Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение эффективности пневматического обогащения углей на основе применения сепарации в горизонтальном воздушном потоке Бойко Дмитрий Юрьевич

Повышение эффективности пневматического обогащения углей на основе применения сепарации в горизонтальном воздушном потоке
<
Повышение эффективности пневматического обогащения углей на основе применения сепарации в горизонтальном воздушном потоке Повышение эффективности пневматического обогащения углей на основе применения сепарации в горизонтальном воздушном потоке Повышение эффективности пневматического обогащения углей на основе применения сепарации в горизонтальном воздушном потоке Повышение эффективности пневматического обогащения углей на основе применения сепарации в горизонтальном воздушном потоке Повышение эффективности пневматического обогащения углей на основе применения сепарации в горизонтальном воздушном потоке
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Бойко Дмитрий Юрьевич. Повышение эффективности пневматического обогащения углей на основе применения сепарации в горизонтальном воздушном потоке : диссертация ... кандидата технических наук : 25.00.13 / Бойко Дмитрий Юрьевич; [Место защиты: Моск. гос. гор. ун-т].- Москва, 2009.- 128 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/2726

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Современное состояние техники и технологии пневматического обогащения углей 9

1.1. Анализ обогатимости углей Кузнецкого и Южноякутского бассейнов гравитационным способом 9

1.2. Технологии и аппараты для пневматического обогащения углей 19

1.3. Технологии и аппараты для пневматической классификации с использованием горизонтальных потоков 27

Выводы к главе 1 33

ГЛАВА 2. Моделирование процесса превматическои сепарации в горизонтальном воздушном потоке 36

2. 1. Методика моделирования 36

2.2. Разработка математической модели процесса пневматической сепарации в горизонтальном воздушном потоке 39

Выводы к главе 2 55

ГЛАВА 3. Исследование пневматической сепарации углей в горизонтальном воздушном потоке 57

3.1. Лабораторная установка для пневматического обогащения угля и методика эксперимента 57

3.2. Исследования структуры потоков и траектории движения частиц в горизонтальном потоке 59

3.3. Исследование пневматической сепарации углей в горизонтальном воздушном потоке 75

Выводы к главе 3 81

ГЛАВА 4. Разработка способа обогащения углей способом пневмосеперации в горизонтальном потоке 84

4.1. Разработка полупромышленного аппарата для сепарации угля в горизонтальном воздушном потоке

4.2. Обогащения угля шахты «Восточная» способом пневматической сепарации в горизонтальном воздушном потоке

4.3. Обогащения угля шахты «Грамотеинская» способом пневматической сепарации в горизонтальном воздушном потоке

4.4. Разработка комплексной технологии сухого обогащения угля 104

разреза «Бунгурский-Северный»

Выводы к главе 4 111

Заключение и выводы 113

Литература

Введение к работе

Актуальность работы. Развитие угольных районов Сибири и Якутии требует все более широкого использования сухих методов обогащения, не предполагающих использования в качестве рабочей или вспомогательной среды технической воды. Одновременно стоит задача существенного снижения затрат на обогащение углей и повышение их конкурентоспособности в сравнении с другими типами топлива.

Перспективным путем повышения эффективности обогащения углей является применение методов пневматической сепарации. Особенно актуальной задачей является разработка способов и аппаратов для пневматической сепарации классов угля крупностью менее 10 мм.

Решение поставленной задачи повышения эффективности обогащения мелких классов углей возможно с применением новых способов и аппаратов, характеризующихся высокой эффективностью разделения, превышающей показатели обогащения в известных аппаратах пневмосепарации. К таким аппаратам относятся сепараторы с горизонтальным воздушным потоком, характеризующиеся повышенной устойчивостью и возможностью регулирования.

Основной научной задачей при разработке процессов воздушной сепарации в горизонтальном воздушном потоке является определение закономерностей разделения угля и породных материалов, характеристик их распределения и концентрирования в продуктах обогащения определение оптимальной структуры и организации потоков обогащаемого материала и рабочей среды.

Методической основой для установления оптимальных режимов разделения минеральных фракций в процессах гравитационного обогащения являются принципы и методы математического и физического моделирования при варьировании динамических характеристик воздушных потоков и параметров применяемых схем.

Применение пневматической сепарации для обогащения мелких классов характеризуется значительно худшими показателями, чем для средних и крупных классов. Это обусловлено тем, что обогащение проводится в аппаратах, предназначенных для обогащения крупных и средних классов крупности. Для повышения эффективности обогащения мелких классов угля был выбран процесс разделения в горизонтальном воздушном потоке, который характеризуется значительной устойчивостью и возможностью регулирования. Значительный вклад в разработку методик исследования и моделирования процессов гравитационного обогащения внесли М.Д. Барский, Н.Г Бедрань, Б.В. Кизельвальтер В,А. Кинариевский, Б.И. Линев, А.Г. Лопатин, П.В. Лященко, А.Р. Молявко, О.П. Паршин, В.И. Ревнивцев, Н.А. Самылин, Т.Г. Фоменко, В.Н Шохин, и другие отечественные и зарубел<ные ученые.

Цель работы. Установление закономерностей разделения угля и породных минералов в горизонтальных воздушных потоках в динамических режимах и их использование для разработки эффективного способа обогащения мелких классов углей.

Идея работы. Поддержание соотношений между скоростью падения зерен, скоростью воздушного потока и его толщиной обеспечивающих максимальное различие в углах падения зерен угля и породных минералов.

Методы исследований. В работе использованы: методы технического анализа угля, визиометрического анализа движения зерен, методы математической статистики и моделирования; лабораторные и промышленные исследования на обогатимость.

Научные положения, разработанные соискателем и их новизна.

1. Разработана математическая модель процесса пневматической сепарации в горизонтальном воздушном потоке, устанавливающая связи между высотой сбрасывания зерен, скоростями их падения, продолжительностями пребывания в воздушном потоке, скоростями движения зерен в горизонтальном направлении, углами их падения и дальностями полета.

2. Предложен новый критерий, характеризующий аэродинамический режим пневматической сепарации в горизонтальном воздушном потоке, - угол падения зерна с плотностью, промежуточной между плотностями разделяемых фракций. Определены условия (угол падения зерна «промежуточной плотности» 450-480) обеспечивающие движение зерен угля и породы с максимально различающимися углами падения (до 180) и максимальную эффективность их разделения.

3. Установлены интервалы значений параметров процесса горизонтальной пневматической сепарации (эффективной скорости воздушного потока, ширины воздушной струи, высоты сбрасывания зерен), в которых достигается эффективное обогащения классов угля крупностью + 1 -1,78; +1,78 -3,17; +3,17 -5,64; +5,64 -10,0 мм.

4. Обоснована комбинированная схема сухого обогащения углей, включающая вакуумно-пневматическую сепарацию классов от 5,6 до 50 мм и пневматическую сепарацию классов крупности в интервале от +1 до -5,6 мм в горизонтальном воздушном потоке.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждаются удовлетворительной сходимостью расчетных и экспериментально измеренных значений параметров (коэффициент R^=0,85-0,99) сепарации, соответствием результатов лабораторных, опытно-промышленных и промышленных испытаний, положительными результатами внедрения разработок в производство.

Научное значение заключается в установлении закономерностей разделения мелких классов (-10 мм) угля и породных минералов в процессе пневматической сепарации с использованием горизонтального воздушного потока.

Практическое значение заключается в разработке эффективного способа и аппарата для пневматического обогащения углей, обеспечивающих снижение зольности получаемых угольных концентратов на 1,5% и увеличение выхода породы на 2,5%.

Реализация результатов работы Разработанный способ пневматического обогащения мелких классов углей в сепараторах с горизонтальным воздушным потоком прошел полупромышленные испытания и принят к внедрению в рамках комплексной технологии сухого обогащения углей разреза «Бунгурский-Северный».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных симпозиумах «Неделя горняка» (Москва, МГГУ, 2008-2009), на международных научно-практических конференциях «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья» (Екатеринбург, УГГА, 2008-2009 г.), Международном конгрессе обогатителей стран СНГ (Москва, МИСиС, 2009), семинарах кафедры "Обогащение полезных ископаемых" МГГУ (2008-2009).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 8 работах, в т.ч в 1 - из списка перечня ВАК. Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка использованной литературы из 118 наименований, содержит 27 рисунков и 25 таблиц.

Технологии и аппараты для пневматического обогащения углей

Для оценки обогатимости углей используют графические и аналитические методы [67,72,94]. Графические методы основаны на использовании кривых обогатимости, которые строят по результатам фракционного анализа угля [10,21,55]. Кривые обогатимости угля позволяют определить теоретически возможные показатели обогащения: выходы продуктов обогащения и их зольность в зависимости от плотности разделения [8,9,63].

По кривым обогатимости также определяют теоретические условия раздельного обогащения угля нескольких классов с целью достижения максимального выхода общего концентрата или его качества. Категории обогатимости оценивают по коэффициенту обогатимости к, представляющему собой отношение значения прогиба f кривой элементарных зольностей к максимально возможному значению прогиба F (k = f/F), или по тангенсу угла наклона прямой, пересекающей кривую плотностей при соответствующем содержании смежных фракций, плотность которых отклоняется на 100 кг/м от плотности разделения. Чем больше tg а, тем труднее обогатимость [9,22,46].

В настоящее время общепризнанной является оценка обогатимости каменных углей по отношению суммарного выхода (фракций промежуточной плотности 1400 — 1800 кг/м к выходу породной массы (фракция плотностью менее 1800 кг/м3), т.е. по показателю обогатимости Т (табл. 1.4). При оценке углей, используемых для коксования, к легким фракциям относят фракции плотностью менее 1500 кг/м3, а к тяжелым фракциям - плотностью более 1800 кг/м3 [9,66].

Критерии эффективности предназначаются как для оценки и выбора оптимальных процессов, технологических схем и обогатительных машин, так и для оптимизации систем автоматического управления процессами обогащения. Наиболее простой способ оценки гравитационных процессов обогащения — определение их эффективности по содержанию в продуктах обогащения посторонних фракций. Выход сторонних фракций рассчитывают в процентах от соответствующего продукта, полученные данные сравнивают с результатами обогащения контрольном (эталонном) аппарате при оптимальном режиме его работы [67,73,96].

Пользуясь данными о содержании посторонних фракций в продуктах обогащения, можно по балансовым уравнениям рассчитать зольность этих продуктов, которые являются конечными показателями качества. При расчете зольности продуктов обогащения принимают, что зольности одноименных фракций в исходном угле и продуктах обогащения равны. Практика однако, показывает, что в действительности зольность легких, промежуточных и тяжелых фракций в концентрате несколько ниже, чем в продукте и, особенно, в отходах (породе) [35]. По этой причине фактическая зольность концентрата будет всегда несколько ниже, а промпродукта и породы -\выше расчетной. Способ определения эффективности по засорениям продуктов сторонними фракциями применяется для текущего контроля гравитационных процессов обогащения угля [34,74,81]. Современная методика оценки .эффективности угля предполагает сравнение качественных показателей обогащения при сопоставимых \ значениях остальных параметров [9,65]. В качестве такого параметра I может служить извлечение горючейі массы или ее теплотворная способность при постоянстве зольности исходного сырья и товарного концентрата [50,83]. Аналогичным \ является способ оценки, предполагающий сравнение зольности обогащенного угля при постоянных значениях зольности исходного питания и извлечении горючей массы. Использование методики предполагает построение наряду с кривыми обогатимости сепарационных характеристик, связывающих, в том числе, зольность обогащенного угля и извлечение горючей массы [11,62,113].

Разработка математической модели процесса пневматической сепарации в горизонтальном воздушном потоке

Результаты расчетов для частиц размером 10 мм показали, что тяжелые и легкие частицы в указанном интервале уровней подъема (0-2 м) падают практически с одинаковой скоростью (отклонение не более 1%). Частицы малых размеров (1 мм) испытывают значительное влияние лобового сопротивления. При скорости конечного падения 2 м/с отклонение от скорости падения в вакууме составляет для угля 1,5%, для породы - 1,2%. При скорости конечного падения 4 м/с отклонение от скорости падения в вакууме составляет 2,5% для угля и 3,5% для породы. Эти отклонения для простоты расчетов могут быть учтены в виде эмпирических поправочных коэффициентов.

Время пребывания частиц в потоке (при допущении, что скорость частицы в потоке постоянна и равна скорости в центре потока) рассчитывается по уравнению: Тп= hn/Vx . (2.13)

Такое допущение справедливо при превышении высоты подъема над шириной потока в 3 и более раза. Если высота подъема близка к половине ширины потока (на уровне верхней границы потока), то время пребывания частицы в потоке может быть рассчитано как разность продолжительностей падения, при которых достигаются верхняя (xh.hn/2) и нижняя (xh+hn) границы воздушного потока: тп = Axj = Th+hn/2 - Th.hn/2 (2.14)

Приравнивание силы лобового сопротивления нулю делает задачу расчета тп разрешимой аналитически: где: Si= xh.hn/2; S2 = Th+hn/2 Если лобовым сопротивлением пренебрегать нельзя (для зерен диаметром менее 10 мм), то уравнение 2.14 примет вид: где а = g - XPrV2x/(4/3)rpT.

Анализ результатов расчетов, приведенных на рис.2.3 показал, что при ширине воздушного потока в сечении падения зерен hn = 10 см время нахождения в потоке изменяется от 0,142 сек (при высоте подъема 5 см) до 0,032 сек (при высоте подъема 0,5 м). При сбрасывании частиц с высоты 0,5 м наблюдается увеличение времени пребывания частицы на 2,5-7,5 % при уменьшении ее размера с 1 см до 1 мм, и на 3 - 9% - при снижении плотности зерен от 2650 кг/м3 до 1350 кг/м3 (рис.2.3).

Т.о., результаты расчетов показывают, что в инерционном режиме подачи исходного питания в зону сепарации будет происходить увеличение продолжительности нахождения легких и мелких зерен в потоке. Это обеспечит лучшее разделение тяжелых и легких зерен, поскольку более длительное нахождение легких зерен в воздушном потоке вызовет придание им большей скорости в горизонтальном направлении и, как следствие, к увеличению разности в углах падения легких и тяжелых зерен. 0,16 зерна угля диаметром 1 мм с учетом сопротивления среды При расчете скорости, приобретаемой частицей в горизонтальном направлении (по осп У), во время ее нахождения в воздушном потоке, важным является не только время пребывания частицы в воздушном потоке, но и характер распределения скоростей по высоте потока. Неравномерный поток (при равенстве средней скорости с равномерным потоком) будет оказывать на частицу большее воздействие, что обусловлено наличием степенной зависимости между силой лобового сопротивления и скоростью потока воздуха.

При относительно равномерном распределении скоростей можно считать скорость потока в вертикальном сечении постоянной. При существенном изменении скорости воздушного потока по его ширине для расчета приобретенной скорости зерен в горизонтальном направлении (по оси У) должны применяться методы приблизительного вычисления. Одним из методов (числового интегрирования) предполагается разбиение всего интервала на несколько участков (внутри которых скорость потока принимается постоянной. При использовании пошагового расчета нарастающая под действием воздушного потока скорость зерна с заданным интервалом по времени рассчитывается как сумма скоростей, приобретенных частицей в каждом отдельном интервале потока: где: а; -среднее ускорение в і-том интервале времени пребывания зерна в потоке; ATJ - продолжительность интервала времени. Ускорение зерна под действием воздушного потока зависит от силы, действующей на единицу массы зерна: ау = (хргяг2(Vn- Vy) 2)/m = K(Vn- Vy)2, (2.18) где К = хргяг2/т = хрД4/ЗгрТ). (для куска породы с рт =2650, %= 0,25 и г = 5 мм К = 0,0184) (для куска породы с рт =1350, %= 0,25 и г = 5 мм К = 0,0362) (для куска породы с рт=2650, %= 0,25 и г = 0,5 мм К = 0,184) (для куска породы с рт =1350, %= 0,25 и г = 0,5 мм К = 0,362) Начальное ускорение по оси У зерна породы (рт= 2650 кг/м3) диаметром 10 мм на начальный момент времени при скорости потока 5 м/с составляет: ау= 0,0184 V2 = 0,46 м/с2. Начальное ускорение по оси У зерна угля (рт =1350) диаметром 10 мм на начальный момент времени при скорости потока 5 м/с составляет: ау = 0,0362 V2 = 0,905 м/с2 .

Результаты расчетов скорости зерен в горизонтальном направлении, представленные на рис. 2.4А показывают, что крупные зерна сохраняют отношение скоростей по оси У, пропорциональное отношению их плотностей. Это объясняется небольшим разгоном зерен относительно скорости воздушного потока (до 5%), что в свою очередь обусловлено непродолжительным взаимодействием (0,02-0,21 сек), и малым ускорением ау.

Исследования структуры потоков и траектории движения частиц в горизонтальном потоке

Лабораторная установка была разработана для исследования процесса пневматической сепарации в горизонтальном воздушном потоке для отдельных зерен и фракций с зернами крупностью менее 10 мм. Установка (рис.3.1) включает установленные на вертикальной штанге с возможностью вертикального перемещения бункер для исходного материала 1, наклонный вибропитатель 2; ресивер с соплом для формирования воздушной струи 3. На ресивере 3 установлен регулятор наклона потока 4, выполненный в виде поворотной лопасти. В нижней части установки, под воздушным потоком, расположен приемник фракций, выполненный в виде короба 5 с установленными в нем поперечными вертикальными перегородками, делящими внутреннее пространство на открытые сверху локальные ячейки. К ресиверу 3 посредством пневмошланга присоединен нагнетатель 6. Рис.3.1. Принципиальная схема и внешний вид лабораторной установки

Скорость воздушного потока изменяется в интервале от 1 до 15 м/с путем регулирования нагнетателя 6. Угол раскрытия воздушного потока может изменяться от 0 до 15 при помощи регулятора 4, изменяя ширину потока воздуха от 10 до 60 мм. Высота сбрасывания зерен изменялась путем регулирования высоты установки бункера 1 с дозатором 2 относительно сопла 3 и приемников фракций 5.

Распределение скорости воздушного потока в его поперечном сечении исследовалось при помощи манометра, отградуированного в воздушных потоках известной скорости [23]. Методика измерений предполагала перемещение входного отверстия патрубка по сечению потока и непрерывное измерение перепада давлений, пересчитываемого в скорость воздушного потока при текущей температуре и влажности воздуха [23]. Результаты исследований представленные в таблице 3.1 и на рис. 3.2 показывают, что в рабочей зоне сепаратора наблюдается классическая кривая распределения скоростей воздушного потока в поперечном сечении по координате X, близкая к нормальному распределению относительно скорости в средней координате потока. Таблица 3.1.

Каждый поток может быть охарактеризован средней «эффективной скоростью» УсрЭф. Суть ее заключается в том, что сила, действующая на зерно пропорциональна квадрату скорости потока, вследствие чего воздействие потока с неравномерной эпюрой скоростей на разделяемые зерна будет отличаться от воздействия потока с равномерным распределением скоростей (при равенстве средних скоростей).

Расчет «эффективной скорости» обусловлен необходимостью сравнивания эффектов воздействия на разделяемые зерна воздушных потоков с отличающимся распределением (эпюрой) скоростей. 10 8 4 0

Для проверки разработанной математической модели были проведены исследования закономерности падения зерен плотностью 2650 кг/м3 и 1350 кг/м3 крупностью 10 и 1 мм в одиночном и групповом режиме падения. Зерна крупностью 10 мм отбирались из фракции +0,8 -1,2 см. При выборе зерен особое внимание уделялось форме зерен, которая максимально должна была приближаться к сферической. Зерна крупностью 1 мм отбирались из фракции +0,8 — 1,2 мм. Отбора зерен по их форме не производилось.

Для установленного распределения скоростей воздушного потока была применена методика расчета скорости, приобретаемой зерном в процессе пребывания в воздушном потоке, методом численного интегрирования. Высота расположения зерен над воздушным потоком (высота сбрасывания) составляла от 2 до 20 см. Высота расположения приемников фракций под воздушным потоком составляла 80 см. При проведении опытов с одиночным падением зерен разрыв между отдельными зернами составлял не менее 1 с. В таком режиме обеспечивалось нахождение в воздушном потоке не более одного зерна (время пребывания зерен в потоке не более 0,12 сек). В групповом режиме (для зерен крупностью 0,8 - 1,2 мм) фракция массой 30 г сбрасывалась в воздушный поток в течение 3-5 сек. Ширина «ручейка» частиц составляла 20 мм. В таких условиях наблюдалась плотность взвеси, близкая к наблюдаемой в промышленных сепараторах.

На рис.3.3 представлен кадр видеосьемки падения зерен плотностью 1350 кг/м3 и крупностью 1 см в одиночном режиме при высоте подъема 2 см относительно центра воздушного потока. Угол падения зерен определялся по фотографии как угол между продольной осью контура падающего зерна и вертикальной осью (рис.3.3). Скорость зерен (V3) определялась по формуле:

Визиометрический способ измерений скоростей зерен характеризуется ограниченной точностью (погрешность до 10%) вследствие нестабильности работы блока задачи продолжительности экспозиции в фотокамере. Однако этот параметр практически не влияет на видеоизображение падающего зерна, что позволяет характеризовать методику измерения углов падения зерен как воспроизводимую и точную (погрешность до 5%).

Последовательные кадры видеосъемки, поясняющий методику оценки угла и скорости падения зерен: L - длина траектории; 1- диаметр зерна; ап- угол падения При анализе изображений падающей группы зерен малого диаметра задача определения угла падения остается решаемой. Задача определения скорости падения зерен в групповом режиме затруднена.

Координата падения при падении одиночных зерен рассчитывалась как средняя для 20 отдельных зерен, а при групповом падении — для пробы массой 30 г - как средневзвешенная для фракций, собранных в отдельных ячейках приемника.

В таблице 3.2 приведены данные, полученные при математическом моделировании падения зерен в опытных условиях на лабораторной установке. При моделировании учитывалось, что форма зерен отличалась от сферической. Измерение коэффициента формы производилось путем сравнения скорости одиночного падения зерна в воде с расчетным значением для скорости падения сферического зерна. Для зерен крупностью 1 см средний коэффициент формы составил 0,3 (для шара -0,25), а для зерен крупностью 1 мм — 0,33.

Обогащения угля шахты «Восточная» способом пневматической сепарации в горизонтальном воздушном потоке

В результате проведенных расчетов получены следующие оптимальные диапазоны регулируемых параметров процесса пневматической сепарации (табл. 3.6). Таблица 3.6 Оптимальные параметры процесса пневматической сепарации угля в горизонтальном воздушном потоке Параметры процессапневматическойсепарации Для классов крупности, мм +1-1,78 +1,78-3,17 +3,17-5,64 -5,64 +10,0 Эффективная скорость воздушного потока, м/с 5-6,5 7,0 - 8,4 8,5-10,6 10,8-12,0 Ширина воздушного потока, см 1,2-1,6 1,4-1,8 1,6-2,0 1,8-2,2 Высота сбрасывания зерен, см 6,5-8 4,2-6 2,2-4 0

Таким образом, результатом проведенных расчетов и экспериментов явились граничные значения основных технологических параметров процесса пневматической сепарации в горизонтальном воздушном потоке. Выводы к главе 3

Разработана лабораторная установка для исследования процесса пневматической сепарации в горизонтальном воздушном потоке, которая включает установленные с возможностью вертикального перемещения бункер для исходного материала, наклонный вибропитатель, сопло для формирования горизонтальной воздушной струи, приемник фракций и нагнетатель. 2. Показано, что в рабочей зоне сепаратора (в поперечном сечении потока) наблюдается профилограмма скоростей воздуха, близкая к нормальному распределению относительно скорости в средней координате потока.

Предложено характеризовать воздушный поток средней «эффективной скоростью» Усрэф, рассчитываемой по уравнению: v _ Щ ЕИ срэф j дх где: АХ - линейный участок области суммирования; Vi - скорость потока на линейном участке, позволяющей сравнивать воздушные потоки с различной профилограммой скоростей в поперечном сечении.

Предложен новый критерий процесса пневматической сепарации в горизонтальном воздушном потоке - угол падения зерен «промежуточной» плотности между разделяемыми фракциями. Под «промежуточной» понимается плотность, равная полусумме плотностей разделяемых фракций. Для угля (1350 кг/мЗ) и породы (2650 кг/мЗ) такая «средняя» плотность равна 2000 кг/мЗ.

Предложен новый критерий оптимальности условий разделения фракций различной плотности в горизонтальном воздушном потоке -разность углов падения разделяемых зерен на выходе из воздушного потока.

Установлена закономерность экстремального характера зависимости разности углов падения зерен угля и породы для классов крупности 1-3, 3-6 и 6-10 мм от угла падения фракции «промежуточной» плотности, и достижения максимума разности углов падения (18) в интервале значений угла падения 45"48.

Установлена закономерность экстремального характера зависимости селективности процесса пневматической сепарации (степени взаимозасорения фракций) для классов крупности 1-3, 3-6 и 6-10 мм в горизонтальном воздушном потоке от угла падения фракции «промежуточной» плотности и достижения максимума селективности при значениях угла падения фракции «средней плотности» от 45 до 48.

Установлены интервалы оптимальных значений процесса пневматической сепарации в горизонтальном воздушном потоке: эффективной скорости воздушного потока, толщины воздушной струи, высоты подъема зерен) при обогащении классов угля крупностью +1 -1,78; +

Целью исследований была разработка унифицированного, аппарата для пневматического обогащения углей, способного обогащать как широкий, так и узкие классы крупности в интервале от 1 до 10 мм с возможностью автоматического подстраивания процесса под изменяющиеся характеристики исходного материала. При этом должны решаться вопросы контроля технологического процесса и обеспечения безопасных условий труда.

Дальнейшей задачей было апробирование разработанного аппарата и способа на нескольких объектах с отличающимися характеристиками обогащаемого угля и поиск условий адаптации разработанного аппарата и . способа к существующей технологии сухого обогащения угля с использованием вакуумно-пневматического способа.

Для проведения испытаний по обогатимости угля способом пневмосепарации в горизонтальном потоке был сконструирован полупромышленный аппарат - горизонтальная продувочная машина ГПМ-01-013 (рис. 4.1), предназначенная для сепарации классов угля крупность менее 13 мм. Рядовой уголь поступает в приемный бункер 1, откуда дозатором 2 направляется тонким слоем в рабочую зону впереди сопла 3, где происходит процесс сепарации. Разделенные фракции собираются в приемниках 4.

Похожие диссертации на Повышение эффективности пневматического обогащения углей на основе применения сепарации в горизонтальном воздушном потоке