Технология обогащения угля гравитационным методом. Типы руд, используемые для гравитационного метода обогащения

Обогащение угля в тяжелой среде – один из самых популярных вариантов. Тяжелой средой в данном случае является водная суспензия порошка магнетита с высокой плотностью. Другой востребованный вариант – обогащение в циклоне с тяжелой средой. За счет центробежной силы осуществляется разделение отходов и товарного угля. Применяется так же пенная флотация, когда частицы угля всплывают на поверхность вместе с воздушными частицами, будучи обработанными гидрофобным флотационным реагентом.

Обогащение в тяжелых средах занимает особое место в комплексе технологических мероприятий. Сейчас уже работают на тяжелых суспензиях обогатительные фабрики 13-бис, «Советская», «Максимовка» при Ясиновском коксохимзаводе (крупность 10–80, 1–10, 1–80 мм) и др.

В качестве тяжелой среды служат тяжелые жидкости и минеральные суспензии.

Многие неорганические соли дешевы, имеются в больших количествах или представляют собой неиспользуемые отходы различных химических производств.

В то же время они легко удаляются с поверхности частиц угля простой промывкой водой, большинство из них безвредно для обслуживающего персонала. Широкое распространение для промышленного обогащения угля получил в первую очередь раствор хлористого кальция, который является отходом при производстве бертолетовой соли либо соды (ресурсы его неограничены).

Раствор хлористого кальция дает удельный вес жидкости, равный 1,5 г/см3 (Т = 40 ºС), вязкость его – удовлетворительная. В тех случаях, когда необходимо повышение плотности разделения, возможно применение водных растворов азотнокислого кальция, стабильных при комнатной температуре до

плотности 1,6 г/см3, подогрев позволяет также достичь их стабильности при более высоких плотностях. Азотнокислый кальций получается при утилизации отходящих газов заводов азотной промышленности. Однако ввиду его применения в сельском хозяйстве в виде удобрения желательно ограничивать его использование в обогащении, которого можно достичь путем применения смешанных растворов хлористого и азотнокислого кальция, которые позволяют работать даже с еще большей плотностью разделения, чем индивидуальные растворы. Стабильные растворы с удельным весом 1,6 г/см3 (Т = 60 ºС) дает поташ (углекислый калий) – отход производства глинозема из нефелиновых руд. Особый случай применения тяжелых жидкостей для обогащения твердого топлива имеет место при использовании концентратов для переработки на жидкое топливо методом гидрогенизации, когда оставшаяся на угле соль еще играет и роль катализатора (например, сульфат 2- или3- валентного закисного и окисленного железа). Таким образом, имеется обширный ассортимент неорганических солей, водные растворы которых можно использовать в качестве тяжелых сред для обогащения твердого топлива.

Выбор раствора осуществляется в зависимости от свойств обогащаемого материала и направления использования продуктов обогащения.

Тяжелые органические жидкости, пригодные для обогащения угля, по своим физико-химическим константам представляют галоидопроизводные различных углеводородов. Йодистые соединения недостаточно стойки и очень дороги. Поэтому для исследования в обогатительной промышленности предлагаются только полихлориды и полибромиды. В России на Жилевской опытной фабрике ИГИ было опробовано обогащение углей в полихлоридах. В качестве основной жидкости был выбран

четыреххлористый углерод. Для получения среды меньшей плотности к нему примешивались дихлорэтан или трихлорэтилен (в настоящее время

установка демонтирована). На неорганических солях работает ряд фабрик

Тяжелые суспензии (минеральные) изготовляются из тонкоиз мельченных (до какой крупности – определяют практически) минералов и воды. Используют магнетит, пирит, барит, песок, глину, калашниковую пыль. Наиболее легко регенерируется магнетитовая суспензия. Эффективность обогащения зависит в первую очередь от устойчивости и вязкости суспензии. Для улучшения свойств суспензии подают такой реагент, как гексаметафосфат и др.Метод обогащения угля в минераль ных суспензиях впервые начал применяться на фабриках Донбасса. Еще в 1952 г. на фабрике «Советская» крупный уголь обогащался в магнети товой суспензии в корытных сепараторах конструкции Южгипрошахта. Однако тогда процесс не был освоен из-за ненадежности оборудования и несовершенства технологической схемы. После этого обогащение в тяжелых суспензиях получило распространение на многих фабриках Украины для удаления крупной породы угля более 25 (10) мм. В качестве утяжелителя применялся магнетит Криворожских горно-обогатительных комбинатов. Основные преимущества этого процесса состоят в большой точности разделения, высоких показателях, в простоте и дешевизне самой установки. Тяжелосредное обогащение труднообогатимых углей осуществляется с применением многоступенчатой сепарации в двухпродукто вых центробежных сепараторах (ГТ-500, ГТ-710) и трехпродуктовых(ГТ 630/500, ГТ 10/500).

На ряде фабрик обогащение углей осуществляется в гидроциклонах. Внедрены двух и трехпродуктовые гидроциклоны.

Гравитационное обогащение рассматривается как процесс установления равновесия и достижения минимума потенциальной энергии системой частиц, находящихся в поле сил тяжести в состоянии неустойчивого равновесия. Скорость гравитационного разделения оценивается по понижению центра тяжести взвеси, а его эффективность — по убыли потенциальной энергии смеси. В основе расчётов гравитационного обогащения лежит определение относительных скоростей перемещения частиц, отличающихся плотностью, размерами и формой в средах различной плотности и вязкости

2. Типы руд, используемые для гравитационного метода обогащения.

Гравитационное обогащение — основной метод обогащения угля, сланцев, рассыпного золота, касситерита, вольфрамита, рутила, ильменита, циркона,  монацита, танталита, колумбитаи др., а также один из равноценных методов обогащения руд чёрных металлов (Fe, Mn, Cr), редких металлов, а также фосфатов, алмазов и других неметаллических полезных ископаемых.

Гравитационными методами обогащается свыше 4 млрд тонн в год, то есть половина от общего количества полезных ископаемых, которые обогащаются. Это следствие таких преимуществ метода, как дешевизна, простота аппаратуры, возможность разделения частиц широкого диапазона крупности (от 0,1-2 до 250—300 мм), сравнительная лёгкость очищения сточных вод и возможность осуществления замкнутого водоснабжения обогатительной фабрики.

Увеличение добычи многих полезных ископаемых стало возможным благодаря освоению гравитационных методов обогащения. В настоящее время более 90% углей и марганцевых руд обогащаются гравитационными методами, ежегодно повышается долевое участие гравитационных методов в переработке окисленных железных, полиметаллических и золотосодержащих руд, с каждым годом растет значение гравитационных процессов в ряду других процессов обогащения. Современная гравитационная обогатительная фабрика-это предприятие, ежегодно перерабатывающее десятки миллионов тонн рудного сырья, со сложной схемой цепи аппаратов, включающей дробилки, грохоты, отсадочные машины, промывочные машины, классификаторы, сгустителя. Гравитационные ведущие место среди других методов обогащения, особенно в практике переработки угля, золотосодержащих, вольфрамовых руд и руд черных металлов. Высокая производительность гравитационных машин позволяет упрощать схему цепи аппаратов фабрик, более экономично использовать производственные площади и объемы зданий, в результате чего снижаются удельные капитальные затраты на строительство обогатительных фабрик, уменьшается число обслуживающего персонала, снижается себестоимость переработки. Гравитационные процессы обогащения по широте диапазона исходных характеристик обогащаемою сырья, разнообразию условий применения их в технологических схемах обогатительных фабрик, простоте производственного комплекса, высокой производительности обогатительных аппаратов. В сравнимых условиях превосходят многие другие процессы обогащения и обеспечивают эффективное разделение. минеральных смесей при относительно низких материальных, трудовых и энергетических затратах.

Гравитационное обогащение предпочтительно использовать для богатых руд, раскрытие минералов которых происходит при крупных размерах частиц, россыпных месторождений, а также для предварительного обогащения и переработки руд в отдаленных районах или там, где требуются минимальные затраты. Наиболее трудно перерабатывать жильные руды. В стадии сокращения крупности всегда получается определенная доля шламов, труднее всего извлекаемых гравитационными методами. Эффективность обогащения наиболее тяжелых минералов россыпных месторождений высока, так как обычно в них порода полностью раскрывается с малым образованием шламов, а крупная фракция безрудна (пустая).

Гравитационное обогащение — практически универсальный способ переработки бедных руд россыпных месторождений, как в Северной Америке, так и в СНГ. И хотя применяемая технология может выглядеть архаичной, она проста, недорога, потребляет мало энергии и остается наиболее экономичной.

Главная проблема гравитационного обогащения— извлечение шламов— заключена в самом процессе. Разделение по плотности обычно происходит при пропускании друг за другом через процесс отдельных частиц. Это требует большой площади концентрации.

Даже наиболее сложные гравитационные аппараты для переработки шламов ограничивают нижний предел крупности практически 10 мкм.

Однако в настоящее время гравитационное обогащение используется для переработки не одного-двух, а целого ряда минералов— от андалузита до циркона, от угля до алмазов, от минеральных песков до оксидов металлов и от’ промышленных минералов до редких металлов.

Несмотря на то, что гравитационные методы издавна широко используются во всем мире для обогащения многих минералов, не существует точной науки, которая могла бы дать модель и математическое описание процесса. Очевидно, что очень разнородное оборудование используется из-за недостаточного понимания процессов гравитационного обогащения. В течение, длительного времени различные исследователи изучают механизм действия этого оборудования; однако единой теории обогащения не существует, и она не может быть создана.

 

 

 

 

Заключение.

Гравитационные процессы отличаются большой скоростью разделения,

высокой эффективностью и производительностью, дешевизной.

При обогащении угля применяются мокрые гравитационные процессы и сухие. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки.

Для углей и многих других минералов гравитационный метод обогащения является основным из-за простоты и дешевизны процесса.

Обогатительные процессы могут применяться как самостоятельно, так и в сочетании с другими процессами обогащения.

. Классификация гравитационных  процессов обогащения 

1. Обогащение в тяжелых средах (в минеральных суспензиях).

2. Отсадка.

3. Обогащение в потоке жидкости, текущей по наклонной плоскости (обогащение на концентрационных столах; в желобах; крутона-клонных сепараторах).

4. Обогащение в центробежном поле (в спиральных сепараторах).

5. Пневматическое обогащение.

Мокрое обогащение угля – самый распространенный вариант, который основан на различии в плотности чистого угля и более легких примесей, которые разделяются в водной среде. Процесс мокрого обогащения происходит в отсадочных машинах или других устройствах гравитационного обогащения.

Так, преимуществом мокрых процессов является высокая эффективность, поэтому они применяются для сравнительно крупных углей, а также то, что при них показатели обогащения бывают выше, чем при сухих процессах обогащения.

К недостаткам мокрого обогащения относятся большое содержание влаги,

затруднения при обогащении в районах с суровым климатом и то, что требуется вода для обогащения.

Преимуществом сухого обогащения является то, что принимаемая влажность угля не увеличивается.

К недостаткам сухого обогащения можно отнести то, что применяется

он при обогащении углей не крупнее 30 мм, при этом образуется пыль, которую необходимо улавливать, а также то, что применять его пыль, которую необходимо улавливать, а также то, что применять его можно только к легкообогатимым углям, при этом наблюдаются низкие показатели обогащения по сравнению с мокрым процессом.

Обогащение угля в тяжелой среде – один из самых популярных вариантов. Тяжелой средой в данном случае является водная суспензия порошка магнетита с высокой плотностью. Другой востребованный вариант – обогащение в циклоне с тяжелой средой. За счет центробежной силы осуществляется разделение отходов и товарного угля. Применяется так же пенная флотация, когда частицы угля всплывают на поверхность вместе с воздушными частицами, будучи обработанными гидрофобным флотационным реагентом.

Гравитационное обогащение — основной метод обогащения угля, сланцев, рассыпного золота, касситерита, вольфрамита, рутила, ильменита, циркона,  монацита, танталита, колумбитаи др., а также один из равноценных методов обогащения руд чёрных металлов (Fe, Mn, Cr), редких металлов, а также фосфатов, алмазов и других неметаллических полезных ископаемых.

Гравитационными методами обогащается свыше 4 млрд тонн в год, то есть половина от общего количества полезных ископаемых, которые обогащаются. Это следствие таких преимуществ метода, как дешевизна, простота аппаратуры, возможность разделения частиц широкого диапазона крупности (от 0,1-2 до 250—300 мм), сравнительная лёгкость очищения сточных вод и возможность осуществления замкнутого водоснабжения обогатительной фабрики.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы:

1. Л. А. СУСЛИНА, ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ. Учебное пособие, Кемерово 2012

2. Лященко П. В., Гравитационные методы обогащения, 2 изд., М. — Л., 1940;