СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ МАГНЕТИТОВОЙ СУСПЕНЗИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК B03B5/30 B01F3/00 

Группа изобретений относится к области обогащения угля и других полезных ископаемых, когда необходимо применение тяжелой среды (магнетитовой суспензии) различной плотности.

Магнетитовая суспензия - механическая смесь магнетитового концентрата крупностью менее 200 мкм, получаемого на горно-обогатительных комбинатах, например, Южном, Ковдорском, Коршуновском, и воды в определенном соотношении. Отношение магнетита к воде в суспензии будет определять плотность магнетитовой суспензии и, соответственно, плотность разделения в суспензии угля. Легкий уголь всплывает в суспензии, являясь концентратом определенного качества (зольности), а тяжелая порода тонет, попадает в нижний продукт (отходы). Содержание класса зерен 0-45 мкм в исходном магнетите составляет 50-60%, его количество определяет устойчивость суспензии низкой плотности.

Устойчивость суспензии зависит от гранулометрического состава магнетита и ее плотности. (Марки магнетита приведены; на стр.196 Справочника по обогащению углей. Под ред. Благова И.С. и др. М.: Недра, 1984). Если суспензия низкой плотности менее 1350 кг/м³, то она очень неустойчивая - мелкий и крупный магнетит быстро оседает и происходит расслоение магнетита в суспензии, как результат - невозможно поддерживать точно плотность разделения угля. Таким образом, на выходе обогатительного устройства будет сильно колебаться качество и выход концентрата. Решение этой проблемы - в применении магнетита тонкого гранулометрического состава с содержанием зерен крупностью менее 45 мкм до 75-80%, что позволит приготовить суспензию низкой плотности. Такая суспензия более устойчивая и позволяет стабильно поддерживать плотность разделения в обогатительных устройствах.

Наиболее близким к предложенному способу является способ приготовления магнетитовой суспензии, заключающийся в смешении воды и магнетита, подаче полученной суспензии в зумпф питания обогатительного устройства. Магнетит подают на предохранительную решетку в емкость, заполненную водой и барботируемую сжатым воздухом. Суспензию требуемой плотности насосом перекачивают в сборник суспензии («Источники потерь магнетита на тяжелосредных установках и пути их снижения», http://ukrnii.ucoz.ua/publ/istochniki_poter_magnetita_na_tjazhelosrednykh_ustanovkakh_i_puti_ikh_snizhenija/1-1-0-17).

Наиболее близким к предложенному устройству является устройство для приготовления магнетитовой суспензии, содержащее емкость для смешения магнетита с водой и насос, соединенный с нижней частью емкости. Также устройство содержит сборник для приготовленной суспензии (см. то же).

Недостатком известного способа приготовления магнетитовой суспензии является то, что фактическая плотность разделения в обогатительных устройствах описывается гармоническим синусоидальным законом изменения с амплитудой 100-150 кг/м³, что приводит к значительным колебаниям качества продуктов.

В предлагаемом способе приготовления магнетитовой суспензии для компенсации потерь магнетита фактическая плотность разделения будет иметь амплитуду колебаний всего около 10 кг/м³, что позволит стабилизировать качественные характеристики продуктов обогащения, не допускать брака продукции.

Недостатком известных способа и устройства для приготовления магнетитовой суспензии является то, что при восполнении потерь магнетита, производящемся разовой перекачкой приготовленной свежей суспензии в зумпф питания обогатительного устройства, в результате скоротечного попадания в технологический процесс большого количества магнетита плотность суспензии в обогатительном устройстве резко повышается и превышает требуемую плотность разделения, в результате получается брак по качеству продуктов, так как повышается зольность концентрата и промпродукта. Для понижения плотности рабочей суспензии в зумпф питания обогатительного устройства подают некоторое количество воды для разбавления суспензии и понижении плотности. Через определенное время процесс восполнения потерь магнетита необходимо повторять. При таком способе восполнения потерь и подачи свежей суспензии происходят значительные колебания выхода и качества продуктов обогащения. Плотность разделения в обогатительном устройстве измеряется по косвенным измерениям плотности суспензии, получаемой на дуговых ситах отделения магнетитовой суспензии от концентрата или промпродукта.

На некоторых новых проектируемых углеобогатительных фабриках необходимо получать два товарных продукта: концентрат и промпродукт. Чтобы получить концентрат требуемой на рынке низкой зольности 5% или даже 10%, необходимо разделение рядового угля проводить на 1-ой стадии обогащения по низкой плотности 1250-1350 кг/м³, а выделение промпродукта - на 2-ой стадии обогащения по средней или высокой плотности, т.е. более 1350 кг/м³.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение устойчивости процесса обогащения угля при заданной плотности разделения, стабилизация качественных характеристик и выхода продуктов обогащения.

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности получения магнетитовой суспензии низкой и высокой плотности.

Технический результат изобретения достигается тем, что в способе приготовления магнетитовой суспензии, заключающемся в смешении воды и магнетита, подаче полученной суспензии в зумпф питания обогатительного устройства, согласно изменению, после смешения разделяют суспензию на две фракции и направляют одну часть суспензии с крупным магнетитом в первый расходный зумпф, а другую часть суспензии с крупным магнетитом и суспензию с тонким магнетитом - во второй расходный зумпф, непрерывно измеряют плотность суспензии в расходных зумпфах, подачу суспензии с крупным магнетитом и суспензии с тонким магнетитом осуществляют порциями в соответствующие зумпфы питания обогатительных устройств высокой плотности суспензии и низкой плотности суспензии до достижения заданных значений плотности суспензий.

Предпочтительно, разделение суспензии на две фракции осуществляют с помощью гидроциклона.

Предпочтительно, непрерывно определяют массу магнетита в каждой порции суспензии, поданной из расходных зумпфов в зумпфы питания обогатительных устройств, на основе измерения плотности суспензии в каждом расходном зумпфе с помощью плотномеров, установленных на соответствующих трубах расхода суспензии, и измеряют уровень суспензии в зумпфах.

На первом и втором зумпфах установлены уровнемеры, позволяющие непрерывно отслеживать изменение уровня суспензии в зумпфах.

На основании показаний плотномеров и уровнемеров определяется масса магнетита в порциях суспензий, перекачанных насосами в зумпфы питания обогатительных устройств.

Предлагаемый способ позволяет производить приготовление магнетитовой суспензии для ее использования в схемах обогащения по низкой плотности 1200-1350 кг/м³, по средней 1350-1800 кг/м³ и высокой плотности 1800-2100 кг/м³ и ее дозирование в обогатительный процесс по специальному алгоритму.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что устройство для приготовления магнетитовой суспензии, содержащее емкость для смешения магнетита с водой и насос, соединенный с нижней частью емкости, согласно изменению, снабжено гидроциклоном и двумя расходными зумпфами, первым зумпфом для суспензии с крупным магнетитом и вторым зумпфом для суспензии с тонким магнетитом, выход насоса емкости для смешения соединен с гидроциклоном, выход которого для слива соединен со вторым зумпфом, а выход для песков соединен через запорные устройства с первым и вторым зумпфами, первый и второй зумпфы в своей нижней части соединены с насосами, которые отводящими трубопроводами соединены с соответствующими зумпфами питания обогатительных устройств, на каждом отводящем трубопроводе последовательно установлены насос, плотномер и запорное устройство, и каждый отводящий трубопровод соединен на участке между плотномером и запорным устройством с соответствующим трубопроводом возврата суспензии в зумпф, также имеющим запорное устройство, на первом и втором зумпфах установлены уровнемеры.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1), где:

1 - емкость для смешения магнетита с водой;

2, 5, 7 - насосы для перекачки магнетитовой суспензии;

3 - гидроциклон;

4 - первый расходный зумпф;

6 - второй расходный зумпф;

8-21 - запорные устройства;

22, 24 - плотномеры;

23, 25 - уровнемеры.

Способ приготовления магнетитовой суспензии осуществляется следующим образом.

В емкость 1 для смешения магнетита с водой подается краном с грейфером (фиг.1) порция сухого магнетита со склада и оборотная вода - ОВ. Насос 2 некоторое время перемешивает суспензию при открытых запорных устройствах 8 и 10, при этом запорные устройства 9 и 11 закрыты. Магнетитовая суспензия подается насосом 2 для гидравлической классификации в гидроциклон 3 диаметром 250 мм или 150 мм. В гидроциклоне 3 происходит классификация магнетита по крупности зерен: в слив попадают в основном зерна крупностью менее 45 мкм, а в пески попадают зерна крупнее 45 мкм. Большую часть суспензии с крупным магнетитом направляют в первый расходный зумпф 4 для восполнения суспензии высокой плотности. Меньшую часть суспензии с крупным магнетитом и суспензию с тонким магнетитом направляют во второй расходный зумпф 6, тем самым увеличивая содержание тонких зерен магнетита в суспензии низкой плотности. В зумпфы 4, 6 готовой суспензии добавляется вода для создания суспензии определенной консистенции.

Далее приготовленная магнетитовая суспензия с тонким магнетитом порциями перекачивается насосом 7 в обогатительный процесс, в зумпф питания обогатительного устройства (на чертеже не показан), где выделяют концентрат при низкой плотности суспензии. А приготовленная суспензия с крупным магнетитом перекачивается насосом 5 в зумпф питания обогатительного устройства (на чертеже не показан), где выделяют промпродукт при высокой плотности суспензии.

В процессе обогащения угля часть магнетита уходит с продуктами обогащения из процесса, что составляет потери магнетита.

Устройство для приготовлении магнетитовой суспензии включает в себя емкость 1 для смешения магнетита с водой, первый расходный зумпф 4 для суспензии с крупным магнетитом, второй расходный зумпф 6 для суспензии с тонким магнетитом, гидроциклон 3 для классификации магнетита, насосы 2, 5, 7 для перекачки магнетитовой суспензии, управляемые электрические запорные устройства 8-21, уровнемеры 23, 25 для измерения текущего уровня суспензии в расходных зумпфах 4, 6, плотномеры 22, 24 для измерения плотности перекачиваемой суспензии.

Выход насоса 2 емкости 1 для смешения магнетита с водой соединен с гидроциклоном 3, выход которого (фиг.1) для слива соединен со вторым расходным зумпфом 6, а выход для песков соединен через запорные устройства 13, 14 с первым и вторым расходными зумпфами 4, 6. Первый и второй зумпфы 4, 6 в своей нижней части соединены с соответствующими отводящими трубопроводами (фиг.1), соединенными с зумпфами питания соответствующих обогатительных устройств (на чертеже не показаны), на каждом отводящем трубопроводе (фиг.1) последовательно установлены насос 5, 7, плотномер 22, 24 и запорное устройство 17, 21, и каждый отводящий трубопровод (фиг.1) соединен на участке между плотномером 22, 24 и запорным устройством 17, 21 с соответстующим трубопроводом (фиг.1) возврата суспензии в зумпф, также имеющим запорное устройство 16, 20, на первом и втором расходных зумпфах 4, 6 установлены уровнемеры 23, 25.

Запорные устройства 9, 15 и 19 служат для возможности пуска насосов 2, 5, 7 после внезапной остановки, например, отключения электроэнергии, когда происходит осаждение магнетита и отводящие трубопроводы зумпфов могут забиться магнетитом. В этом случае запорные устройства 9, 15, 19 и 10, 16, 20 открываются, запорные устройства 8, 14, 18 и 11, 17, 21 закрываются, и суспензия насосами 2, 5, 7 подается по малому кругу, размывая осевший магнетит. Когда осевший магнетит размыт, запорные устройства 9, 15, 19 закрываются и открываются запорные устройства 8, 14, 18, и суспензия начинает циркулировать, не позволяя магнетиту осесть. Такая система циркуляции суспензии применяется при исключении из схемы малоэффективного барботажа.

Когда необходимо пополнить уровень суспензии в первом зумпфе 4 или втором зумпфе 6, открывается запорное устройство 11, а запорное устройство 10 закрывается, суспензия подается насосом 2 в гидроциклон 3 диаметром 250 мм или 150 мм на гидравлическую классификацию магнетита по крупности. Слив гидроциклона 3 с зернами магнетита крупностью 45 мкм поступает во второй зумпф 6 для тонкого магнетита, в который также подается часть песков гидроциклона 3 приоткрытием запорного устройства 13. Основная часть песков гидроциклона 3 с зернами магнетита в основном крупностью более 45 мкм поступает в первый зумпф 4 для крупного магнетита.

После опустошения емкости 1 для смешения магнетита с водой, система готова начать приготовление новой порции суспензии.

Насосы 5 и 7 первого и второго зумпфов 4, 6 работают постоянно, не позволяя магнетиту осесть, пока в емкости 1, и первом, и втором зумпфах 4, 6 имеется достаточное количество суспензии - выше нижнего уровня (н.у.) (фиг.1). При опустошении одного из зумпфов 4 или 6 цикл повторяется.

Для подачи суспензии в зумпфы питания обогатительных устройств (на чертеже не показаны) расход суспензии из первого зумпфа 4 для крупного магнетита и из второго зумпфа 6 для тонкого магнетита происходит автоматически периодическим открытием запорных устройств 17, 21 и закрытием запорных устройств 16, 20. Открытие запорных устройств 17, 21 производится управляющим контроллером или оператором.

Критерием открытия запорных устройств 17, 21 является уменьшение плотности суспензии в технологическом процессе на 10 кг/м³, то есть на величину чувствительности плотномеров 22, 24, контролирующих плотность суспензии, перекачиваемой в зумпфы питания обогатительных устройств (на чертеже не показаны).

Запорные устройства 17 и 21 открываются на такой период времени, за который компенсируются текущие потери магнетита. Когда показания плотномеров, установленных в точках контроля плотности суспензии в обогатительных устройствах (на чертеже не показаны), возвращаются к заданной величине плотности суспензии, запорные устройства 17 и 21 закрываются, а запорные устройства 16 и 20 открываются. Цикл повторяется до опустошения зумпфов 4, 6 или емкости 1 до нижнего уровня (фиг.1). После чего производится их очередное наполнение.

Измерение плотности в зумпфах 4, 6 осуществляется с помощью плотномеров 22, 24, установленных в отводящих трубопроводах (фиг.1). Также на зумпфах 4, 6 осуществляется непрерывный контроль уровня суспензии уровнемерами 23 и 25, по показаниям которых контроллером контролируется масса магнетита, поданная в процесс для компенсации его технологических потерь с продуктами обогащения.

Таким образом, устройство позволяет непрерывно контролировать расход магнетита со склада, что значительно эффективнее существующей традиционной методики, когда расход магнетита определяется маркшейдерским замером штабеля магнетита на складе, обычно производимым один раз в месяц.

Группа изобретений относится к области обогащения угля и других полезных ископаемых, когда необходимо применение тяжелой среды (магнетитовой суспензии) различной плотности. Способ приготовления магнетитовой суспензии заключается в смешении воды и магнетита, подаче полученной суспензии в зумпф питания обогатительного устройства. После смешения разделяют суспензию на две фракции и направляют одну часть суспензии с крупным магнетитом в первый расходный зумпф, а другую часть суспензии с крупным магнетитом и суспензию с тонким магнетитом - во второй расходный зумпф. Непрерывно измеряют плотность суспензии в расходных зумпфах. Подачу суспензии с крупным магнетитом и суспензии с тонким магнетитом осуществляют порциями в соответствующие зумпфы питания обогатительных устройств высокой плотности суспензии и низкой плотности суспензии до достижения заданных значений плотности суспензий. Способ осуществляют с помощью устройства для приготовления магнетитовой суспензии, содержащего емкость для смешения магнетита с водой и насос, соединенный с нижней частью емкости. Устройство снабжено гидроциклоном и двумя расходными зумпфами, первым зумпфом для суспензии с крупным магнетитом и вторым зумпфом для суспензии с тонким магнетитом. Выход насоса емкости для смешения соединен с гидроциклоном, выход которого для слива соединен со вторым зумпфом. Выход для песков соединен через запорные устройства с первым и вторым зумпфами, первый и второй зумпфы в своей нижней части соединены с насосами, которые отводящими трубопроводами соединены с соответствующими зумпфами питания обогатительных устройств. Технический результат - повышение эффективности получения магнетитовой суспензии низкой и высокой плотности. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ приготовления магнетитовой суспензии, заключающийся в смешении воды и магнетита, подаче полученной суспензии в зумпф питания обогатительного устройства, отличающийся тем, что после смешения разделяют суспензию на две фракции и направляют одну часть суспензии с крупным магнетитом в первый расходный зумпф, а другую часть суспензии с крупным магнетитом и суспензию с тонким магнетитом - во второй расходный зумпф, непрерывно измеряют плотность суспензии в расходных зумпфах, подачу суспензии с крупным магнетитом и суспензии с тонким магнетитом осуществляют порциями в соответствующие зумпфы питания обогатительных устройств высокой плотности суспензии и низкой плотности суспензии до достижения заданных значений плотности суспензий.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что разделение суспензии на две фракции осуществляют с помощью гидроциклона.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что непрерывно определяют массу магнетита в каждой порции суспензии, поданной из расходных зумпфов в зумпфы питания обогатительных устройств, на основе измерения плотности суспензии в каждом расходном зумпфе с помощью плотномеров, установленных на соответствующих трубах расхода суспензии, и измеряют уровень суспензии в зумпфах.

4. Устройство для приготовления магнетитовой суспензии, содержащее емкость для смешения магнетита с водой и насос, соединенный с нижней частью емкости, отличающееся тем, что оно снабжено гидроциклоном и двумя расходными зумпфами, первым зумпфом для суспензии с крупным магнетитом и вторым зумпфом для суспензии с тонким магнетитом, выход насоса емкости для смешения соединен с гидроциклоном, выход которого для слива соединен со вторым зумпфом, а выход для песков соединен через запорные устройства с первым и вторым зумпфами, первый и второй зумпфы в своей нижней части соединены с насосами, которые отводящими трубопроводами соединены с соответствующими зумпфами питания обогатительных устройств.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что на каждом отводящем трубопроводе последовательно с насосом установлены плотномер и запорное устройство, и каждый отводящий трубопровод соединен на участке между плотномером и запорным устройством с соответствующим трубопроводом возврата суспензии в зумпф, также имеющим запорное устройство, на первом и втором зумпфах установлены уровнемеры.