Свойства минеральных суспензий

ОБОГАЩЕНИЯ УГЛЕЙ

Основные понятия

     Гравитационное обогащение — обогащение угля, ос­нованное на различии плотностей разделяемых компонентов, про­исходящее под действием сил тяжести и сопротивления разде­ляющей среды.

   При движении в средах тела испытывают действие следующих сил: тяжести G, подъемной (архимедовой) G1   и сопротивления среды Р.

Сила тяжести G направлена вниз и зависит от объема тела и его плотности. Подъемная сила gi направлена вверх и зависит от объема тела и плотности среды.

Сила сопротивления среды Р зависит от размеров тела, плот­ности среды, скорости движения тела и гидродинамических па­раметров среды.

Равнодействующая сил, действующих на тело:

R = G—(P- G1).

   Разделение частиц по плотности зависит от соотношения дей­ствующих на них сил: при Ŗ<0 частицы всплывают, при Ŕ >0 осаждаются и при R = 0 находятся во взвешенном состоянии. При этом частицы с меньшей плотностью будут находиться сверху, а с большей плотностью — снизу.

   Разделяющими средами, применяемыми при гравита­ционном обогащении, могут быть тяжелые суспензии (взвеси тон­коизмельченного минерала в воде), тяжелые жидкости, вода и воздух.

    На эффективность гравитационного обогащения влияют физи­ческие свойства разделяющих сред — плотность и вязкость.

     Применяют тяжелые суспензии с плотностью 1300— —2100 кг/м³.

Плотность воды 1 г/см³=1000 кг/м³,.

С уменьшением плотности разделяющей среды эффективность гравитационного обогащения снижается.

       Вязкость среды — внутреннее трение при относительном перемещении элементарных слоев жидкости или газа. Она зави­сит от сил взаимодействия между молекулами.

       Коэффициент вязкости тяжелых суспензий зависит от их плот­ности и содержания утяжелителя.

С уменьшением вязкости разделяющей среды эффективность гравитационного обогащения повышается.

     Продукты гравитационного обогащения характеризуются плотностью разделения для концентрата р_р< <1400(1500) кг/м³; промпродукта р_р= 1400(1500) —1800 кг/м³ и отходов р_р>1800 кг/м³.

Классификация гравитационных процессов обогащения

      Гравитационные процессы обогащения классифицируются в за­висимости от применяемой разделяющей среды:

обогащение в тяжелых средах — разделение по плотности в тя­желых суспензиях;

отсадка — разделение по плотности в постели, разрыхляемой вертикальным пульсирующим потоком воды;

обогащение в противопоточных сепараторах — разделение по плотности, основанное на использовании центробежной силы в криволинейном потоке воды;

концентрация на столах — разделение по плотности в тонком потоке воды, текущем по наклонной плоскости;

  пневматическое обогащение — разделение по плотности в пострели,

 разрыхляемой вертикальным пульсирующим потоком воз­духа.

   Гравитационные процессы применяют для обогащения углей широкого диапазона крупности — от 0,5 до 300 мм.

   Из всех гравитационных процессов наибольшее распростране­ние получили обогащение в тяжелых средах и отсадка. Пневма­тическое обогащение по технологической эффективности уступает мокрым процессам. Применение его ограничено низкой влажно­стью (4—5%), крупностью [не более 50(75) мм], легкой обогатимостью углей. Его применяют в основном в районах с суровым климатом и для обогащения бурых энергетических углей.

Обогащение на концентрационных столах для углей не приме­няют.

Эффективность гравитационного обогащения

     Эффективность работы машин для гравитационного обогаще­ния характеризуют точностью разделения углей по плотности на продукты обогащения.

    При идеальной работе машины засорения продуктов обогаще­ния посторонними фракциями не должно происходить; выход и зольность продуктов должны быть точно такими же, как в теоре­тическом балансе. В практических условиях в продукты обогаще­ния попадают посторонние фракции.

  Простейшую оценку работы гравитационной машины дает рас­слоение в растворах хлористого цинка продуктов обогащения (фракционный анализ). При этом содержание посторонних фрак­ций в каждом продукте обогащения сравнивают с установлен­ными нормами.

ТЕМА 9. ОБОГАЩЕНИЕ В ТЯЖЕЛЫХ СРЕДАХ

Общие сведения

     Обогащением в тяжелых средах называют процесс разделения угля по плотности в среде плотностью, промежуточной между плотностями разделяемых компонентов.

Тяжелыми средами могут быть однородные органические жид­кости, растворы солей и суспензии.

    Суспензией называют взвесь в жидкости тонкоизмельчен­ных (менее 0,1 мм) минеральных частиц, являющихся утяжели­телем среды.

     В промышленности получили распространение минеральные суспензии с утяжелителем из магнетита. Дисперсионная среда — вода.

     Обогащение угля в тяжелых средах характеризуется высокой эффективностью. Это обусловлено тем, что в тяжелых средах, со­гласно закону Архимеда, потеря в весе погруженных тел больше, чем в водной среде, а ускорение свободного падения их меньше.

Условия разделения частиц в тяжелой среде: 6>р — частица тонет; 6<р —частица всплывает; 6 = р — частица находится во взвешенном состоянии. Здесь б и р — плотность соответственно частицы и среды, кг/м³.

Свойства минеральных суспензий

    Наиболее важные свойства суспензии — плотность, вязкость и устойчивость.

     Плотность суспензии — отношение ее массы к занимае­мому объему.

Плотность суспензии — основное свойство, определяющее воз­можность разделения в ней материала.

Расчет основных параметров суспензии зависит от способа вы­ражения содержания твердой фазы. Обычно содержание твердой фазы в суспензии выражается либо в процентах по массе или объему, либо массой твердой фазы, содержащейся в единице объема суспензии.

    Вязкостью суспензии называют ее свойство оказывать сопротивление перемещению слоев относительно друг друга.

Вязкость увеличивается с возрастанием плотности суспензии, дисперсности утяжелителя и зависит от содержания и состава на­ходящегося в ней угольного шлама.

Магнетитовые суспензии при высоком содержании утяжели­теля, наличии шлама и глины становятся структурно вязкими. В таких суспензиях ухудшается разделение угля, особенно мелких зерен, которые не всплывают и не тонут, так как они не могут преодолеть сопротивление среды.

  Устойчивость суспензии — способность сохранять плот­ность в течение сравнительно длительного периода времени в раз­личных по высоте слоях.

. Устойчивость суспензии определяется скоростью осаждения твер­дой фазы, которая зависит от крупности, состава, плотности и со­держания утяжелителя в суспензии.

    Повышение устойчивости суспензий может быть достигнуто различными способами: 1. Созданием восходящих и горизонтальных потоков. 2. Применением утяжелителей определенного состава.                3. Механическое перемешивание элеваторным колесом..