23.02.2021

Общие сведения об обезвоживании продуктов обогащения


Обезвоживание — процесс отделения воды от продуктов обогащения, осуществляемый путем естественной фильтрации воды — дренирования или удаления ее действием механических сил — центрифугирования и фильтрования. Обезвоживание производят на обогатительных фабриках, применяющих в качестве разделительной среды воду.

Продукты обогащения выходят из обогатительных аппаратов в виде пульп или углеводяных суспензий, либо мокрых продуктов, из которых вода свободно стекает. После обезвоживания получают влажные продукты, удерживающие воду, адсорбированную на поверхности частиц и частично — в капиллярах.

В продуктах обогащения различают гигроскопическую, пленочную, капиллярную и гравитационную формы влаги.

Гигроскопическая влага конденсируется на поверхности частиц угля в виде молекулярной пленки и прочно удерживается на ней силами адсорбции. Лигниты и бурые угли содержат до 14—16% гигроскопической влаги, каменные угли марок T—0,5%, ПЖ, ПС, К — 2—,4%, Д — 10%. Количество гигроскопической влаги зависит также от крупности частиц — чем мельче частицы, тем большее количество влаги они поглощают.

Перемещение гигроскопической влаги осуществляется в парообразном состоянии под действием температурного градиента. Практически гигроскопическая влага может быть выделена из продуктов обогащения только методом термической сушки.

Пленочная влага обволакивает поверхность частиц пленкой более толстой, чем гигроскопическая влага, и удерживается на ней силами сцепления между молекулами воды и частицами угля. Толщина слоя пленочной влаги не превышает 0,1 мк. Содержание ее в углях — не более 1%. Перемещение пленочной влаги осуществляется из более влажных слоев в менее влажные под действием молекулярных сил. Нижний предел влажности, при котором прекращается перемещение влаги, соответствует значению максимальной гигроскопичности угля, а верхний предел определяется его максимальной смачиваемостью. Пленочная влага может быть выделена из продуктов обогащения, как и гигроскопическая влага, методом термической сушки или длительной сушкой при комнатной температуре.

Капиллярная влага заполняет частично или полностью поры угля и удерживается в них силой капиллярного натяжения. Водная поверхность ограничивается менисками, которые при неполном насыщении угля водой образуются внутри его пор, а при полном насыщении — на поверхности уровня капиллярной воды.

Гравитационная влага заполняет промежутки между частицами угля и не подвержена действию молекулярных и капиллярных сил притяжения к поверхности частиц. Перемещение этой влаги происходит под действием силы тяжести.

При обезвоживании продуктов обогащения наиболее интенсивно отделяется гравитационная влага. Капиллярная влага удаляется лишь частично.

Влагоудерживающая способность углей зависит от их смачиваемости, пористости и ситового состава.

Смачиваемость характеризуется величиной краевого угла смачивания в. Эти углы различны для разных марок углей:
Общие сведения об обезвоживании продуктов обогащения

Углы смачивания отдельных петрографических ингредиентов угля также различны: витрена 55°, кларена 45—40°, дюрена 38°.

Угли относятся к гидрофобным материалам, т. е. материалам, плохо смачивающимся водой. При длительном пребывании в воде уголь теряет свойство несмачиваемости.

Минералы пород, засоряющих уголь, являются гидрофильными, т. е. материалами, хорошо смачивающимися водой.

Скорость смачивания в значительной степени зависит от крупности частиц. Мелкие частицы (пыль) даже гидрофильных материалов значительно медленнее смачиваются водой, чем крупные частицы этого материала, поэтому обезвоживание дисперсных систем представляет большие затруднения, чем обезвоживание крупнозернистых и кусковых материалов.

Пористость углей является одной из их особенностей. Количество пор в угле возрастает с увеличением степени углефикации. Большая пористость угля оказывает значительное влияние на его влагоемкость, так как способствует впитыванию им воды, например, в порах коксующихся углей удерживается до 2—5% воды.

Ситовый состав предопределяет способность угля удерживать влагу. Чем больше содержится в угле мелких частиц, тем более развита его поверхность, а следовательно, тем больше в угле связанной влаги (гигроскопической и пленочной).

Чем мельче частицы угля, тем меньше промежутки (поры) между ними и больше величина капиллярного давления, определяющая содержание в угле капиллярной влаги.

Капиллярное давление для элементарного капилляра

капиллярная высота подъема воды

где а — поверхностное натяжение воды (0,000075 кГ/см);

O — угол смачивания, град.;

r — радиус капилляра, см;

y — удельный вес воды, Г/см3.

В связи с различной влагоудерживающей способностью крупных и мелких классов угля продукты обогащения их обезвоживаются раздельно. Для крупных классов, легко отдающих воду, применяют более простые методы обезвоживания, основанные на естественной фильтрации — дренировании воды. Мелкие классы угля и шлам, отдающие воду с трудом, обезвоживаются более сложными методами, предусматривающими применение механических сил для удаления воды (центрифугирование и фильтрацию под давлением).

Обезвоживание продуктов обогащения обычно производится в два-три приема: сначала удаляют основную массу гравитационной воды, затем — остатки гравитационной и частично капиллярной воды.

Для предварительного обезвоживания применяют элеваторы, грохоты, сгустители (для шлама); для окончательного обезвоживания — бункера, центрифуги, фильтры. Мелкие классы угля и шлам в зимнее время сушат.





Яндекс.Метрика