ТЯЖЕЛОСРЕДНЫЙ СЕПАРАТОР С ГЛУБОКОЙ ВАННОЙ ДЛЯ ПЕРЕОБОГАЩЕНИЯ ГОРНОЙ МАССЫ УГОЛЬНЫХ ПОРОДНЫХ ОТВАЛОВ

Изобретение относится к горному делу, к переработке и обогащению полезных ископаемых и может быть использовано в угольной промышленности.

За многие годы добычи и обогащения угля в Восточном Донбассе (т.е. на территории России) образовалось большое количество отходов производства, которые сосредоточены в породных отвалах. В связи с несовершенством технологии обогащения в прошлые годы в горной массе породных отвалов содержится 10-15% угля с примесью серы в количестве 2-4%.

Уголь, вступая в соединение с кислородом воздуха, окисляется, вследствие этого происходит самовозгорание породных отвалов. При горении породных отвалов происходит выделение агрессивных угарного и сернистого газов. Кроме того, зола перегоревших породных отвалов разносится ветром, отравляя окружающую фауну и флору на больших территориях.

В Восточном Донбассе имеется более 400 породных отвалов. Примерно 30% из них в настоящее время горят. Длительность горения породных отвалов составляет 30-40 лет.

Остальные породные отвалы со временем также воспламеняются. Чтобы предотвратить вред природе, который наносят породные отвалы, их необходимо дополнительно переработать (переобогатить), чтобы максимально извлечь оставшийся в них уголь.

Этой серьезной проблеме в настоящее время мало уделяется внимания со стороны частных компаний, в ведении которых находится угольная промышленность.

Поэтому нет эффективного оборудования для обогащения угля, в котором преобладает порода.

Наиболее эффективным оборудованием при переработке угля является обогащение в тяжелых средах, которое основано на разделении исходной горной массы по плотностям выталкивающей силой тяжелой среды, согласно закону Архимеда, с образованием легкой и тяжелой фракций. Применительно к обогащению угля легкой фракцией является концентрат, а тяжелой - порода (отходы).

Но известные тяжелосредные барабанные и колесные сепараторы типа СКВ, отсадочные машины, а также тяжелосредные гидроциклоны не дают высокой эффективности обогащения вследствие большого динамизма разделяющей среды.

Для увеличения эффективного обогащения, т.е. для наиболее полного выделения угля из горной массы, необходим аппарат со спокойной динамикой разделяющей среды и большим расстоянием погружения горной массы в нее, при этом ванна сепаратора должна иметь расширенную верхнюю часть, для того чтобы всплывающие куски угля не получали бы встречных ударов кусков тонущей породы. Это создает благоприятные условия для отделения угля от породы.

Целью настоящего изобретения является разработка конструкции тяжелосредного сепаратора, обеспечивающего максимальное извлечение угля из горной массы породных отвалов.

Поставленная цель достигается разработкой тяжелосредного сепаратора с глубокой расширяющейся в верхней части ванной сепаратора, обеспечивающей длинный путь отделения угля от породы в спокойной динамике разделяющей среды и использование устройства для выгрузки породы, не создающего турбулентности среды. Прототипом данного сепаратора являются обезвоживающие элеваторы отсадочных машин.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг. 1), где схема предлагаемого сепаратора представлена в разрезе. При обогащении горной массы породных отвалов сепаратор работает следующим образом. В суспензионную ванну 1 насосом постоянно по трубопроводу 2 подается магнетитовая суспензия с плотностью выше плотности угля, но меньше плотности породы. Трубопровод имеет регулировочные задвижки 3 и 4 для возможности регулирования потоков суспензии.

В левой части глубокой ванны установлен обезвоживающий ковшовый элеватор 5. Сверху в правую часть ванны ленточным конвейером подается исходная горная масса, в которой содержатся куски породы и куски угля. На схеме условно куски породы изображены белыми кружками, а куски угля - черными. Загруженная непосредственно в ванну сепаратора горная масса вначале под действием начальной скорости падения полностью погружается в магнетитовую суспензию, а затем внутри суспензии разделяется по плотностям.

Вследствие того, что плотность суспензии больше плотности угля, уголь выплывает на поверхность суспензии и затем выгружается из нее лопастным разгрузчиком 6. Порода имеет плотность в 2-3 раза больше плотности суспензии, поэтому она тонет, преодолевая выталкивающую силу суспензии, и сосредотачивается в нижней части ванны сепаратора, откуда она выгружается перфорированными ковшами 7 элеватора 5. Ковш элеватора выполнен из перфорированного листа стали с диаметром отверстий 3 мм, через которые удаляется магнетитовая суспензия, когда ковши выходят из зеркала суспензии. Поэтому ковшовый элеватор 5 выполняет две функции: выгружает породу из ванны сепаратора и обезвоживает ее после выхода ковшей из зеркала суспензии. Во избежание попадания суспензии из верхних ковшей в нижние, в процессе обезвоживания породы, элеватор и ванна сепаратора имеют угол наклона 75° к горизонтальной плоскости. Ковшовый элеватор 5 снабжен со стороны угла наклона кожухом 8, по которому суспензия, вытекающая из перфорированных ковшей, снова возвращается в ванну сепаратора. Во избежание захватывания горной массы ковшами элеватора при движении их вниз ванна сепаратора имеет перегородку 9, которая с верхней части выходит из зеркала суспензии, а в нижней не доходит до дна ванны примерно на ¼ ее высоты. Перегородка 9 делит ванну сепаратора на две части, превращая их в сообщающиеся сосуды. В левой части сообщающегося сосуда ванны более подвижная динамика суспензии, так как здесь движется цепь элеватора с ковшами и сюда же подается насосом магнетитовая суспензия.

В правой части сообщающегося сосуда ванны более спокойная динамика суспензии, что создает благоприятные условия для отделения угля от породы.

Цепь элеватора 5, на которой закреплены перфорированные ковши 7, приводится в движение приводной станцией 10. С целью незагромождения чертежа на схеме не показаны детали приводной станции.

Во избежание турбулентности магнетитовой суспензии цепь элеватора движется медленно со скоростью 0,17-0,20 м/с.

В верхней части ванны, вблизи места загрузки исходной горной массы, установлен успокоитель потока 11, представляющий собой дополнительную неглубокую перегородку. Успокоитель потока 11 снижает скорость движения суспензии у места выгрузки концентрата из ванны сепаратора и этим предотвращает возможность попадания кусков породы в концентрат. Глубина установки успокоителя должна быть примерно равна глубине первоначального погружения исходной горной массы в магнетитовую суспензию. Глубина погружения горной массы в суспензию зависает от скорости подачи ее в ванну сепаратора. Экспериментально установлено, что при скорости подачи горной массы 4 м/с ее глубина погружения составляет примерно 1/5 глубины ванны. На этой глубине возникает восходящий поток суспензии, который выносит куски концентрата (легкую фракцию) к разгрузчику.

Восходящий поток суспензии в правой половине ванны возникает за счет постоянного подпора нового объема суспензии, подаваемого насосом, и постоянной выгрузки суспензии разгрузчиком вместе с концентратом.

Отделение суспензии, выгруженной из ванны вместе с концентратом, производится на щелевидном сите 12. Отделившаяся магнетитовая суспензия вновь возвращается в ванну сепаратора, а концентрат после отмывки его от магнетита отгружается потребителям.

Выгруженная из ванны сепаратора порода (тяжелая фракция) также отмывается от магнетита и транспортируется в породный отвал, но из нее максимально извлечены угольные фракции, поэтому самовоспламенение ее не произойдет.

Предлагаемый сепаратор имеет простую конструкцию. Его можно изготовить на базе любого обезвоживающего ковшового элеватора. Необходимо только разрезать кожух элеватора примерно пополам, расширить его в верхней части и смонтировать перегородки. Эту работу можно выполнить в мехцехе любой обогатительной фабрики.

Таким образом, в данном сепараторе, в отличие от всех других конструкций, обогатительного оборудования созданы наиболее благоприятные условия для извлечения угля из горной массы породных отвалов, благодаря которым увеличивается эффективность обогащения. Следовательно, поставленная цель изобретения достигнута.

Дополнительно извлеченный уголь из породных отвалов может использоваться для коммунальных нужд населения и, самое главное, предотвратит самовозгорание существующих породных отвалов.