Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время увеличивается количество угля, разделяемого в тяжелосредных сепараторах на обогатительных фабриках (Оф). Это обусловлено снижением качества добиваемых углей и повышением содержания в них смежных фракций,т.е. фракций, близких к плотности суспензии, что создает трудность их обогащения. Так на ряде месторождений, например, в Карагандинском бассейне, содержание смежных фракций достигает 10$ и более.
Для обогащения крупных классов углей применяются в основном тяжелосредные сепараторы с вертикальншл элеватор]шм колесом (СКВП20, СКВІШ-З^О и СКВП32-500.). Зти сепараторы обеспечивают достаточно високие показатели обогащения при разделении углей о относительно низким (менее 10) содержанием смежных фракций. Ухудшение качества угля снижает показатели его разделенияв этих сепараторах. Поэтому при обогащении труднообогатимых углей по высокой плотности разделения получаются отходы, которые в ряде случаев не удовлетворяют предъявляемым требованиям.
Таким образом, актуальной является задача совершенствования конструкции тяжелосредных сепараторов для обогащения углей со значительным содержанием смежных фракций, в которых не снижается производительность и эффективность разделения.
Одним из перспективных направлений интенсификации обогащения крупного угля в тяжелосредных сепараторах является рационализация условий движения суспензии в ванне аппарата и создание оптимальных условий дейотвия вторичных циркуляционных потоков. Это позволит повысить производительность сепаратора и улучшит качество продуктов обогащения.
Работа выполнена в соответствии с тематическим планом НИОКР ИОТТ: тема Л I3I8I05000 "Исследовать и разработать методическое обоснование использования тяжелосредного оборудования большой единичной мощности для обогащения крупных и мелких углей" и тема Я 131816^300 "Разработка исходных требований и технических заданий на создание опытных образцов усовершенствованного гравитационного оборудования для обогащения углей различной крупности". При участии автора выпущено пять научных отчетов.
г.
Результаты диссертационных исследоваївій рекомендуются автором к широкому использованию на межотраслевом уровне,так как установленные в работе закономерности разделеїшя материала с большим содержанием смежных фракций являются общими и могут быть использованы При обогащении различных полезных ископаемых в минеральных суспензиях.
Целью работы является научное обосновшше интенсификации процессов обогащения крупных классов угля в тяжелосредных сепараторах (путем установки в ванне специального преобразователя потоков) и создания (на основании результатов аналитических я експериментальних исследований) усовершенствованной техіотки и технологии, обеспечивающих решение важной прикладной задачи -повілпсіше качественно-количествешшх показателей работы тяжелосредних сепараторов при обогащении углей с высоким содержанием смежных фракций.
Основная идол работы заключалась в установке в средней части (по длине) ванны тяжелосредного сепаратора специального преобразователя потоков о целью воздействия его на характер движения суспензии. При втом происходит образование вместо одного вторичного циркуляционного потока двух подобных потоков. Эти потоки, воздействуя на частицы сможных фракций,обеспечивают белое точное их разделение.
Методи исследования. При проведении аналитических исследоваївій процесса разделеїшя угля в тяжелосредных сепараторах использовались соврекешше методы изучения обогатителыпа процессов, гидродинамики аппарата и кинетики разделеїшя. для изучения особенностей движения жидкой среды в ванне сепаратора применялся стробоскопический метод с использованием фотосъемка. Обработка результатов экспериментальных исследований проводилась о помощью математических методов при пспользовшога ЭШ для обосновшшя адекватности получетшх аналитических виражений.
Научная новизна;
- предложена уточненная Физическая модель и дано математическое описание процесса разделеїшя угля в ванне сепаратора с учетом влияния частиц смежішх фракций и действия вторичного циркуляционного потока. Математическое описание выполнено в виде дифференциальных уравпеїшЯ первого к второго порядков;
3.
показано, что процесс разделеїшя материала в вагаїе сепаратора происходит в результате действия сил гравитационного поля и вторичного циркуляционного потока;
установлена взаимосвязь между содержаїшем смежных фракций в исходном материале и виходом продукта, например, отходов, во времени для условий разделения под действием сил гравитационного поля;
обоснована возможность интенсификации процесса разделения в минеральных суспензиях угля с болышпд содержаїшем смежных фракций за счет преобразований характера движения суспензии в ванне сепаратора и создания двух вторичных циркуляционных потоков,.
Обосновашость и достоверность выводов и основных положений обеспечена применением современных методов аналитических и экспериментальных исследований, использовшшем математических методов обработки данных экспериментальных исследований и соответствием полученных результатов аналитическим выкладкам. Сравнение аналитического уравнения и уравнеїшя, полученного в результате обработки экспериментальных данных при разделении материала под действием гравитационных сил, показало их адекватность с уровнем значимости 95$. Результаты полупромышленных и промышленных испытаний подтвердили обоснованность полученных научных выводов и направления интенсификации процесса разделения углей в тяаелосредных сепараторах.
Научное значение работы заключается в:
установлении зависимости выхода продуктов обогащения во времени от содержания смежных фракций при разделении в гравитационном поле;
повышении эффективности разделения смежных фракций за счет действия вторичных циркуляционных потоков;
определении оптимального положения преобразователя потока по длине ванны сепаратора.
Практическая ценность. В результате выполненных исследований разработаны новые условия движения потоков суспензии в ванне сепаратора, основанные на усовершенствовании внутреннего устройства ванны. На конструкции сепаратора с новым внутрешшм устройством ванны получено авторское свидетельство li I6I3I64.
4.
Сепаратор с преобразователем потока был испытан на ОФ paapesa . "Черниговский" концерна "Кувбасораэрезуголь". Результаты испытаний показали, что в втом случае достигается снижение потерь концентратных фракций с отходами на 0,2% (абс)и уменьшается засорение концентрата породными фракциями на 0,3^(або).
Оснотше положения, вннесенкые автором на защиту:
уточненная физическая модель и математическое описание процесса разделения частиц, на примере отходов, в тяжелосред-ном сепараторе о учетом содержания смежных фракций под действием гравитационного поля и дополнительного разделения етих фракций во вторичном циркуллцноішом потоке;
направление интенсификации процесса разделения угля в тяжелосредном сепараторе за счет преобразований характера движения потоков суспензии в ванне сепаратора;
рациональное место расположения преобразователя потоков по длило вашш сепаратора;
повышенно технологических показателей разделения материала в тяжелосредних сепараторах с новым внутренним устройством ванны. -~~"
Апробация работы. Основные положения ж результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на отраслевых научно-технических конференциях молодых ученых и специалистов-углеобогатителей (Люберцы, 1987-1989 гг.), на XXI Годичной сессии Ученого совета ЛОТТ (1990 г.), на заседании Ученого совета ИОТТ (1990 г.), на научно-техническом совете ИОТТ (1990 г.) и на научно-техническом совете института Гипромаш-углеобогацеино (1991 г.).
Публикации. Результаты работы изложены в 4 публикациях в пяти научно-исследовательских отчетах ИОТТ, а также в полученном авторском свидетельство.
Все теоретические и экспериментальные исследования проведены автором самостоятельно. Промышленные испытания и разработка конструкции тяжелосредного сепаратора выполнены при личном участии автора.
5.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит иа введения, пяти глав и заключения, содержит 127 страниц машинописного текста, 52 рисунка; вюшчает 15 таблиц , библиографический список использованной литературы из 119 наименований; в 4-х приложениях дшш акт промышленных испытшшй, протокол совещания научно-технического совета в институте Гипромаш-углеобогашение и утверждетшй расчет ожидаемого экономического эффекта.