Дослідження основних закономірностей процесу та розробка апаратів пневмокласифікації
Автореферат дисертації на тему "Дослідження основних закономірностей процесу та розробка апаратів пневмокласифікації сильвінітових руд та кінцевих продуктів"
Міністерство науки, вищої школи та технічної політики України
УРАЛЬСЬКИЙ ГІРНИЧИЙ ІНСТИТУТ ім. В. В. ВАХРУШЕВА Спеціалізована рада До 063.03.04
на правах рукопису
ЧОРНИХ Олег Львович
ДОСЛІДЖЕННЯ ОСНОВНИХ ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ ПРОЦЕСУ ТА РОЗРОБКА АПАРАТІВ ПШШОКМСОШКАЦІЇ СИЛЬВІНІТОВИХ РУД І КІНЦЕВИХ ПРОДУКТІВ
Спеціальність 05.15.08 "Збагачення корисних копалин"
Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук
Робота виконана в Уральській філії Всесоюзного науково-дослідного та проектного інституту галургії (УФ ВНЗГ)
- доктор технічних наук, ст. М.М.Тетерина
- доктор технічних наук Е.А.Хопунов
кандидат технічних наук, доцент Н.Ф.Мерінов
- Виробниче об'єднання "Уралкалій"
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Уральського гірничого інституту ім.В.В.Вахрушева.
Автореферат розісланий "2-0" р.
Вчений секретар спеціалізованої Ради, кандидат технічних наук,
Актуальність роботи. Ефективність збагачення в значній пері визначається параметрами сировини, що формуються в процесі рудопідготовки, тобто крупністю частинок і ступенем розкриття мінералів, що розділяються. рудопідготовка включає операції дроблення €<> - Зменшується. Тому необхідно конструювати апарати таким чином, щоб час перебування дрібних частинок в апараті перевищував час великих. Практичне значення отриманої формули (2) полягає у більш правильному виборі точки введення матеріалу, наприклад, у рівноважнихпневмокласифікаторів. Найбільш досконалі апарати цього класу мають точку введення вихідного матеріалу – середня та нижня частина апарату.
вилучення фракцій крупністю се в дрібний продукт при нерівномірному полі швидкостей та концентрацій, частки од.;
- Вилучення фракцій крупністю 4" в дрібний продукт
у припущенні, що швидкості потоку повітря та концентрації твердої фази рівномірно розподілені за перерізом апарату, частки од.;
- безрозмірна величина, що характеризує нерівномірність поля концентрацій;
М _ Безрозмірна величина, що характеризує нерівномірність поля швидкостей повітря;
площа перерізу апарату, м ^.
З формули (3) очевидна негативна роль фактора масштабного переходу на результати поділу
Фактор масштабного переходу перестає відігравати істотну роль при:
а) вирівнюванні полів швидкостей та концентрацій по перерізу апарата;
б) простому знепиленні полідисперсного матеріалу (видування з полідисперсного матеріалу найдрібніших частинок).
При струменевому секціонуванні значно зростає коефіцієнт тепловіддачі від газу до частинок матеріалу г-г, т.к. у випадку Л/і - £ ( - питома поверхня розділу фаз, м^/м3;
В - крупність частинок оброблюваного матеріалу, м;
до. - Коефіцієнт, що враховує агрегацію частинок.
Питома поверхня розділу фаз залежить від порізності шару, дисперсності твердої фази та ступеня агрегації частинок, що знаходяться на розподільній решітці. Дезагрегація матеріалу струминною термообробкою збільшує Кд.
Формули (I) - (4) не є зручними для інженерних розрахунків, однак визначають напрями вдосконалення пневмокласифікаторів.
3. Дослідження основних властивостей системи на результати поділупо крупності
Проведено випробування пілотної установки з пневмокласифікатором розрахунковою продуктивністю 4 т/год. Апарат забезпечує ефективне збагачення сильвінітової руди при витратній концентрації матеріалу 4 кг/м3.
Визначено діапазон швидкості потоку повітря в апараті 2,5-4,0 м/с для забезпечення класифікації сильвінітової руди по межі розподілу 0,15-0,25 мм.
Випробуваний поперечно-потоковий пневмокласифікатор забезпечує на оптимальних режимах роботи ефективність класифікації 70%.
Найбільший вплив на результати класифікації надає вологість вихідної руди, при цьому експериментально визначено, що ефективне знепилення сильвінітової руди можливе
масової частці вологи в ній не перевищує 0,5 $.
Кут нахилу розподільної решітки в межах 30-50 ° не надає визначального впливу на результати поділу, хоча зі зменшенням кута нахилу решітки витяг пилових класів (менше 0,2 мм) у дрібний продукт зростає.
Незважаючи на забезпечення високої гостроти сепарації, випробуваний апарат конструктивно недосконалий, т.к. потік повітря нерівномірно розподілений по дайні газорозподільних ґрат.
4. Експериментальні дослідження процесів та апаратів для пневмокласифікації
У ході експериментальних досліджень проведено випробування різних типів та конструкцій пневмокласифікаторів. При класифікації на них сильвінітових руд та флотоконцентрату отримані такі результати:
- доведено основні закономірності процесу пневмокласифікації сильвінітових руд Верхньокамського родовища:
а) дрібна фракція збагачується в.о., KCl, M^CIg» сульфатам;
б) швидкість потоку повітря в перерізі апарату по межі розподілу 0,25 мм повинна становити 3,0-3,5м/с;
в) збільшення межі поділу в інтервалі 0,15-0,5 мм, збільшує ефективність класифікації дня поперечно-потокових гравітаційних пневмокласифікаторів;
- доведено необхідність використання для поділу силь-вінітової руди по крупності суміщеного процесу сушіння та пневмокласифікації, при цьому процес сушіння необхідно вести до досягнення масової частки вологи у дрібній фракції менше 0,5 %, а витрата топкових газів може становити менше 50 % від загальної витрати газу на процес поділу;
- удосконалено конструкцію комбінованого каскадного пневмокласифікатора, що забезпечило максимальну ефективність класифікації 76 % під час поділу сільвінітових руд.
Надійна робота установки пневмокласифікації сильвінітових руд продуктивністю 10 т/год у безперервному режимі, дозволила провести випробування схеми флотаційного збагачення знепиленої руди та забезпечити передбачуване раніше зростання товарного вилучення KCl в умовах дослідного виробництва.
Показано помилки в проектах установок пневмокласифікації сильвінітових руд, виконаних за вихідними даними Пермського полі-
технічного інституту та Уральського політехнічного інституту.
5. Розробка раціональної конструкції апарату, методики його інженерного розрахунку та методики розрахунку технологічних показників
Розроблений класифікатор, крім поєднаних процесів сушіння та класифікації руди, забезпечує також ефективну рег-гентнута обробку дрібної фракції для подальшого її збагачення, наприклад на пневмоелектросепараторах.
Для роботи віброгуркотів потрібна система аспірації, тому обсяги повітря, що викидається з віброгуркотів і пневмо-класифікаторів, мають один і той же порядок. Віброгрохоти вимагають у 6-10 разів більше виробничихплощ, ніж пневмокласифікатори.
Питома витрата умовного палива для пневмокласифікатора рис.4 при поділі сильвінітової руди на межі 0,25 мм становить 1,2 кг/т, електроенергії - 1,2 кВт'г/т.
Рис.4. Поперечно-потоковий пневмокласифікатор із поєднанням процесів теплообміну
Порівняльна технічна характеристика віброгуркоту фірми "Ревум" (ФРН) та пневмокласифікатора (рис.4) при поділі 1000 т/год сильвінітової руди по кордоні 0,25 мм
11.15 п/п Найменування показників Грохот Ш28/300Х Х325/2 Пневмоклас сифікатор рис.4
I. Кількість одиниць обладнання: (без резерву), шт 13 2
2. ■ Питоме навантаження на поверхню, що просіває, або розподільну решітку, т/м2.ч 8,2 48,5
3. !Обсяг повітря, що очищається, що викидається в атмосферу, тис.м /год 56 57,0
4. Ефективність класифікації за ■ Едер-Майєр, % 70 65
5. Вологість вихідної руди, 1 трохи більше, % 0,5 2,0
Схема такого вузла для процесів подрібнення та фракціонування у відкритому циклі з використанням вентильованих контурів представлена на рис.5.
Схема включає: дробарку I; вентилятор 2; топку 3; шлюзові живильники 4, 6; пневмосепаратор 5; циклони 7, 10; пиловловлювачі ВЗП 8, II; димососи 9, 12; ротоклон 13.
Розроблене обладнання дозволяє вирішувати складні технологічні завдання. Приклади використання схеми. рис.5, можуть служити: технологія дроблення склобою та виділення заданої фракції порошку; технологія регенерації ливарних пісків; технологія дроблення, сушіння та збагачення вугілля; технологія переробки відходів гумово-гехнічних виробів; технологія збагачення відходів магнієвого виробництва
Де - клас крупності, що витягується в дрібний продукт на величину рівну I%.
де ке. -константа швидкості винесення, с-1;
рг - густина газової фази, кг/м3;
СеА - концентрація частинок крупністю дрібніше у шарі, частки од.;
- константи, що залежать від конструкції та типорозміру апарату.
Формула (6) показує, що 1С = £ССс *), тобто. залежить від гренсостава вихідного харчування. Висновок підтверджується також експериментальними дослідженнями.
Таблиця 2 Прогнозовані результати поділу сільвінітових руд (V = 0,7)
Руда 1 Вихід „1 дрібниці, 4м) Масова частка, ,/3 , %, витяг, £ , % !Вихідна руда, /0 Велика фраКЦІЯ, % Дрібна фраКЦІЯ, %
ЕХРУ-1 17,7 про І 1,95 27,29 • 1,48 26,78 4,13 30,10