Збагачення твердих горючих копалин

Збагачення твердих горючих копалин Реферат на тему: Збагачення твердих горючих копалин зольнiсть енергетичного вугiлля знижує ККД парововикористоуючих агрегатiв, викликає передчасний знос деяких вузлiв обладнання, сприяє забрудненню золою навколишнього середовища. Збiльшення зольностi коксiвного вугiлля приводить до пiдвищення витрат при їх пiдготовцi до коксування, витрат коксу i флюсiв при виробництвi чавуну i зниження продуктивностi доменних печей. Для видалення з ТГК мiнеральних компонентiв широко використовуються рiзнi способи збагачення, основанi на використаннi рiзницi фiзичних, фiзико-хiмiчних, а iнодi i хiмiчних властивостей горючої маси i мiнеральних включень. Мiнеральнi речовини, що мiстяться в видобутому вугiллi, подiляються на двi основнi групи. До першої групи вiдносять мiнерали, привнесенi в торф'яник на раннiх стадiях вуглеутворення, а також що видiлилися в сформованi вугiльнi пласти з розчинiв. Труднiсть збагачення такого вугiлля залежить вiд складу, частоти i потужностей порiдних прошаркiв та дисперсностi мiнеральних включень. До другої групи вiдносять мiнеральнi включення у виглядi уламкiв вмiщаючи порiд, що попали у вугiлля з ґрунту i покрiвлi при видобутку. Збагачення ТГК, засмiчених мiнеральними домiшками, що попали пiд час видобутку, здiйснюється порiвняно легко. на загальних фiзичних або фiзико-хiмiчних властивостях, за якими проводиться роздiлення матерiалу, i вiдмiнних один вiд одного використанням додаткових роздiляючих сил i вiдповiдними конструкцiями машин i апаратiв. Гравiтацiйний метод збагачення заснований на використаннi вiдмiнностей в густини гiрських порiд. До цього методу вiдносять процеси збагачення у важких середовищах (рiдинах i суспензiях), вiдсадку, збагачення в струменi води, яка тече по похилiй площинi (концентрацiйнi столи i iн.), збагачення у вiдцентровому полi, протитечiйну сепарацiю i iн. У флотацiйному методi збагачення використовується вiдмiннiсть в природнiй та додатково пiдсиленiй реагентами змочуваностi гiрських порiд. Флотацiя подiляється на пiнну флотацiю, пiнну сепарацiю, масляну флотацiю (агломерацiю), каскадно-адгезiйне збагачення. методу збагачення покладена вiдмiннiсть в магнiтнiй сприйнятливостi гiрських порiд. Вiн включає процеси магнiтної сепарацiї i магнiтну флокуляцiю. Електричний метод збагачення оснований на використаннi електричних властивостей гiрських порiд. До нього вiдносять процеси роздiлення компонентiв сумiшi за електропровiднiстю i процес електричної сепарацiї на основi вiдмiнностей в електризацiї речовини вугiлля i мiнеральних домiшок. До спецiальних методiв збагачення , що рiдко застосовуються для вугiлля, вiдносять рентгенометричну сепарацiю, збагачення за формою i тертям, магнiтогiдродинамiчне збагачення, хiмiчне збагачення, селективну коагуляцiю, бактерiйне збагачення i iн. Застосування тих або iнших процесiв обумовлюється якiсною характеристикою початкової сировини i технiко-економiчними мiркуваннями. Сукупнiсть процесiв, що застосовуються i операцiй обробки вугiлля компонуєтся в схему збагачення. Основними процесами збагачення вугiлля в Українi, як i у всьому свiтi, є збагачення у важких середовищах, у вiдсадочних i флотацiйних машинах. У 1992 р. в Українi збагачено 112,2 млн. т вугiлля, в тому числi 23,6 % у важких середовищах, 63,1 % у вiдсадочних машинах i 13,3 % у флотацiйних машинах. У 1993 р. цi цифри вiдповiдно становили 93,1 млн. т, 23,4 %, 64,4 % i 12,2 %. На збагачувальних фабриках ХМО "Укркокс" збагачено в 1992 р. 11,5 млн. т вугiлля, з них 73,7 % у вiдсадочних машинах i 26,3 % у флотацiйних машинах. У 1993 роцi цi показники були рiвнi вiдповiдно 9,0 млн. т, i 75,7 % i 24,3 %. Збагачення вугiлля у важких середовищах застосовували в основному для вугiлля крупних класiв, однак, зараз цей процес знаходить все бiльше застосування для збагачення у важкосередовищних гiдроциклонах вугiлля дрiбних класiв i дробленого промпродукту вiдсадки. Збагачення у важких середовищах здiйснюється в рiдкому (водно-обваженому) середовищi або в повiтряних зависах (аеросуспензiях). Як важке середовище застосовують однорiднi органiчнi рiдини i їх розчини, воднi розчини солей i суспензiї. Як органiчнi важкi рiдини випробуванi трихлоретан=1460 кг/м3 , чотирьоххлористий вуглець=1600 кг/м333 , бромоформ=2810 кг/м3 , ацетилентетрабромiд=2930 кг/м3 i iн. Однак застосування органiчних рiдин для збагачення вугiлля в промислових масштабах стримується їх високою вартiстю, токсичнiстю, технiчною складнiстю регенерацiї i, як наслiдок, великими капiтальними i експлуатацiйними витратами. Воднi розчини неорганiчних солей хлористого кальцiю =1654 кг/м33 i iн. застосовуються для дослiдження збагачуваностi вугiлля i контролю роботи збагачувальних машин. Найбiльш широке застосування, як важке середовище для роздiлення вугiлля у важкосередовищних апаратах, знайшли суспензiї мiнеральних порошкiв високої густини, подрiбненi до крупностi менше 0,1 мм. Найважливiшими властивостями мiнеральних суспензiй, що визначають можливiсть i ефективнiсть роздiлення вугiлля, є їх густина, в'язкiсть i стiйкiсть. Густина суспензiї повинна вiдповiдати граничнiй густинi роздiлення. Зi збiльшенням густини обважнювача i його вмiсту густина суспензiї збiльшується. Оскiльки з пiдвищенням вмiсту обважнювач збiльшується в'язкiсть суспензiї, перевагу вiддають обважнювачам з бiльш високою густиною. Визначення необхiдної густини суспензiї диктується збагачуванiстю вугiлля i необхiднiстю отримання продуктiв збагачення кондицiйної якостi. Найбiльш широке промислове застосування для збагачення вугiлля знайшли магнетитовi суспензiї густиною вiд 1300 до 2100 кг/м3 . В'язкiсть суспензiї i граничне напруження зсуву характеризують реологiчнi властивостi суспензiї. При високому вмiстi обважнювача i наявностi шламу та глини магнетитовi суспензiї стають структурно-в'язкими, внаслiдок чого гiршає роздiлення вугiлля, особливо дрiбних зерен, якi не спливають i не тонуть, оскiльки не можуть подолати опiр середовища. засмiчення суспензiї шламами та глиною. Зi зменшенням розмiру частинок обважнювача i збiльшенням вмiсту шламу та глини стiйкiсть суспензiї зростає, однак при цьому збiльшується в'язкiсть суспензiї. Полiпшення реологiчних властивостей суспензiй проводиться шляхом пiдбору обважнювачiв, якi мають високу агрегатну стiйкiсть не пiдвищують в'язкiсть суспензiї, гiдродинамiчними впливами в робочому просторi важкосередовищного апарату, а також шляхом добавок реагентiв-пептизаторiв, що знижують в'язкiсть i граничне напруження зсуву на 15-35%, внаслiдок чого полiпшується процес збагачення, вiддiлення обважнювача при обполiскуваннi продуктiв i ефективнiсть регенерацiї суспензiї. при збагаченнi великого (понад 13 мм), дрiбного (0,5-13 мм) i некласифiкованого вугiлля пояснюється властивим цьому процесу рядом iстотних переваг, що полягають в унiверсальнiй виробничiй простотi, технологiчнiй ефективностi i економiчностi. Унiверсальнiсть процесу характеризується широким дiапазоном (вiд 0,5 до 250 мм) крупностi вугiлля, що збагачується. Виробнича простота технологiї вiдсадки полягає в застосуваннi незначного числа основного i допомiжного обладнання. Технологiчна ефективнiсть вiдсадки характеризується порiвняно високою питомою продуктивнiстю, а економiчнiсть процесу зумовлена перерахованими вище категорiями. Вiдсадка є найбiльш економiчним процесом збагачення, як за капiтальними вкладеннях, так i за експлуатацiйними витратами на 1 т вугiлля, що збагачується. Фiзична модель процесу вiдсадки що розробляється на основi швидкiсної, суспензiйної, потенцiально-енергетичної i масово-статистичних гiпотез, розглядає процес розшарування гiрничої маси як горизонтальне пiд дiєю транспортної води i вертикальне пiд дiєю пульсуючого потоку перемiщення постелi з утворенням шарiв збагачувального матерiалу рiзної густини з деякою середньою швидкiстю. Пiд постiллю розумiють сумiш вугiльних, промпродуктових i порiдних фракцiй, що знаходяться безпосередньо на решетi машини (природна постiль). При достатнiй тривалостi перемiщення постелi вздовж вiдсадочного вiддiлення розшарування гiрничої маси пиводить до того, що легкi фракцiї концентруються у верхньому, а важкi - в нижньому шарах. Процес вiдсадки в машинi вiдбувається таким чином. Вихiдне вугiлля разом з транспортною водою через завантажувальний пристрiй поступає в машину на решето завантажувального вiддiлення. Внаслiдок невеликого нахилу (2-3°) i пульсацiї води (наприклд,стисеним повiтрям, що перiодично поступає через пульсатори у водно-повiтрянi камери машини), вихiдне вугiлля по мiрi перемiщення розшаровується на вiдходи збагачення, промпродукт i концентрат. Вiдходи збагачення (порода) i промпродукт послiдовно вивантажуються розвантажувальними пристроями у вiдповiднi воронки корпусiв i потiм в башмаки елеваторiв, а концентрат разом з транспортною водою через зливний порiг прямує в приймальний жолоб. Пiд час роботи машини висота постелi (вiдходiв збагачення i промпродуктової) пiдтримується на заданому рiвнi за допомогою системи автоматичного регулювалння. На сучасних збагачувальних фабриках у вiдсаджувальних машинах збагачується дрiбне вугiлля, а крупнi класи збагачуються тiльки в важкосередовищних сепараторах. Інодi разом з дрiбним вугiллям на вiдсаджувальнi машини поступає дроблений промпродукт важкосередовищних сепараторiв. Збагачення вугiлля в вiдбувається в порiвняно глибокому потоку води що тече по похилому жолобу. Внаслiдок складної взаємодiї сумiшi частинок рiзної крупностi, густини i форм з вихровими потоками води вiдбувається розшарування матерiалу внаслiдок чого у верхнiх шарах потоку концентруються переважно легкi, а в нижнiх важкi фракцiї. Важка фракцiя розвантажується через доннi отвори жолоба, а легка виноситься з жолоба з потоком води. Концентрацiйний стiл являє собою малонахилену в поперечному напрямi поверхню, що гойдається iз заданими амплiтудою i частотою. Завдяки встановленим на поверхнi нарифленням i течiї води створюється специфiчнiумови для стратифiкацiї матерiалу середовище роздiлення. Роздiлення гiрських порiд на концентрацiйному столi вiдбувається пiд дiєю комплексу механiчних i гiдродинамiчних сил внаслiдок чого на бiчнiй i торцевiй розвантажувальних сторонах деки утворюється так зване вiяло продуктiв рiзної густини, якi спецiально встановленими вiдсiкачами спрямовується у збiрники концентрату, промпродукту i вiдходiв. Основною перевагою концентрацiйного столу перед апаратами iнших типiв є можливiсть його використання для досить ефективного видiлення пiриту з високосiрчистого вугiлля. Протитечна водна сепарацiя в шнекових i крутонахилених сепараторах здiйснюється в закритих каналах, оснащених системою однотипних елементiв, обтiчних потокiв, обумовлюючих утворення системи повторних течiй i вихорiв, завдяки чому початковий (вихiдний) матерiал роздiляється за густиною, що бiльша густини роздiлювального середовища. Протитечiйнi сепаратори мають невисоку ефективнiсть роздiлення, але завдяки простотi, надiйностi роботи, низьким капiтальним i експлуатацiйним витратам знаходять застосування для збагачення низькосортного палива, перезбагачування старих вiдвалiв i iн. Традицiйнi мокрi процеси збагачення зi складним водношламовим господарством, пов'язанi з споживанням i втратами води, незважаючи на високу ефективнiсть роздiлення, залишаються складними i дорогими. Сухе збагачення вугiлля може значно спростити технологiю переробки, знизити собiвартiсть продуктiв i вирiшити ряд питань складування i утилiзацiї вiдходiв. розпушується i розшаровується за густиною i крупнiстю. Матерiал роздiляється на продукти збагачення внаслiдок перемiщення шарiв частинок, що утворюються на робочiй поверхнi. При цьому матерiал розпушується i розшаровується за густиною i крупнiстю. Матерiал роздiляється на продукти збагачення внаслiдок перемiщення шарiв частинок, що утворюються на робочiй поверхнi (децi) в одному або декiлькох напрямах. Характер впливу робочої поверхнi i повiтряного потоку на збагачений матерiал, принципи роздiлення i способи розвантаження продуктiв визначаються конструкцiєю машин, якi дiлять на пневматичнi сепаратори i пневматичнi вiдсаджувальнi машини. Пневматичне збагачення набуло деякого поширення головним чином при збагаченнi бурого i кам'яного енергетичного вугiлля в районах з суворими клiматичними умовами або обмеженими водними ресурсами. важке середовище для гравiтацiйного роздiлення частинок вугiлля за густиною. Аеросуспензiї в принципi подiбнi водним суспензiям, що пiдтверджено дослiдженнями їх фiзико-хiмiчних характеристик i експериментальними даними по розшаруванню сумiшей мiнеральних частинок рiзної густини i крупностi. Як обважнювачi в аеросуспензiях можуть бути використанi рiзнi порошкоподiбнi сипкi матерiали: кварц (пiсок), тонкодисперснi магнетит, галенiт, апатит, гранульований феросилiцiй i iн. Флотацiя вугiлля вiдбувається внаслiдок так званого акту флотацiї прилипання частинок до бульбашок повiтря. У основi цього методу лежать фiзико-хiмiчнi явища, що протiкають на границi роздiлу трьох фаз - твердої, рiдкої i газоподiбної, найбiльш важливими з яких є змочуванiсть поверхнi твердої фази i змiна її властивостей при сорбцiї флотореагентiв. Вугiлля є природногiдрофобною речовиною, однак практично його флотацiя здiйснюється iз застосуванням флотореагентiв, що пiдвищують флотуємiсть вугiльних шламiв. При флотацiї вугiлля впливають, як правило, тiльки на компонент, що флотується (вугiлля). Флотацiйному збагаченню пiдлягають вугiльнi шлами, кiлькiсть яких досягає 20 % вiд вугiлля, що переробляється. Велика рiзноманiтнiсть фiзичних i фiзико-хiмiчнi властивостей гiрських порiд i вугiлля зокрема, дозволяє застосовувати для роздiлення гiрничої маси практично всi вiдомi методи збагачення, основанi на рiзницi в електропровiдностi, магнiтних i термомагнiтних поверхневих властивостях та iншi. Такi методи i процеси не знайшли поки промислового застосування через велику складнiсть, низьку ефективнiсть, високу вартiсть i iншi причини. Найбiльш перспективними для збагачення вугiлля вважають процеси магнiтогiдродинамiчного, магнитогiдростатичного, каскадно-адгезiйного, селективно-флокуляцiйного роздiлення i масляної грануляцiї. У основi методу масляної грануляцiї лежить рiзниця в змочуванностi вуглеводнями вугiлля i породних домiшок, внаслiдок чого частинки вугiлля спочатку покриваються масляною плiвкою, а потiм притубулентнiй (як правило) ажiтацiї гiдгосумiшi злипаються в гранули, а мiнеральнi частинки залишаються зваженими у водi. Технологiя реалiзацiї грануляцiї полягає в перемiшiваннi вугiльного шламу з вiдносно великою (6-12 %) кiлькiстю вуглеводнiв (нафтопродукти, мазут, масла) у водному середовищi. Масляна грануляцiя, може бути використана як високоефективний метод збагачення тонких класiв високозольного вугiлля i антрацитiв, iнтенсифiкацiї процесу незводнення дрiбних концентратiв, пiдготовки бурого вугiлля до гiдротранспорту, утилiзацiї твердих осадiв мулонакопичувачiв збагачувальних фабрик, а також як метод пiдготовки вугiлля до гiдрогiнезацiї. 1. Саранчук В. И., Айруни А. Т., Ковалев К. Е. Надмолекулярная организация, структура и свойства углей. - К.: Наукова думка. 3. Нестеренко Л. Л., Бирюков Ю. В., Лебедев В. А. Основы химии и физики горючих ископаемых. - К.: Вища шк., 1987. -359с. 4. Бухаркина Т. В., Дигуров Н. Г. Химия природных энергоносителей и углеродных материалов. -Москва, РХТУ им. Д. И. Менделеева,-1999. -195с. . Теоретические основы технологии твердых горючих ископаемых. -- К. : Вища шк. Головное изд-во, 1980. -- 255 с. 8. Касаточкин В. И., Ларина Н. К. 9. Раковский В. Е., Пигулееская Л. В. Химия и генезис торфа. --М. : Недра, 1978. --231 с. 10. Саранчук В. И. Окисление и самовозгорание угля. -- К. : Наук. думка, 1982. -- 166 с. 11. Стрептихеев А. А., Деревицкая В. А. Основы химии высокомолекулярных соединений. -- 3-е изд., перераб. и доп. -- М. : Химия, 1976. -- 436 с.