ТОХФ / 1 группа (ХТУМ) / Синицын - лекции - 2002 / Лекция 5

Лекция 5.

Сушка продуктов обогащения

Механическое обезвоживание мелкого концентрата, крупного шлама и флотоконцентрата не обеспечивает требуемой влажности готовой шихты. Для поддержания влажности шихты на уровне 8—9 % эти продукты подвергаются термической сушке.

Процесс термической сушки заключается в удалении влаги из продуктов обогащения путем ее испарения при нагревании материала горячими дымовыми газами. Количество испаренной влаги из угля определяется по уравнению мате­риального баланса, -кг/ч:

где G — количество материала, поступающего на сушку, кг/ч; W₁, W₂— содержа­ние влаги в исходном и высушенном материале, %; L — количество сухого сушильного агента, кг/ч; d₁, d₂ — влагосодержание сушильного агента до и после сушки, г/кг.

На коксохимических заводах распространены барабанные сушилки. Из бункера влажного продукта он дисковыми питателями подается через желоб в сушильный барабан, где разрыхляется и перемешивается насадкой. Дымовые газы после топки проходят через барабан, разгрузочную камеру, циклон, дымосос, центробежные скрубберы, после чего выбрасываются в дымовую трубу.

Топочные газы, тесно соприкасаясь с углем, осушают продукт. В циклоне улавливаются уносимые из сушильного барабана частицы угля, которые возвра­щаются в концентрат, выходящий из сушильного барабана. В скрубберах про­исходит вымывание тонких частиц угля для очистки выхлопных газов. Скрубберная вода направляется в шламовые отстойники. Барабан устанавливается под углом 3—5 °С к горизонту.

Техническая характеристика сушильных барабанов

Диаметр, мм ................ 2800 3500

Длина, мм ................. 14000 22000—28000

Частота вращения барабана в минуту .... 5 5—7,5

Производительность по сырому

флотоконцентрату, т/ч ................. 50 200—280

Напряжение объема барабана по влаге кг/ч).. 90 100-140

Температура газов перед барабаном 750—820 °С, после барабана 100—110 °С. Влажность материала, поступающего на сушку, 24—26 % , после сушки 7—12 % . Продолжительность сушки 10—40 мин. Коэффициент заполнения объема барабана от 0,15 до 0,25.

При сушке в барабанных сушилках несколько снижается качество высуши­ваемого материала. Показатели индекса вспучивания и толщина пластического слоя уменьшаются на 1—2 мм, выход летучих веществ снижается на 0,4— 0,5 %.

Барабанные сушилки обладают некоторыми преимуществами: гибкость регу­лировки процесса, простота и надежность в эксплуатации, невысокий расход электроэнергии, возможность сушки угольных концентратов различной круп­ности и их смеси.

Недостатками барабанных сушилок являются: залипание насадки, образова­ние большого количества комков, низкий коэффициент использования рабочего объема барабана, предопределяющего громоздкость установки в целом и ее металлоемкость, сложность изготовления, высокие капитальные затраты.

Сушилки с кипящим слоем. Сушка материала в кипящем слое представля&т собой процесс, при котором частицы высушиваемого материала, поддерживаемые во взвешенном состоянии гидродинамическими силами газообраз­ного сушильного агента, не выносятся из камеры, а совершают беспорядочные движения, образуя как бы кипящий слой.

При сушке в кипящем слое достигаются наилучшие показатели тепло- и массообмена в результате непрерывного перемещения и перемешивания частиц и высокой активной поверхности соприкосновения зерен материала и газообраз­ного теплоносителя.

Схема сушильной установки, разработанная Гипрококсом для сушки флотоконцентрата в смеси со шламом, показана на рис. 1. Сушка осуществляется в реакторе прямоугольного сечения 1 ненаправленным глубоким слоем псевдоожиженного материала (высота слоя 600—1000 мм). В качестве газораспредели­тельной решетки использован колосниковый под 2. Высушенный продукт через устройства для удаления материала 3, установленные с двух сторон реактора, и шлюзовый затвор 4 поступает на конвейер. Сырой продукт из бункера 5 с по­мощью питателя 6, конвейера 7 и цепного забрасывателя 8 поступает в реак­тор.

Теплоноситель образуется в топке 9, куда подается коксовый газ и воздух дутьевым вентилятором 10. Для получения необходимой температуры теплоно­ситель разбавляется рециркулирующими газами, подаваемыми вентилятором //. Отработавший теплоноситель поступает на очистку в циклоны 12, а затем на вто­рую ступень очистки в пылеконцентраторы 13 и подается дымососом 14 частично в линию рециркуляции, а частично на третью ступень очистки в мокрых прямоточ­ных пылеуловителях 15. Выделяющаяся угольная пыль из аппаратов 12 и 13 шнеками 16 через герметизирующие затворы 17 подается в общий поток высушен­ного материала.

Показатели работы сушилок с кипящим слоем,

Влажность, % :

исходного угля .............. 12—22

высушенного угля ............. 7,0—8,5

Температура, °С:

под решеткой ............... 420—620

над решеткой ............... 55—95

Давление под решеткой, кН/м² ........ 3,0—4,5

Удельный расход теплоносителя, м/чм²) . . . 6500—12000

Расход тепла на испарение влаги, кДж/кг ... 3 200—4 200

Глубина сушки в сушилках с кипящим слоем может быть доведена до любой требуемой влажности.

Водный цикл углеобогатительных фабрик

Водно-шламовые схемы современной углеобогатительной фабрики представ­ляют собой сложный комплекс в общей схеме обогащения угля.

На обогатительных фабриках в качестве среды, в которой осуществляются технологические процессы, используется вода. Ее расход составляет 3—4 м³ на 1 т обогащаемого угля. При производительности современной фабрики 1000 т/ч расход воды составляет 3000—4000 м³/ч.

Для уменьшения расхода технической воды в схемах фабрик предусматрива­ется многократное ее использование при обороте (циркуляция). Это позволяет сократить забор воды из различных источников (водоемов, рек) до 0,1—0,2 м³/т обогащаемого угля. Однако при обороте вода загрязняется шламом, насыщается солями, флокулянтами и изменяет свои свойства.

С увеличением содержания в воде твердых частиц возрастает эффективная вязкость воды, в результате чего снижается эффективность отсадки, осаждения, обезвоживания, повышается зольность концентратов. Для нормального протека­ния технологических процессов содержание твердого (шлама) в оборотной воде должно быть не более 50—80 г/л.

В последние годы все большее распространение на фабриках получают комби­нированные схемы, предусматривающие глубокое осветление только части оборот­ной воды. Часть шламовой воды подвергается неглубокому осветлению или посту­пает в оборот без какой-либо обработки. Эти схемы позволяют поддерживать содержание твердого в оборотной воде не более 40—60 г/л при относительно хоро­ших качественно-количественных показателях обогащения.

Для фабрик, имеющих флотацию, рекомендуются преимущественно комбини­рованные схемы с предварительным сгущением части шлама перед флотацией. По этой схеме мелкий концентрат обезвоживается в багер-зумпфах. Одна часть слива зумпфа поступает непосредственно на флотацию, а другая — в радиальный сгуститель. Нагрузку на сгуститель при выдаче сгущенного продукта с содержа­нием твердого 220—250 г/л можно принимать равной 4—5 м³/м²ч).

Перспективной является схема, изображенная на рис. 2. Отличи­тельная особенность этой схемы — отделение шлама вначале процесса, что предотвращает излишнее шламообразование и циркуляцию шламов.

При такой схеме на обогащение подается практически чистая вода. Подрешетный продукт направляется в гидравлический классификатор, где выделяется шлам с размерами частиц <0,5 мм. Расход воды на мокрую классификацию не превы­шает 2,5—3,0 м/т, поэтому слив классификатора направляется не­посредственно на флотацию. Мелкий концентрат отсадочных машин так­же поступает в гидравлический классификатор, так как практически весь исходный шлам выделен внача­ле. В сливе классификатора содержится небольшое коли­чество шлама и он используется для классификации рядового угля.

Однако водно-шламовые схемы углеобогатительных фабрик при коксохимических заводах являются наиболее узкими местами и харак­теризуются следующими недостат­ками;

а) большим комплексом осветительно-сгустительных устройств, требующих значительных капиталовложений;

б) большим числом отдельных технологических операций по обезвоживанию различных продуктов и осветлению шламовых вод;

в) несовершенством используемой аппаратуры (унос относительно крупных угольных частиц с подрешетными водами обезвоживающих и шламовых грохотов);

г) значительными циркуляционными нагрузками, приводящими к увеличению объемов пульпы и дополнительному шламообразованию.