Сегрегационное разделение угольных шламов на концентрационных столах

- © В.Б. Кусков, Я.В. Кускова, 2015

УДК 622.7(84).2

В.Б. Кусков, Я.В. Кускова

СЕГРЕГАЦИОННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ УГОЛЬНЫХ ШЛАМОВ НА КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ СТОЛАХ

Уголь является одним из важнейших видов полезных ископаемых. При добыче, транспортировке, обогащении, переработке и складировании угля образуется большое количество мелких классов (штыбы, шламы и т.п.). Угольные шламы мало используются в промышленности. В настоящее время шламов накопилось очень много. Часто угольные шламы имеют достаточно высокую зольность из-за попадания в них большого количества глинистых минералов, которые легко размокают во время обогащения угля. При этом распределение негорючих глинистых минералов (золы) по различным классам крупности может быть весьма неравномерно. Часто в классе - 1 + 0,1 (0,05) мм содержится 5 - 10 % золы, а в классе - 0,1 (0,05) мм содержится 20 - 40 % золы и более. Поэтому, если эти классы разделить, то можно получить низкозольный продукт, который можно использовать, например как сырье для окускования. Процесс разделения на концентрационных столах сводится к сегрегации в межрифлевом пространстве, транспортировке частиц в продольном направлении под влиянием ассиметричных движений деки, и в поперечном направлении, под действием потоков воды. При этом на результаты разделения влияет и плотность, и крупность, и форма частиц. После обогащения на концентрационном столе можно были получены кондиционные по золе и сере продукты. Ключевые слова: уголь, угольные шламы, гравитационное обогащение, сегрегационное разделение, концентрация на столах.

Одним из важнейших видов полезных ископаемых на земле является уголь. Мировые запасы угля огромны и по разным информационным источникам (различным способам подсчета), оцениваются в 17 (и более) трлн. тонн. Прогнозные запасы угля в России составляют около 30 % от мировых. В России более 200 месторождений угля (но не все они разрабатываются).

Основной метод обогащения угля - гравитационный. Как известно разделение частиц при гравитационном обогащении может быть гидравлическим и сегрегационным.

При гидравлическом разделении силы взаимодействия между частицами малы по сравнению с гидродинамическими си-

лами. Гидравлическое разделение происходит по законам свободного или стесненного падения. При разделении более плотные и крупные частицы, имеющие большую скорость падения, располагаются ниже гидравлически менее крупных. Сегрегационное разделение происходит в условиях соприкосновения частиц под влиянием возмущающих сил переменного направления. При этом силы взаимодействия между частицами преобладают над гидродинамическими. Экспериментально установлено, что при сегрегации частиц одинаковой плотности мелкие частицы располагаются ниже крупных; при сегрегации частиц различной плотности в нижнем слое располагаются мелкие тяжелые частицы, над ними — слой крупных тяжелых частиц с мелкими легкими, в верхнем слое — крупные легкие частицы. Сегрегация имеет значение для тех гравитационных процессов, при которых объемное содержание твердого в пульпе достаточно велико (40-50%). Для некоторых гравитационных процессов основное значение имеет гидравлическое разделение; для некоторых - сегрегация (обогащение на концентрационных столах, желобах и др.) [1-3].

Процесс разделения на концентрационных столах сводится к сегрегации в межрифлевом пространстве, транспортировке частиц в продольном направлении под влиянием ассимет-ричных движений деки, и в поперечном направлении, под действием потоков воды. При этом на результаты разделения влияет и плотность, и крупность, и форма частиц.

Явление сегрегации на концентрационных столах можно использовать для разделения полезных ископаемых, например, мелких классов углей. Следует отметить, что при добыче, транспортировке, обогащении, переработке и складировании угля образуется большое количество мелких классов (штыбы, шламы и т.п.), т.к. уголь является мягким и легко разрушаемым полезным ископаемым. Угольные шламы мало используются в промышленности. В настоящее время шламов накопилось очень много (и продолжает накапливаться), что создает серьезные экологические проблемы. Между тем угольные шламы по своему составу, в частности энергетической ценности, не уступают более крупным угольным фракциям. Вовлечение шламов в переработку с целью их дальнейшего использования может быть выгодным с экономической точки зрения и полезным с экологической.

Но часто угольные шламы имеют достаточно высокую зольность из-за попадания в них большого количества глинистых минералов, которые легко размокают во время обогащения угля. При этом распределение негорючих глинистых минералов (золы) по различным классам крупности может быть весьма неравномерно. Часто в классе - 1 + 0,1 (0,05) мм содержится 5 - 10 % золы, а в классе - 0,1 (0,05) мм содержится 20 - 40 % золы и более. Поэтому, если эти классы разделить, то можно получить низкозольный продукт, который можно использовать, например как сырье для окускования. Также, угли часто содержат достаточно много сульфидной серы, которую также можно удалить на концентрационных столах.

Для обогащения угольных шламов была испытана концентрация на столах. Как уже говорилось выше, разделение материалов на столах носит характер типичной сегрегации. При этом происходит увеличение плотности и уменьшение крупности частиц по длине деки, уменьшение плотности и увеличение крупности по ширине деки. Это дает возможность отделять более плотные и мелкие глинистые минералы, а также более плотные сульфиды.

Угольные шламы (класс - 1 мм) углей Кузбасского угольного бассейна, марки ГЖ разделялись на концентрационном столе с получением 5 продуктов Схема разделения на концентрационном столе, и нумерация продуктов разделения приведена на рис. 1.

Рис. 1. Схема разделения шламов на концентрационном столе: 1, 2,

3, 4, 5 - номера продуктов

Таблица 1

Зависимость зольности концентрата от его выхода

№ продукта Выход, % Содержание, % Извлечение, %

Зола Сера общая Зола Сера общая

1 32,8 67,3 1,17 72,62 87,23

2 25,8 14,6 0,66 12,39 10,67

3 21,2 11,3 0,05 7,88 0,63

4 14,7 6,8 0,04 3,29 0,30

5 5,5 21,1 0,05 3,82 1,17

Итого: 100,0 30,4 0,90 100,00 100,00

Таблица 2

Зависимость содержания и извлечения золы и серы в концентрат от его выхода

Продукты, входящие в концентрат Выход концентрата, % Содержание, % Извлечение, %

Зола Сера общая Зола Сера общая

4 14,7 6,8 0,019 3,29 14,7

4,3 35,9 9,5 0,023 11,17 35,9

4,3,2 61,7 11,6 0,170 23,56 61,7

В табл. 1 показаны результаты разделения на столе.

В табл. 2 показана зависимость зольности концентрата, содержание в нем серы, а также извлечение золы и серы от выхода концентрата.

Очевидно, что можно «плавно» менять выход концентрата и соответственного его зольность, содержание и извлечение серы и золы в продукты разделения.

Кроме шламов на концентрационных столах можно разделять и более крупные классы угля вплоть до 6 - 13 мм.

Выводы

Таким образом, после обогащения на концентрационном столе можно получить кондиционные по золе и сере продукты, которые можно использовать, например, для изготовления топливных брикетов. Кроме того, концентрацию на столах также можно использовать для переработки лежалых угольных шламов, которых за годы эксплуатации обогатительных фабрик накопилось огромное количество.

Исследование выполнено в рамках проектной части государственного задания в сфере научной деятельности (задание № 5.1284.2014/К на выполнение научно-исследовательской работы).

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кизевальтер Б.В. Теоретические основы гравитационных процессов обогащения / М.: «Недра», 1979. — 295 с.

2. Верхотуров М.В. Гравитационные методы обогащения: учебник для вузов — М.: МАКС Пресс, 2006. — 352 с.

3. Кусков В.Б., Кускова Я.В., Ананенко К.Е. Испытания концентрационных столов различных типов. // Цветные металлы 2012 г, № 10, стр. 28 -32. ГГ7ТЗ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Кусков Вадим Борисович - кандидат технических наук, доцент, opikvb@mail.ru,

Кускова Яна Вадимовна - кандидат технических наук, ассистент, уапа. киБк^а@дтаН .сот,

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».

А

UDK 622.7(84).2

SEGREGATION THE SEPARATION OF COAL SLIME SHAKING TABLE

Kuskov V.B., associate Professor, opikvb@mail.ru, National mineral resources university «University of Mines», Russia,

Kuskova Y.V., assistant Professor, yana.kuskova@gmail.com, National mineral resources university «University of Mines», Russia.

One of the most important minerals on earth is coal. During extraction, transport, preparation, processing and storage of coal to produce a large number of fine particles (slimes, etc.), because the coal is soft minerals. Coal slimes are a little used in the industry Currently accumulated a lot of slimes. But coal slimes often have a fairly high ash content due to the ingress of large amounts of clay minerals, which are easily melted during coal preparation. The distribution of non-combustible clay minerals (ash) in various size grades can be very uneven. Often the class - 1 + 0,1 (0,05) mm contains 5 - 10% of ashes, and the class - 0,1 (0,05) mm contains 20 -40% of ashes and more. Therefore, if these classes are separate off, it is possible to obtain a low-ash product that can be used as raw material for briquetting. Also, coals often contain a lot of sulfur.

The separation of materials on the tables is a typical segregation. As a result of delamination and transportation there is a separation of particles by density and size. Increasing density and decreasing size of the particles along the length of the deck, the decrease in density and increase in size to the width of the deck. This gives the opportunity to separate the more dense and fine clay minerals, as well as more dense sulphides. Thus, after beneficiation shaking table, you can get certified by the ash and sulphur products.

Key words: coal, coal slimes, gravity concentration, segregation separation, shaking table concentration.

ACKNOWLEDGEMENTS

The study was performed as part of the project part of the state task in the field of scientific activity

REFERENCES

1. Kizeval'ter B.V. Teoreticheskie osnovy gravitacionnyx processov obogashheniya (Theoretical foundations of gravitational enrichment processes) / Moscow: «Nedra», 1979. 295 p.

2. Verxoturov M.V. Gravitacionnye metody obogashheniya (Gravitational enrichment methods): uchebnik dlya vuzov. Moscow: MAKS Press, 2006. 352 p.

3. Kuskov V.B., Kuskova Ya.V., Ananenko K.E. Ispytaniya koncentracionnyx stolov razlichnyx tipov (Test concentration tables of different types) // Cvetnye metally 2012, No 10, pp. 28 - 32.