Методы обезвоживания
На обогатительных фабриках применяют следующие методы обезвоживания.
1. Дренирование (естественная фильтрация) – стекание свободной влаги через слой материала под собственным весом;
2. Центрифугирование – обезвоживание в центробежном поле;
3. Фильтрование через пористую перегородку под действием вакуума;
4. Сгущение - гравитационное осаждение шлама под действием силы тяжести частиц;
5. Термическая сушка;
6. Естественная сушка на складах (площадках).
1 Дренирование
Дренированию подвергаются материалы гравитационной крупности. Как правило, это продукты гравитационного обогащения: концентрат, промпродукт, порода. Дренирование осуществляется:
1. В бункерах;
2. На обезвоживающих грохотах;
3. В обезвоживающих элеваторах
1. В бункерах эффективно обезвоживается крупный концентрат (13 – 100 мм). Влажность после обезвоживания составляет 4-5 %. Время обезвоживания – 6 – 8 часов. Время обезвоживания мелкого концентрата (0.5 – 13 мм) – 16 –24 часа. В настоящее время обезвоживание в бункерах применяется крайне редко.
2. На грохотах обезвоживаются продукты обогащения. Время обезвоживания на грохотах значительно меньше по сравнению с бункерами. Это объясняется постоянным разрыхлением материала, лежащего на сите грохота. При этом расширяются промежутки между частицами, что способствует эффективному отделению влаги. Для обезвоживания применяются грохоты с направленным колебанием рабочей поверхности типа ГИСЛ.
Влажность крупного концентрата после обезвоживания на грохотах составляет 4 –5 %, мелкого – 15 – 17 %.
3. В элеваторах обезвоживаются тяжёлые продукты отсадочных машин (порода, промпродукт). Рабочим органом обезвоживающего элеватора является бесконечная цепь с перфорированными ковшами. Цепь устанавливается в наклонном кожухе, который соединяется с пирамидальной частью отсадочной машины и составляет с ней систему сообщающихся сосудов (рис.10.1).
Длина надводной части элеватора, где происходит непосредственно обезвоживание, определяется исходя из времени обезвоживания продукта в элеваторе (t = 25 с.) и скорости движения цепи (V = 0.25 м/с.). Исходя из этого, для обезвоживания требуется длина надводной части, равная S= V×t = 0.25 × 0.5 = 6.25 м.
Угол наклона элеватора 60 – 75о. В промышленных элеваторах ширина ковша колеблется в пределах 400 – 1000 мм, ёмкость - от 20 до 125 литров.
 |
Рисунок 10.1 – Обезвоживающий элеватор:
1- пирамидальная часть отсадочной машины; 2 – кожух элеватора; 3 – цепь с перфорированными ковшами; 4 – перфорированный ковш; 5 – звено цепи; Н – высота надводной части элеватора
2 Центрифугирование
Центрифугирование это операция обезвоживания в центробежном поле. Этот процесс используется как вторичная стадия обезвоживания мелкого концентрата после обезвоживающих грохотов с целью снижения влажности до 6 – 8 %.
Идея центрифугирования состоит в следующем. Внутрь вращающегося перфорированного ротора подаётся влажный материал (W = 15 –17 %). Под действием центробежных сил влажный уголь прижимается к стенкам ротора. Влага уходит через перфорацию. Обезвоженный осадок, в зависимости от конструкции центрифуги, под действием собственного веса, либо с помощью шнека, либо под действием вибраций разгружается в приёмный бункер. Отфильтрованная влага вместе с тонкими частицами угля (фугат) направляется на переработку шламовых вод.
Все центрифуги по назначению делятся на две группы:
1. Фильтрующие, предназначенные для обезвоживания материалов крупностью 0.5 – 13 мм;
2. Осадительные, предназначенные для обезвоживания шламов крупностью 0 – 3 мм.
Фильтрующие центрифуги, в зависимости от способа разгрузки осадка, подразделяются на следующие типы:
1. с центробежной разгрузкой осадка;
2. с вибрационной разгрузкой осадка;
3. со шнековой разгрузкой осадка
Центрифуга с центробежной разгрузкой осадка приведена на рисунке 10.2.
Рисунок 10.3 – Фильтрующая центрифуга с центробежной разгрузкой осадка
Осадительные центрифуги
|
|
Осадительные центрифуги применяются для обезвоживания шламов. Обезвоживание осуществляется в сплошном роторе, установленном горизонтально (рис.10.4). Конечная влажность зернистого шлама (0.5 –3 мм) после обезвоживания составляет 16–25 %, мелкого шлама (0 – 0.5 мм) – 25 –33 %.
Рисунок 10.4 – Осадительная центрифуга: w1 – скорость вращения шнекового ротора; w2 - скорость вращения сплошного ротора
Исходная пульпа через окна шнекового ротора попадает на внутреннюю поверхность вращающегося сплошного ротора. Под действием центробежных сил происходит разделение пульпы на твёрдую и жидкую фазы. Твёрдая фаза (осадок) шнеком разгружается через окно 3. Фугат удаляется через окно 4.
Для эффективной разгрузки осадка скорость вращения шнека w1 на 5 –10 % ниже скорости вращения сплошного ротора w2.
Фактор разделения
Фактор разделения Фр – это безразмерный показатель, характеризующий центрифугу как разделительный аппарат. Он определяется из соотношения:
где С и G центробежная сила и сила тяжести, действующие на частицу.
; так как 
, то 
; 
Подставляя значения C и G найдём:
3 Фильтрование через пористую перегородку
Этот процесс применяется для обезвоживания флотационного концентрата и обеспечивает его влажность 22 – 24 %. Процесс реализуется в вакуум – фильтрах (рис 10.5).
Вакуум – фильтр состоит из ванны специального профиля. В верхней части, вдоль всей ванны устанавливается вал. На валу имеется 12 – 16 продольных каналов. На вал устанавливается 8 – 14 дисков, состоящих из 12 – 16 секторов. Каждый сектор связан с соответствующим каналом вала. По торцам вала устанавливаются головки, связанные с вакуумной линией и линией сжатого воздуха.
В процессе работы ванна фильтра заполняется пульпой (флотоконцентратом). Вал с дисками медленно вращается (0,5 – 2 об/мин). При
погружении дисков в пульпу на сектора, покрытые фильтровальной тканью, воздействует вакуум. Происходит прилипание материала к секторам дисков и фильтрация влаги. При выходе секторов из пульпы вакуумная система продолжает работать. Происходит просушка материала. При подходе сектора с обезвоженным материалом к разгрузке включается клапан мгновенной отдувки и обезвоженный материал сжатым воздухом отдувается от сеток секторов.
Рисунок 10.5 – Вакуум – фильтр (вид сверху)
В процессе работы диски вакуум – фильтров проходят три зоны (рис.10.6):
1 зону фильтрации, в которой идёт интенсивное удаление влаги;
2 зону просушки, в которой удаляются остатки влаги;
3 зону отдувки, в которой удаляется обезвоженный материал (кек) с помощью сжатого воздуха
 |
Рисунок 10.6 – Рабочие зоны вакуум – фильтра: I – зона фильтрации;
II – зона просушки; III – зона отдувки (поперечный разрез)
В связи с тем, что поверхность фильтруемого материала (класс 0 – 0.5 мм) очень большая механическим способом не удаётся получить влажность материала ниже 22 %.
Для интенсификации процесса обезвоживания, который обусловлен наличием пор между частицами и текучестью жидкости, применяют следующие мероприятия.
1. Добавляют крупнозернистый шлам в питание вакуум – фильтра;
2. Подогревают пульпу паром;
3. Добавляют в пульпу флокулянт, обеспечивающий образование флокул (укрупнение частиц)
Термическая сушка
Термическая сушка является второй стадией обезвоживания флотоконцентрата после вакуум – фильтров с целью снижения влажности до 6 – 8 % .Для термической сушки могут быть использованы различные агрегаты.
1. Барабанные сушилки;
2. Трубы – сушилки;
3. Сушка в кипящем слое