DisCollection.ru

Авторефераты и темы диссертаций


Повышение эффективности обогащения углей на основе применения вакуумно-пневматического способа сепарации

Кузьмин Александр Владимирович, 22.02.2008

 

УДК 622.75

Кузьмин Александр Владимирович

Повышение эффективности обогащения углей на основе применения вакуумно-пневматического способа сепарации

Специальность 25.00.13 – "Обогащение полезных ископаемых"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2008

Работа выполнена в Московском государственном горном университете

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор

Морозов Валерий Валентинович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук

Линев Борис Иванович

кандидат химических наук

Эпштейн Светлана Абрамовна

Ведущая организация – ОАО "СИБНИИУГЛЕОБОГАЩЕНИЕ" (г. Прокопьевск Кемеровской обл.)

Защита состоится "23" декабря 2008 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.128.08 при Московском государственном горном университете по адресу: 119991, ГСП-1, Ленинский проспект, 6

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГГУ

Автореферат разослан "21" ноября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор Шек Валерий

Михайлович

Общая характеристика работы

Актуальность работы. В условиях снижения доступности водных ресурсов и необходимости снижения себестоимости переработки углей все большее внимание должно быть уделено методам, не предполагающим использования в качестве рабочей или вспомогательной среды технической воды. Особенно актуальна задача для предприятий Сибири и северных широт, где весьма актуальной является разработка технологий, устойчивых к значительным отрицательным температурам.

Перспективным путем решения задачи повышения эффективности обогащения углей является применение воздушной сепарации. Преимущества данного метода обусловлены возможностью резкого снижения материалоемкости, энергозатрат и уменьшения расхода технической воды. При этом важным является выбор технологических решений, предполагающих применение новых способов с высокой эффективностью разделения, соответствующей показателям обогащения отсадкой или в тяжелых средах. Одним из таких способов является вакуумно-пневматическая сепарация.

Основной задачей исследований при достижении поставленной задачи повышения эффективности технологических процессов обогащения являлось определение закономерностей разделения угля и породных минералов, их распределения и концентрирования в продуктах обогащения в условиях применения вакуумно-пневматического способа воздушной сепарации.

Методической основой оценки характеристик разделения минеральных фракций являются принципы и методы математического и физического моделирования процессов гравитационного обогащения при варьировании параметров технологического процесса и применяемых схем.

Цель работы. Установление закономерностей и определение оптимальных условий разделения угля и породных минералов в восходящих воздушных потоках, создаваемых вакуумно-пневматическим способом.

Идея работы. Применение для повышения эффективности обогащения углей многопродуктовых вакуумно-пневматических сепараторов, характеризующихся размещением побудителя расхода воздуха в зоне разгрузки и выполнением нижней поверхности в виде перфорированной сетки, перемещающейся в поперечном направлении относительно воздушного потока.

Методы исследований. В работе использованы методы химического, минералогического, спектрального и технического анализа угля; методы микроскопического анализа размеров и формы кусков материала; методы математической статистики и моделирования; лабораторные и промышленные исследования на обогатимость.

Научные положения и их новизна.

Определены физические и физико-химические характеристики труднообогатимых углей. Определены границы обогащаемого класса (1-50 мм) и предельно-достижимые технологические показатели их обогащения (зольность 12-16%, извлечение горючей массы 90-94%). Установлена закономерность достижения максимума выхода концентрата, извлечения горючей массы и выхода породы в интервале от 3 до 10 мм. Установлено, что существенной причиной снижения обогатимости угля является присутствие фракции высокозольного пористого фюзенита.

Разработан новый способ вакуумно-пневматической сепарации угля, отличающийся размещением побудителя расхода воздуха в зоне разгрузки угольного концентрата, подачей исходного материала в зону сепарации с постоянной скоростью поперек восходящего воздушного потока и последовательным повторением процесса сепарации в нескольких рабочих зонах с различающейся скоростью воздушного потока.

Впервые установлено, что в рабочей зоне вакуумно-пневматического сепаратора формируются сопряженные восходящий и вихревой потоки, обеспечивающие максимальное различие в траекториях движения зерен угля и породных минералов. Показано, что в устойчивом вихревом потоке происходит эффективное разделение фракций близкой плотности.

Установлены количественные зависимости выхода обогащенного концентрата и его зольности от крупности обогащаемого класса и скорости восходящего воздушного потока при использовании вакуумно-пневматического способа. Установлен класс крупности угля (+3 - -13 мм), обогащаемый наиболее эффективно. Определены параметры процесса многопродуктовой сепарации, обеспечивающие получение высококачественных (Аd=9-12%), энергетических (Аd=20-24%) и бытовых угольных концентратов (Аd=32-36%) при высоком извлечении в них горючей массы(94,5-96%).

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждаются удовлетворительной сходимостью расчетных и экспериментально измеренных значений параметров сепарации (коэффициент R2=0,85-0,99), соответствием результатов лабораторных, опытно-промышленных и промышленных испытаний, положительными результатами внедрения разработок в производство.

Научное значение заключается в установлении закономерностей сепарации угля и породных минералов и определении оптимальных условий обогащения углей способом вакуумно-пневматической сепарации.

Практическое значение заключается в разработке технологического регламента и промышленной установки для обогащения угля способом вакуумно-пневматической сепарации, обеспечивающих увеличение извлечения горючей массы на 1,5% при снижении расхода воды на 1,5 м3 на 1 т угля, а также расхода электроэнергии на 2,5 кВтч на 1 т угля.