способ обогащения угольных шламов

Формула изобретения

Способ обогащения угольных шламов с частицами угля размером менее 0,5 мм и глинистым компонентом, представляющий собой непрерывный процесс с оборотным водоснабжением и включающий подачу разжиженного водой угольного шлама в радиальный сгуститель, перемещение для образования пульпы, размыв глинистого компонента до образования мелкодисперсной взмученной пульпы, вымывание частиц глины из угля, осаждение угля в нижней части сгустителя, слив частиц глины, оставшейся в пульпе во взвешенном состоянии в процессе прохождения пульпы через сгуститель, отбор и обезвоживание угольного концентрата, сгущение хвостов в виде слива, осветление воды и возвращение ее в оборотную систему, отличающийся тем, что в радиальный сгуститель одновременно с подачей угольного шлама дополнительно подают воду в количестве, необходимом и достаточном для вымывания оптимального количества глины, причем количество угольного шлама и общей массы воды доводят до соотношения, близкого к 1:15, при этом перемещают пульпу в сгустителе со скоростью 1 оборот за 20 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано на обогатительных фабриках угольной и коксохимической промышленности, а именно для обогащения угольных шламов, содержащих глинистый компонент. Изобретение предназначено для обогащения полезных ископаемых в водной среде и может быть использовано для обогащения угольного шлама, содержащего глинистый компонент, а также для извлечения мелких фракций полезных ископаемых из глинистых грунтов.

В настоящее время обогащение угольных шламов производится методом флотации с использованием различных флотореагентов на специализированном оборудовании.

Флотация применяется для обогащения мелочи коксующихся углей (размером менее 0,5 мм) и в отдельных случаях энергетических углей и антрацитов.

В связи с механизацией горных работ содержание мелочи в рядовых углах достигает 30% и более. При флотации шламов коксующихся углей, как правило, применяются схемы, предусматривающие получение двух продуктов - концентратов и отвальных хвостов (отходов).

Известны способы обогащения угольных шламов путем флотации с применением различных химических реагентов для извлечения из пульпы мелких частиц угля размером менее 0,5 мм (К.К. Разумов, В.А. Перов. Проектирование обогатительных фабрик. - М., 1982. - С. 179-183; Г.А. Пиккат-Ордынский, В.А. Острый. Технология флотационного обогащения углей М., 1972, авт.св. N 1611447, N 2014150, N 1708425, МКИ В 03 D 1/04; авт.св. N 1680342, N 1688926, МКИ В 03 D 1/08).

Общим недостатком этих способов является необходимость использования оборудования, предназначенного для флотации: дорогостоящих флотореагентов, капитальных зданий, утилизации флотореагентов после их использования.

Практика показывает, что значительное число угольных месторождений в качестве сопутствующих пород имеет различные типы глинистых пород, и флотация угольных шламов, содержащих глинистые породы (компоненты), крайне затруднительна.

Известен способ очистки угольной мелочи от твердых включений, а именно удаление камешков, сланцев, пиритов и т.д. размерами до 10 мм, добываемых вместе с углем, причем очистка угольной смеси от частиц глины при размерах частиц менее 0,1 мм на гидроциклонном сепараторе происходит не полностью. Способ очистки является бесфлотационным и включает предварительное обогащение с выделением частиц крупностью более 0,1 и включает подачу разжиженного водой угольного шлама в гидроциклон с последующим сгущением, добавлением воды, перемещение для образования пульпы, вымывание частиц глины из угля в слив, осаждение в нижней части гидроциклона. (GB 1568923, В 03 В 5/00, 11.06.1980).

Недостатком этого способа является невозможность полной очистки угольной мелочи от частиц глины при размерах частиц менее 0,1 мм, т.к. пульпа в гидроциклоне движется с высокой скоростью за короткий период времени.

За прототип принят способ обогащения угольных шламов с частицами угла размером менее 0,5 мм и глинистым компонентом, представляющий собой непрерывный процесс с оборотным водоснабжением и включающий подачу разжиженного водой угольного шлама в радиальный сгуститель, перемещение для образования пульпы, размыв глинистого компонента до образования мелкодисперсной взмученной пульпы, вымывание частиц глины из угля, осаждение угля в нижней части сгустителя, слив частиц глины оставшихся в пульпе во взвешенном состоянии в процессе прохождения пульпы через сгуститель, отбор и обезвоживание угольного концентрата, сгущение хвостов в виде слива, осветление воды и возвращение ее в оборотную систему (Гройсман С.И. Технология обогащения углей. - М.: Недра, 1987, с. 6-7, 260-268, 274-275).

Недостатком является то, что невозможно полностью очистить угольные частицы размером менее 0,5 мм от глинистого компонента.

Задачей изобретения является упрощение и удешевление технологического процесса обогащения разжиженного водой угольного шлама с частицами угля размером менее 0,5 мм и глинистым компонентом при сохранении эффективности обогащения, а также возможность создания экологически чистого производства.

Поставленная задача решается тем, что в способе обогащения угольных шламов с частицами угля размером менее 0,5 мм и глинистым компонентом, представляющим собой непрерывный процесс с оборотным водоснабжением и включающим подачу разжиженного водой угольного шлама в радиальный сгуститель, перемещение для образования пульпы, размыв глинистого компонента до образования мелкодисперсной взмученной пульпы, вымывание частиц глины из угля, осаждение угля в нижней части сгустителя, слив частиц глины, оставшихся в пульпе во взвешенном состоянии в процессе прохождения пульпы через сгуститель, отбор и обезвоживание угольного концентрата, сгущение хвостов в виде слива, осветление воды и возвращение ее в оборотную систему, одновременно с подачей угольного шлама дополнительно подают воду в количестве, необходимом и достаточном для вымывания оптимального количества глины, причем количество угольного шлама и общей массы воды доводят до соотношения, близкого к 1:15, при этом перемещают пульпу в сгустителе со скоростью 1 об. за 20 мин.

В процессе перемещения пульпы и осаждения угольных частиц получают угольный концентрат с зольностью 8-11%.

Способ осуществляется следующим образом.

После гидроклассификации отбирается угольный концентрат с частицами более 0,5 мм, а разжиженный угольный шлам с размерами частиц угля менее 0,5 мм и глинистым компонентом подается в специальную емкость, в качестве которой может быть использован радиальный сгуститель Ц-30 по ГОСТ 10876-75, имеющий чан емкостью 900 м³, вращающиеся гребки, центральное загрузочное устройство с кольцевым распределителем, центральное выпускное отверстие для отвода сгущенной фазы, кольцевой водоотводной канал по периметру бортов чана и трубу (канал) для отвода воды. Такой сгуститель по конструкции идеально подходит для решения задачи по изобретению. На Центральной обогатительной фабрике "Кузбасская" (г. Междуреченск) используется указанный сгуститель для обогащения угольных шламов.

В емкость (радиальный сгуститель) через центральное загрузочное устройство непрерывно подается разжиженный угольный шлам с глинистым компонентом - угольно-глинистая масса в количестве около 100 т/ч. Эта угольно-глинистая масса в гидроклассификаторе разжижена водой в количестве около 900 т/ч. Одновременно и равномерно с загрузкой угольного шлама в емкость по отдельному трубопроводу дополнительно подается вода в количестве около 600 тонн в час, тем самым количество угольно-глинистой массы к общему количеству воды доводится до соотношения, близкого к 1:15.

Глинистый компонент размывается до образования мелкодисперсной взмученной пульпы, а частицы угля вымываются из глины и осаждаются в нижней части емкости. Благодаря выбранному соотношению общего количества воды и угольно-глинистой массы, а также выбранной скорости перемещения пульпы(1 об. за 20 мин) максимальное количество глины переходит во взвешенное состояние в процессе прохождения пульпы через емкость, а осажденные угольные частицы образуют концентрат с зольностью 8-1%.

Вода со взвешенными частицами глины, переливаясь через края емкости в кольцевой водоотводной канал, отводится для последующего сгущения отходов (хвостов) и осветления воды для ее возвращения в оборотную систему.

Средняя скорость перемещения пульпы в емкости зависит от геометрических размеров емкости и рассчитывается в зависимости от требуемого качества концентрата.

На Центральной обогатительной фабрике "Кузбасская" (г. Междуреченск) с октября 1999 г. по настоящее непрерывно проводятся испытания заявляемого способа обогащения угла. Постоянные лабораторные анализы угольного шлама, поступающего на обогащение, показывают, что зольность шлама составляет от 24,2 до 28,0%. Выход концентрата соответственно составляет 71,1, 75,1%. Зольность концентрата соответственно - 7,9 и 11,2%.

Зольность хвостов - 65,0 и 70,3%. Коэффициент эффективности по М.В. Циперовичу составил соответственно 784 и 448.

Сравнительные показатели результатов обогащения угольных шламов по известным способам и заявляемому способу приведены в таблице.

Предлагаемый способ обогащения угольных шламов с частицами угля размером менее 0,5 мм и глинистым компонентом позволяет заменить флотацию вымыванием водой угольных частиц из шлама и при этом значительно снизить затраты на обогащение угля за счет исключения использования флотореагентов и их утилизацию. По данным Центральной обогатительной фабрики "Кузбасская" (г. Междуреченск, Кемеровской обл. ) затраты снижаются на 4 руб. на 1 т концентрата (при общих затратах на процесс обогащения - 33 руб. на 1 т).