Оптимизация аэродинамического режима при пневматическом извлечении асбестового волокна в концентрат с грохотов

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Переработка угля: новая технология сухого обогащения // Уголь. 2003. № 1. С. 25-28.

2. Мокроусов В. А.. Лияеев В. А. Радиометрическое обогащение нерадиоактивных руд. М.: Наука, 1979. 192 с.

3. Ревнивцев В. И.. Рыбакова Т. Г.. Леман Е. П. Рентгенорадиометрическое обогащение комплексных руд цветных и редких металлов. М.: Недра, 1990. 12') с.

4. Федоров Ю. О., Цой В. П.. Коренев О. В. Возможности радиометрического обогащения и опробования полезных ископаемых в новых экономических условиях // Российский геофизический журнал. 1997. №7-8. С. 31-37.

5. Кипнис Ш. Ш. Технический контроль на углеобогатительных фабриках. М.: Недра, 1978. 288 с.

6. Федоров Ю. О., Развозжаев Ю. И., Коршунов А. А. К вопросу разработки рентгенорадиометриче-ских сепараторов // В кн.: Новые процессы обогащения руд. Л., 1981. С. 62-67.

УДК 622.7:622.377.6

К. А. Ионов, В. С. Ясенев, К. В. Захарова

ОПТИМИЗАЦИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО РЕЖИМА ПРИ ПНЕВМАТИЧЕСКОМ ИЗВЛЕЧЕНИИ АСБЕСТОВОГО ВОЛОКНА В КОНЦЕНТРАТ С ГРОХОТОВ

Процесс обогащения асбестовой руды относится к гравитационным методам обогащения и осуществляется на грохотах с отсасыванием асбестового волокна воздушными струями. Данный метод реализуется за счет различия (контрастности) физико-механических свойств асбестового волокна и породных частиц, главными из которых являются удельная поверхность и скорость витания частиц.

Пневматическое отсасывание асбестовых концентратов является главным энергопотребителем с годовым расходом элеетроэнергии 39-43 % от общего количества электроэнергии, потребляемой асбсстообогатительными фабриками. Динамика повышения стоимости электроэнергии, потребляемой вентиляторами централизованной системы пневмотранспорта из электрической сети, приводит к необходимости разработки мероприятий и поисков резервов по снижению расхода электроэнергии на технологические цели.

Для извлечения асбестового концентрата с грохота применяется воздухоприемник в виде раструба с узкой отсасывающей щелью, снабженный с двух сторон подвижными крыльями. Регулирование процесса разделения асбестового волокна и породных частиц (гали) производится, в основном, путем изменения положения крыльев над слоем материала, перемещающегося по плоской поверхности разделения, выполненной в виде перфорированной рамки схода грохота. Таким образом, воздухоприемник и расположенная под ним поверхность разделения образуют узел отсасывания {блок-модуль), от эффективной работы которого зависят качсствснно-количсствснныс характеристики извлекаемых концентратов.

Исследованиями установлено, что концентраты, поступающие в III перечисти ой поток цеха обогащения участка № 1 фабрики ОАО «Ураласбест» содержат: гали +0,5 мм - 18,4 %; пыли -0,5 мм - 55,1 %; волокна - 26,5 %. Содержание гали в черновых концентратах в цехе обогащения участка № 1 в 2 раза больше, чем и извлеченных концентратах цеха обогащения фабрики ОАО «Оренбургские минералы», что приводит к повышенному износу систем пневмотранспорта и ухудшению качества продукции. Извлечение асбеста по участку № 1 фабрики ОАО «Ураласбест» составляет 75-77 %, что значительно ниже, чем на фабрике ОАО «Оренбургские минералы» (92 %). Удельный расход воздуха на извлечение 1 т волокна в рудном потоке за 2002 г. больше в 1,8 раза, чем на фабрики ОАО «Оренбургские минералы» (5,4-10* м3/ч т против 3.0103 м'/ч т). Следовательно, повышение извлечения, улучшение качества асбестовых концентратов, а также

снижение удельного расхода воздуха на извлечение 1 т волокна в рудном потоке на участке № 1 является актуальной задачей.

Для решения данной задачи необходимо проведение исследований по оптимизации следующих конструктивных и режимных пара.метров узла отсасывания при различных нроизводительно-стях и качестве разделяемых продуктов:

- высоты установки воздухоприемника над поверхностью разделения;

- скорости передвижения продукта под воздухоприемником, или угла наклона поверхности разделения;

- ширины отсасывающей щели воздухонриемника;

- скорости в отсасывающей щели воздухонриемника;

- типа разделительной поверхности.

Вопросам оптимизации конструктивных и режимных параметров процесса пневматического извлечения волокна из надрешетных продуктов грохотов ГИД уделялось недостаточно внимания (особенно для ¡рохотов ГИД-2000).

В 1975-1976 гг. в условиях Асбестовой опытной фабрики проведены лабораторные исследования по определению оптимальных параметров компоновки узла отсасывания, включающего воздухоприемник и сетчатый барабан (рук. работы Абакумова В. А., Бахтина О. С.). Исследования проводились на лабораторном грохоте ЛГИД (схема установки изображена на рис. 1). Данный вид узла отсасывания использовался на грохотах «Холл», установленных в цехе обогащения фабрики

№6.

Черновой концентрат

Воздухоприемнн»

Сетчатый барабан

Налрипоный продукт

Рис. 1. Компоновка узла отсасывания черновых концентратов с сетчатого барабана

Грохот ЛГИД оборудован сетчатым барабаном, диаметром 180 мм. Соотношение скоростей движения материала по барабану У6 и деке грохота Vr аналогично промышленному грохоту «Холл» и составляло У, - 4,8.

Для проведения опытов использовался надрешетный продукт грохота операции 81/3 (рудный поток, третья стадия обогащения, фабрика Jfe 6).

Качественный состав продукта, %

свободное волокно ... 2,1;

галя +0,5 мм..... 85,2;

пыль-0,5 мм..... 12,7.

Нагрузка на узел отсасывания по руде составляла 2,9-3,5 т/ч, что соответствует нагрузке на промышленном грохоте «Холл» 40-45 т/ч.

Постоянные параметры в опытах:

- кинематический режим грохота (амплитуда колебаний - 25 мм, частота колебаний -240 мин •');

- угол наклона грохота - 3е;

- расход воздуха, проходящего через воздукоприемник - 1,35-101 м3/ч;

- скорость воздуха в отсасывающей щели - 16 м/с.

Переменные параметры:

- высота установки воздухоприемника над сетчатым барабаном, мм;

- скорость вращения барабана, об/мин;

- скорость подачи воздуха в сетчатый барабан, м/с.

—Извлечение вопокнэ — Эффективность разделения

Рис. 2. Зависимости извлечения и эффективности разделения волокна и галиот высоты установки воздухоприемника

Классы чрупноегш мм

• V=U.b м/с v=0,8 U/C V-0 и/С

Рис. 4. Зависимость извлечения гали в концентрат по классам крупности

ОерОО» сжатию воздуха, и/с

—Извлечение волокна I — Эффективность разделения г—Извлечение гели

Рис. 3. Зависимости извлечения волокна, гали и эффективности разделения от скорости подачи сжатого воздуха в зону сепарации

За основной критерий оценки отсасывания принят показатель извлечения волокна в концентрат с,, в качестве дополнительного критерия - показатель эффективности разделения Э  (Б, - показатель извлечения гали в концентрат). Результаты исследований приведены на рис. 2-3, где даны зависимости влияния различных факторов на показатели обогащения (Э, €,). Комментарии к рисункам приведены ниже.

Оценка влияния высоты установки воздухоприемника над сетчатым барабаном на показатели обогащения

Из 1рафика (см. рис. 2, а) видно, что оптимальная высота воздухоприемника над сетчатым барабаном составляет 47-51 мм, при этом извлечение свободного волокна в концентрат и эффективность разделения составили, соответственно, 97,4-99,0 % и 92,9-95,1 %. При увеличении высоты установки воздухоприемника от 51 до 70 мм извлечение волокна и эффективность разделения снизились, соответственно, с 97,4 до 93,9 % и с 95,1 до 90,4 %. При уменьшении высоты установки воздухоприемника от 47 до 40 мм извлечение волокна практически не изменилось, а эффективность разделения резко снизилась с 92,9 до 76,2 %, при этом извлечение гали в концентрат значительно увеличивается с 6,1 до 22,2 %. С увеличением же высоты установки воздухоприемника от 51 до 70 мм извлечение гали в концентрат находится на уровне 1,7-3,5 %.

Оценка влияния скорости вращения барабана на показатели обогащения

Исследования по определению влияния скорости вращения сетчатого барабана (скорость передвижения продукта под воздухоприемником) на показатели обогащения проводились на трех скоростях вращения сетчатого барабана: 20, 30, 40 об/мин. По результатам опытов (см. рис. 2, б) видно, что значения извлечения волокна и эффективности разделения при сксрости 30 об/мин составили, соответственно, 96,6 и 94,9 %, и превышают значения при скоростях, равных 20 и 40 об/мин, соответственно, на 4,7-7,6 % (абс) и 5,9-6,9 % (абс). Это объясняется тем, что при снижении скорости вращения барабана до 20 об/мин толщина слоя руды увеличивается и воздушная струя не успевает снять весь слой свободного волокна. При увеличении скорости вращения до 40 об/мин время нахождения свободного волокна в зоне действия воздушной струи воздухоприемника снижается, и воздушная струя не успевает извлечь волокно в концентрат.

Оценка влияния подачи сжатого воздуха в сетчатый барабан на показатели обогащения

Исследованиями по определению влияния подачи воздуха в сетчатый бярабян ня и-чнпсченис волокна и эффективность разделения выявлено следующее (см. рис. 3). При увеличении скорости подачи воздуха через сетчатый барабан в воздухоприемник извлечение волокна в концентрат в диапазоне от 0 до 0,5 м/с резко снижается от 91,8 до 86,7 %, а в диапазоне от 0,5 до 0,8 м/с резко возрастает до 91,9 %. Извлечение гали в концентрат при увеличении скорости подачи воздуха в воздухоприемник от 0 до 0,8 м/с возрастает с 1,3 % до 11,6 %. С подачей воздуха под воздухоприемник крупность гали в концентрате увеличивается более 4 мм (3 %), что в стличин от опыта без подачи воздуха крупность гали в концентрате не превышает 3,2 мм (1,36 %). Зависимости извлечения гали в концентрат по классам крупности с подачей и без подачи воздуха под воздухоприемник приведены на рис. 4. Увеличение содержания гали в концентрате с 10,5 до 79,4 % объясняется разрушением стратифицированного на ¡рохоте слоя материала и образованием в зоне действия воздуха так называемого псевдоожиженного (кипящего) слоя, в результате чего происходит смешивание взвешенных частиц мелкой гали и волокна и всасывание их в воздухоприемник.

К недостаткам проведенных исследований можно отнести то обстоятельство, что они закончились на стадии лабораторных исследований, а опытно-промышленных (стендовых) и испытаний в промышленных условиях не проводилось. Также не проводились исследования по оптимизации

процесса отсасывания волокна из надрсшстных продуктов грохотов ГИД, не имеющих сетчатого барабана.

Дальнейшее развитие направления по эффективному извлечению асбестового волокна с грохотов предусматривает разработку и реализацию усовершенствованных конструкций воздухопри-смников, разделительных поверхностей и их взаимное расположение. В данных конструкциях будут использованы технические решения по изобретениям.

Внедрение усовершенствованных конструкций отсасывающих узлов (блок-модулей) для грохотов ГИД в рудном потоке позволит повысить извлечение волокна и снизить его потери с отходами производства, а также улучшить качество черновых концентратов. Ожидаемый экономический эффект составит 8,3 млн руб. в год.

УДК 622.7: 669.6

А. Е. Пелевин, С. А. Толмачёв

ВЛИЯНИЕ МАССОВОЙ ДОЛИ МАГНИТНЫХ МИНЕРАЛОВ В ИСХОДНОМ ПРОДУКТЕ НА ПОКАЗАТЕЛИ ОБОГАЩЕНИЯ В СЕПАРАТОРЕ С СИСТЕМОЙ ИЗ ПОСТОЯННЫХ ВЫСОКОИНТЕНСИВНЫХ МАГНИТОВ

Массовая доля магнитных минералов в исходном продукте влияет на показатели обогащения в магнитных сепараторах. Степень влияния будет своя для каждого типа аппарата и для режимов его работы. Снижение производительности магнитного сепаратора в любом случае снижает влияние массовой доли магнитных минералов на показатели разделения.

При высокой доле магнитных минералов в исходном продукте рабочий элемент сепаратора (барабан, валок) может не успевать выносить все магнитные минералы в магнитный продукт. Это обычно сопровождается повышением массовой доли магнитных минералов в немагнитном продут«.

При низкой массовой доле магнитных минералов в исходном продукте сложнее добиться высокого качества магнитного продукта при достаточном извлечении. Это связано с механическим захватом в магнитный продукт немагнитных минералов, вероятность которсго повышается при низкой массовой доле магнитных минералов в исходном продукте.

Исследования влияния массовой доли магнитных минералов в исходном продукте на показатели обогащения выполнены для сухого валкового сепаратора ПВС-10/10 с нижней подачей материала. Магнитная система сепаратора набрана из постоянных высокоинтенсизных магнитов (М-Рс-В) и обеспечивает напряжённость магнитного поля на зубцах валка треугольного сечения до 720 кА/м (9000 Э). Удельная производительность сепаратора при проведении опытов составила до 1 т/(ч-м).

Опыты выполнены на искусственных смесях магнитных минералов (ильменит, гранат, ставролит) и немагнитного минерала (кварц). Крупность исходных продуктов менее 1,2 мм при массовой доле класса крупности -0,071+0 мм не более 3 %. Удельная магнитная восприимчивость, определённая пондеромоторным методом, равна (2,7-3,8)-10* м3/кг для ильменита; (0,81--0,86)-10* м3/кг для фаната (альмандина); (0,2-0,5)-104" м3/кг для ставролита. Магнитные минералы представляют одно из россыпных месторождений Урала. Из исходных проб перед обогащением на валковом сепараторе предварительно удалены сильномагнитные частицы (магнетит, железо).

Массовая доля магнитных минералов в искусственных смесях составила: 1,5 %; 4,7-4,9 %; 9,9-10 %; 18,8-18,9 %; 44,5-44,7 %; 73,4-73,5 %.

Влияние массовой доли машитных минералов в исходном продукте на показатели обогащения оценено для двух крайних режимов работы магнитного сепаратора.

Первый режим работы сепаратора направлен на получение богатого магнитного продукта. При этом шибер сепаратора находится в верхнем (первом) положении, что значительно снижает вероятность попадания в магнитный продую- немагнитных минералов.