По дисциплине: Основы тех.обогащения углей
Тема: Обогащение в тяжелых средах
Выполнил: студент гр. ТХ-10-1 /Остапов М.Л./
Проверил: доцент /Кусков В.Б./
Санкт-Петербург 2013
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Принцип разделения
Характеристика тяжелых сред
Тяжелосредние сепараторы
Принцип действия сепаратора
Регенерация суспензия
Технологические схемы обогащения углей в тяжелых средах
Список используемой литературы
ВВЕДЕНИЕ
Обогащение в тяжелых средах - метод обогащения полезных ископаемых, основанный на различной плотности разделяемых компонентов и тяжёлой среды (плотность которой больше плотности воды). Применяется для всех видов твёрдых горючих ископаемых (углей, антрацитов, сланцев), руд чёрных и цветных металлов, фосфатных руд и строительного щебня. Для эффективного ведения процесса обработки руд в тяжелых средах достаточно иметь разницу в плотности руды и породы, равную 0,1. Обогащение в тяжелых средах эффективнее, чем отсадка, но и дороже. Обогащение происходит как в тяжелых жидкостях, так и в суспензиях.
ПРИНЦИП РАЗДЕЛЕНИЯ
Процесс обогащения в тяжёлых средах основан на законе Архимеда.
На частицу, находящуюся в среде, действуют силы, имеющие различное направление: сила тяжести, направленная вниз и Архимедова сила, выталкивающая частицу на поверхность. 1. G - сила тяжести.
G = Vdg [H];
где V - объём частицы [м3]; d - плотность частицы [кг/м3]; g - ускорение силы тяжести [м/с2] 2. GА - архимедова сила
А = VDсg [H];
где Dс - плотность среды [кг/м3];
В данной среде на частицу воздействует равнодействующая сила Gо.
о = G - GА [Н];
При различной плотности частиц (d) и среды (Dс) возможны следующие случаи разделения:
1. d > Dс - частица тонет;
2. d < Dс - частица всплывает;
3. d = Dс - частица находится во взвешенном состоянии.
Подобрав необходимую плотность среды на основании фракционного анализа минерала (угля) можно получить продукты с заданным качеством. При этом основным условием разделения будет следующее соотношение: d1 < Dс< d2; где d1, d2, Dс - соответственно плотности угля, породы и среды.
ХАРАКТЕРИСТИКА ТЯЖЕЛЫХ СРЕД
Тяжёлой средой называется жидкость, плотность которой более 1000 кг/м3.
Тяжёлая среда может быть однородной жидкостью, представленной неорганическими (хлористый цинк) и органическими соединениями (бромоформ).
Тяжёлая среда также может быть представлена неоднородной жидкостью - суспензией. Суспензия - это взвесь твёрдых частиц в воде. Твёрдая фаза суспензии называется утяжелителем.
Утяжелителем могут быть следующие минералы: глина, песок, барит, магнетит (Fe3O4). Плотность утяжелителя должна быть относительно высокой. Обычно она колеблется в пределах 3000 - 7000 кг/м3.
Качество разделения в тяжёлых средах зависит от свойств утяжелителя. Поэтому утяжелитель должен отвечать следующим требованиям:
4. быть нерастворимым в воде;
5. обладать механическим сопротивлением истиранию;
6. не вступать в химическое взаимодействие с водой и продуктами разделения;
7. быть достаточно тонко измельчённым;
8. иметь сравнительно низкую стоимость;
9. легко отделяться от продуктов обогащения для повторного использования.
В настоящее время в практике обогащения углей и антрацитов в качестве утяжелителя применяется магнетит плотностью 4500 - 5000 кг/м3 и крупностью 0 - 0.1 мм.
От свойств утяжелителя зависят свойства суспензии, основные параметры которой:
10.плотность;
11.устойчивость;
12.вязкость.
1. Плотность суспензии зависит от плотности утяжелителя и от его объёмной концентрации в суспензии.
Dс = с (d - 1000) + 1000 кг/м3,
где с - объёмная концентрация утяжелителя в суспензии в долях единицы.; d - плотность утяжелителя, кг/м3.
Из формулы следует:
тяжёлый среда обогащение уголь
При заданном объёме суспензии и объёмной концентрации утяжелителя можно определить массу утяжелителя:
Му = Wc c d, т;
где Wc - объём суспензии, м3; с - объёмная концентрация, доли ед.; d - плотность утяжелителя, кг/м3. 2. Устойчивость суспензии способность сохранять одинаковую плотность во всех слоях по высоте ванны сепаратора. Устойчивость суспензии достигается:
13.постоянной подачей суспензии в сепаратор снизу. При этом восходящий поток тормозит падение частиц утяжелителя;
14.сочетанием восходящего и горизонтального потока суспензии;
15.постоянным перемешиванием суспензии в ванне сепаратора элеваторным колесом. 3.Вязкость суспензии. Этот параметр характеризует трение между слоями суспензии и зависит от объёмной концентрации утяжелителя, определяется по эмпирической формуле:
mс = m [1 + 1.84 с + (3.3с)9 ] Па×с
m = 0.001 Па×с - коэффициент вязкости воды.
Оптимальная объёмная концентрация утяжелителя в суспензии с = 12 - 25 % (0.12 - 0.25). При повышении концентрации (до 40%) начинается структурирование суспензии, т.е. взаимодействие частиц магнетита между собой, образование флокул, выпадение их в осадок. При этом нарушается однородность суспензии. Резко падает эффективность сепарации.