RU2558548C1

RU2558548C1 - Heavy medium separator with deep bath for recleaning of rock mass of coal waste dumps

Info

Publication number: RU2558548C1
Application number: RU2014116728/03A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Петухов; Татьяна Алексеевна Павлова; Ольга Андреевна Скрынникова; Василий Юрьевич Каратунов
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2015-08-10

Abstract

FIELD: mining operations.

SUBSTANCE: invention relates to mining operations, processing and enrichment of mineral resources and can be used in the coal industry. The heavy medium separator with a deep bath for recleaning of mass of coal waste dumps has a suspension bath, in which the bucket elevator is mounted, a pipeline with adjusting valves, a paddle unloader of light fraction, a slotted screen. The suspension bath, made in the form of communicating vessels, with the expansion of the upper part, and the bucket elevator are inclined to the horizontal plane by 75°. The damper of the suspension flow is immersed in the bath by 1/5 of its depth.

EFFECT: increased efficiency of enrichment of the rock mass.

1 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, к переработке и обогащению полезных ископаемых и может быть использовано в угольной промышленности.The invention relates to mining, to the processing and enrichment of minerals and can be used in the coal industry.

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%.Over many years of coal mining and enrichment in the East Donbass (i.e., in Russia), a large amount of production waste was generated, which are concentrated in waste dumps. Due to the imperfection of the enrichment technology in past years, the rock mass of waste dumps contains 10-15% of coal with an admixture of sulfur in the amount of 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.Coal, when it combines with atmospheric oxygen, oxidizes, as a result of this, self-ignition of waste dumps occurs. When burning waste dumps, aggressive carbon monoxide and sulfur dioxide are released. In addition, ash from burnt waste dumps is carried by the wind, poisoning the surrounding fauna and flora in large areas.

В Восточном Донбассе имеется более 400 породных отвалов. Примерно 30% из них в настоящее время горят. Длительность горения породных отвалов составляет 30-40 лет.In the East Donbass, there are more than 400 waste dumps. About 30% of them are currently burning. The duration of burning waste dumps is 30-40 years.

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.The remaining waste dumps also ignite over time. In order to prevent damage to nature caused by waste dumps, they must be further processed (re-enriched) in order to maximize the extraction of the coal left in them.

Этой серьезной проблеме в настоящее время мало уделяется внимания со стороны частных компаний, в ведении которых находится угольная промышленность.This serious problem is currently receiving little attention from private companies that run the coal industry.

Поэтому нет эффективного оборудования для обогащения угля, в котором преобладает порода.Therefore, there is no efficient equipment for the enrichment of coal, in which the rock predominates.

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).The most effective equipment for coal processing is enrichment in heavy media, which is based on the separation of the initial rock mass by density by the buoyant force of a heavy medium, according to the Archimedes law, with the formation of light and heavy fractions. With regard to coal enrichment, the light fraction is the concentrate, and the heavy fraction is the rock (waste).

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.But the well-known heavy-medium drum and wheel separators of the SCR type, jigging machines, and also heavy-medium hydrocyclones do not give high enrichment efficiency due to the great dynamism of the separating medium.

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.To increase effective enrichment, i.e. for the most complete separation of coal from the rock mass, an apparatus with calm dynamics of the separating medium and a large immersion distance of the rock mass in it is necessary, while the separator bath must have an expanded upper part so that the pop-up pieces of coal do not receive oncoming blows of pieces of sinking rock. This creates favorable conditions for the separation of coal from the rock.

Целью настоящего изобретения является разработка конструкции тяжелосредного сепаратора, обеспечивающего максимальное извлечение угля из горной массы породных отвалов.The aim of the present invention is to develop the design of a heavy-medium separator, providing maximum extraction of coal from the rock mass of waste dumps.

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.This goal is achieved by the development of a heavy-medium separator with a deep separator expanding in the upper part of the bathtub, providing a long way to separate coal from the rock in the quiet dynamics of the separating medium and using a device for unloading the rock, which does not create turbulence of the medium. The prototype of this separator are dewatering elevators of jigging machines.

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.The invention is illustrated by the drawing (Fig. 1), where the scheme of the proposed separator is presented in section. When enriching the rock mass of waste dumps, the separator operates as follows. A magnetite suspension with a density higher than the density of coal, but less than the density of the rock, is continuously pumped into the suspension bath 1 by a pump 2 through a pipe 2. The pipeline has adjusting valves 3 and 4 for the possibility of regulating the flow of the suspension.

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.A dewatering bucket elevator 5 is installed on the left side of the deep bath. The original rock mass, which contains pieces of rock and pieces of coal, is fed from above to the right side of the bath by a belt conveyor. In the diagram, pieces of rock are conventionally shown in white circles, and pieces of coal in black. The rock mass loaded directly into the separator bath is initially initially completely immersed in a magnetite suspension under the influence of the initial rate of fall, and then it is separated by density in the suspension.

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.Due to the fact that the density of the suspension is higher than the density of coal, coal floats out onto the surface of the suspension and then is unloaded from it by a blade unloader 6. The rock has a density 2-3 times higher than the density of the suspension, therefore it sinks, overcoming the buoyancy force of the suspension, and concentrates in the lower part separator bath, from where it is unloaded by perforated buckets 7 of the elevator 5. The elevator bucket is made of a perforated sheet of steel with a hole diameter of 3 mm, through which magnetite suspension is removed when the buckets are out dressed from a suspension mirror. Therefore, the bucket elevator 5 performs two functions: unloads the rock from the separator bath and dehydrates it after the buckets exit the suspension mirror. In order to avoid suspension from the upper ladles to the lower, during the dehydration of the rock, the elevator and the separator bath have an angle of inclination of 75 ° to the horizontal plane. The bucket elevator 5 is provided on the tilt side with a casing 8, along which the suspension flowing from the perforated buckets is returned to the separator bath. In order to avoid capture of the rock mass by the elevator buckets when moving them down, the separator bath has a baffle 9, which exits from the suspension mirror from the upper part and does not reach the bottom of the bath by about ¼ of its height. The partition 9 divides the separator bath into two parts, turning them into communicating vessels. In the left part of the communicating vessel of the bath there is a more mobile dynamics of the suspension, since the elevator chain with buckets moves here and the magnetite suspension is pumped here.

В правой части сообщающегося сосуда ванны более спокойная динамика суспензии, что создает благоприятные условия для отделения угля от породы.In the right part of the communicating vessel of the bath there is a more calm dynamics of the suspension, which creates favorable conditions for the separation of coal from the rock.

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.The elevator chain 5, on which the perforated buckets 7 are fixed, is driven by the drive station 10. For the purpose of not blocking the drawing, the details of the drive station are not shown in the diagram.

Во избежание турбулентности магнетитовой суспензии цепь элеватора движется медленно со скоростью 0,17-0,20 м/с.To avoid turbulence of the magnetite suspension, the elevator chain moves slowly at a speed of 0.17-0.20 m / s.

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.In the upper part of the bath, near the place of loading of the initial rock mass, a flow damper 11 is installed, which is an additional shallow partition. The flow stabilizer 11 reduces the speed of the suspension at the place of unloading of the concentrate from the separator bath and this prevents pieces of rock from falling into the concentrate. The depth of installation of the damper should be approximately equal to the depth of the initial immersion of the original rock mass in a magnetite suspension. The depth of immersion of the rock mass in the suspension depends on its feed rate into the separator bath. It was experimentally established that at a rock mass feed rate of 4 m / s, its immersion depth is approximately 1/5 of the depth of the bath. At this depth, an upward flow of suspension occurs, which carries out pieces of concentrate (light fraction) to the unloader.

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.The upward flow of the suspension in the right half of the bath occurs due to the constant back-up of a new volume of suspension supplied by the pump, and the constant discharge of the suspension by the unloader along with the concentrate.

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.The suspension discharged from the bath together with the concentrate is separated on a slit sieve 12. The separated magnetite suspension is again returned to the separator bath, and the concentrate after washing it from magnetite is shipped to consumers.

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.The rock (heavy fraction) discharged from the separator bath is also washed from magnetite and transported to the waste dump, but coal fractions are extracted from it as much as possible, so it will not self-ignite.

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.The proposed separator has a simple design. It can be made on the basis of any dehydrating bucket elevator. It is only necessary to cut the elevator casing approximately in half, expand it in the upper part and mount the partitions. This work can be performed in the mechanical shop of any processing plant.

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.Thus, in this separator, unlike all other constructions and processing equipment, the most favorable conditions are created for the extraction of coal from the rock mass of waste dumps, due to which the enrichment efficiency increases. Therefore, the object of the invention is achieved.

Дополнительно извлеченный уголь из породных отвалов может использоваться для коммунальных нужд населения и, самое главное, предотвратит самовозгорание существующих породных отвалов.Additionally extracted coal from waste dumps can be used for communal needs of the population and, most importantly, will prevent spontaneous combustion of existing waste dumps.

Claims

A heavy medium separator with a deep bath for re-enriching the mass of coal rock dumps, having a suspension bath in which a bucket elevator is installed, a pipeline with adjusting valves, a light fraction paddle unloader, a slit-like sieve, characterized in that the suspension bath made in in the form of interconnected vessels with expansion in the upper part, and the bucket elevator have an inclination to the horizontal plane of 75 °, and the flow damper of the suspension is immersed in the bath 1/5 of its depth.