1635 Бельгия . * * * 8 1084 - - 8 1084 Франция . • - - I 200 2 405 3 605 Германия . . • . 7 556 I 100 8 656 Югославия . • ■ I 45 I - I 45 Чехословакия , . 9 1205 I 264 10 1469 США... 5 692 8 2095 13 2787 Бразилия . . * . I 65 - - I 65 Норвегия , . , . I 35 - - I 35 Испания . . 3 200 2 115 5 315 Польша . . . - I 77 I 7? Родезия . . . . I 92 - I 92 Южная Африка . . 2 400 2 190 4 590 Голландия . . . . 4 395 - - 4 395 Индия . . . ■ ■ I 140 4 1752 5 1892 Венгрия . . . . I 183 - - I 183 Австралия ■ • - 2 234 2 234 Япония , • * - “ I 160 I 160 СССР..* - - I 208 I 208

48    5527 53 7000    81 12527

Средняя мощность одной установим, составлявшая 115 т/ч до I960 г., в последующие года увеличилась до *Ц2 т/ч * Сданы в эксплуатацию и сооружается ряд мощных установок: "Катхара" и "Бхудих" индия; производительностью более 6и0 т/ч и "Кембрия" (США; производительностью 1225 т/ч .

Широкое развитие обогащения мелочи в гидроциклонах получило после I960 г,: в США(8 установок общей производительностью 2095 т/ч ), Англии (8 установок на 1400 т/ч ), Индии (4 установки на 1752 т/ч). Ряд новых гидроциклонных установок большой мощности сооружен или сооружается во Франции Сна ОФ "Барруа" и "Брюэ" производительностью по 565 т/ч). Намечается сооружение 16 гидроциклонных установок до 1968 г. в Японии.

Гилпопиклоны с тяжелой суспензией начинают применяться и на углеобогатительных фабриках СССР.

С 1962 г. действуют гидроциклонные установки для обогащения мелочи в глинистопиритной суспензии на ОФ Черкасская-Северная №№ I и 2.С 1965 г. эксплуатируется гидроциклонная установка производительностью 208 т/ч для переобогащения промпродукта отсадки на Беловской цоф в Кузбассе, построенная по проекту и с применением оборудования фирмы "Ведаг" (ФРГ).

Зарубежная практика обогащения мелкого угля в магнеТитовой суспензии базируется на применении в качестве сепаратора двухпродуктового цилиндроконического гидроциклона.

В Советском Союзе институтами УкрНИИУгдеобогащение и ИГИ разработан новый способ сепарации с применением трехпродуктового каскадного гидроциклона. Использование этого аппарата вместо обычного двухпродуктового в установках, предназначенных для выделения трех продуктов, позволяет значительно упростить технологическую схему, снизить капитальные и эксплуатационные затраты-

5

п. РЕКОМЕНДАЦИИ ДО ПРИМЕНЕНИЮ 1МДРОЦИКЛОНОВ-С ЕЛ АРА ТОРОВ ДДЯ ОБОГАЩЕНИЯ УГОЛЬНОЙ МЕЛОЧИ В МАГНЕЗИТОВОЙ СУС-ДЕНЗИИ

Гидроциклоны-сепараторы можно применять в проектах обогатительных фабрик для:

обогащения мелкого угля; переобогащения промпродукта отсадочных машин; обогащения мелкого угля для получения малозольного концентрата.

Целесообразность применения гидроциклонов в каждом отдельном случае определяется технико-экономическим сопоставлением с вариантом, предусматривающим использование отсадочных машин.

Каскадные трехпродуктовые гидроциклоны рекомендуются применять при обогащении труднообогатимых углей и переобогащении промпродукта. Двухпродуктовые гидроциклоны целесообразно использовать в технологических схемах, не предусматривающих выделение третьего /промежуточного/ продукта.

Предельные значения крупности исходного продукта обогащения в гидроциклонах 25 и 0,5 мм.

В зависимости от конкретных условий крупность машинного класса гидроциклона-сепаратора может быть принята :

0,5 - б мм    б - 25 мм

0,5 -13 мм    0,5 - 25 мм

Ш. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ШДРОЦИКЛОННЫХ УСТАНОВОК

Технологическая схема гидроциклонной установки состоит из систем:

подачи угля; дешламации;

циркуляции рабочей суспензии; подачи перемывочного продукта; регенерации;

приготовления рабочей суспензии; автоматического регулирования плотности суспензии и уровней в резервуарах.

6

Система додачи перемыв очного продукта применяется только при получении трех продуктов в двухпродуктовых цилиндроконн-ческих гидродиклонах* При использовании каскадных гидродиклонов и обогащении на два продукта эта система будет отсутствовать.

При переобогащении промпродукта отсадки специальная система подачи исходного материала может отсутствовать, так как ее функции будут выполнять обезвоживающие элеваторы отсадочных машин•

В случаях, когда обогащение крупного и мелкого угля производится# тяжелой суспензии, системы регенерации и приготовления рабочей суспензии делаются общими для всей фабрики.

Гидроциклонные установки производительностью более 150-200 т/ч обычно выполняются секционно. Каждая секция производительностью 50-100 т/ч обычно включает системы 2-4 при общей системе подачи угля, регенерации и приготовления суспензии*

1.    Система додачи угля предназначена для перемещения подрешетного продукта классификационных грохотов или промпродукта отсадочных манин к системе демламацни и можат быть сухой или гидравлической.

Сухая система подачи осуществляется с применением ленточных конвейеров (тагс.1), ковшовых элеваторов (рис.2) или других механизмов. (рис ♦ 3).

Гидравлическая система подачи (рис.4) обеспечивает большую гибкость при компоновке оборудования, но применение углесосов вызывает повышенное измельчение угля.

Система подачи с помощью багер-зумпфа (рис.5) совмещает функции двух систем-подачи и дешламации угля.

2.    Система дешламации. Задача системы заключается в отделении шлама крупностью менее 0,5 мм от мелкого угля и обезвоживании дешламированного мелкого угля перед подачей его на обогащение в гидроциклоны.

Содержание шлама в дешламированноы угле не должно превышать 3-5%, внешняя влажность обезвоженного угля - 12-15%.

Система дешламации состоит из смесительного желоба, дугового сита и обезвоживающего грохота (рис.б,7).

7

Рас Л* Система подачи угля ленточным конвейером;

I - главный корпус ОФ; 2 - корпус углеподготовкн;

3 - классификационные грохоты; 4 - ленточный конвейер; 5 - галерея; в - распределительный конвейер; 7 - демламационше грохоты

8

Рис#3. Подача угля элеваторами отсадочных машин: I - отсадочная машина; 2 - продуктовый элеватор; 3 - декламационный грохот;

4 * дешламированный продукт к смесителю;

3 - проипродукт отсадочной машины; б - шламовые воды на осветление

10