СПОСОБ КЛАССИФИКАЦИИ УГОЛЬНОГО ШЛАМА Российский патент 2025 года по МПК B03B7/00 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано при переработке антрацитов, каменного или бурого угля [B03B 7/00, B03B 9/00, B03B 9/06, B03B 5/18].

Из уровня техники известен ГРАВИТАЦИОННЫЙ СПОСОБ ВЫВЕДЕНИЯ ВЫСОКОЗОЛЬНЫХ ИЛОВ ИЗ ВОДНО-ШЛАМОВОЙ СХЕМЫ УГЛЕОБОГАЩЕНИЯ [RU 2407594 C1, 29.06.2009], техническим результатом которого является предотвращение накопления шлама в системе и снижение оборотных расходов, повышение эффективности удаления шламовых продуктов, заключающееся в снижении взаимного засорения продуктов при одновременном снижении количества шламовой воды в обороте и количества оборудования, что позволит снизить удельные материальные затраты и затраты энергии. Гравитационный способ выведения высокозольных илов из водно-шламовой схемы углеобогащения включает сухую классификацию по крупности на грохоте, смачивание угля водой с одновременным принудительным перемешиванием, мокрую классификацию на грохоте без добавления воды с выделением надрешетного продукта и подрешетного продукта с размером частиц 1-0 мм, обезвоживание продукта на ленточном вакуум-фильтре, возврат чистой воды в оборот и направление высокозольного шлама в отвал, принудительное перемешивание ведут в количестве, выбранном из соотношения (30-40):1, при этом после мокрой классификации на грохоте и перед обезвоживанием подрешетный продукт направляют на сгущение в гидроциклон, которое ведут до удаления шлама с содержанием твердого сгущенного вещества не менее 35%, и слив, который направляют на сгущение в пластинчатый сгуститель, сгущенный продукт которого обезвоживают на ленточном вакуум-фильтре с получением фильтрата, который направляют совместно с пластинчатым сгустителем сгущается в шламовом бассейне, сливается. Последний направляется на сгущение в гравитационный ступенчатый сгуститель с получением на выходе шлама с содержанием твердого вещества не менее 65% в сгущенном виде и зольностью 58-62%.

Недостатком аналога является низкая эффективность и производительность классификации угольного шлама, обусловленная особенностями схемы обогащения угольного шлама, в которой применяется гидроциклон.

Также известно УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ УГОЛЬНОГО ШЛАМА [RU 80128 U1, опубл. 27.01.2009], отличающееся тем, что оно содержит фильтрующую центрифугу, ротор которой образован колосниками трапециевидного сечения, гидроклассификатор, сгуститель и гидроциклон, последовательно установленные перед фильтрующей центрифугой, при этом ширина щели между колосниками в два раза больше размера граничного зерна разделения шлама. Технический результат, получаемый при реализации технического решения, описанного в аналоге, состоит в уменьшении отходов, получаемых при сжигании обогащенного с использованием разработанного устройства угольного шлама. Способ, реализуемый с помощью заявленного в аналоге технического решения, заключается в том, что предварительно определяют зольность каждой предварительно выделенной по крупности фракции угольного шлама, по полученным данным строят зависимость зольности от крупности фракции, выделяют высокозольные фракции, которые затем удаляют с использованием фильтрующей центрифуги, проводят гидроклассификацию суспензии угольного шлама с выделением в качестве второго целевого продукта легкой фракции угольного шлама, сгущают полученную суспензию легкой фракции с последующим отделением высокозольных фракций. Преимущественно после обогащения низкозольные фракции шлама, по меньше мере, частично обезвоживают.

Приведенные в аналоге исследования указывают возможность получения кондиционного концентрата с зольностью 9,5-10,5% из шламов класса 0-0,5 мм в объеме 60-70%. Недостатком аналога является невысокая степень разделения и обогащения угольного шлама.

Наиболее близким по технической сущности является СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ УГОЛЬНЫХ ШЛАМОВ [RU 2297284 C2, 20.04.2007], включающий пульпирование исходного сырья с последующим отделением зернистой угольной части от породной составляющей гидроклассификацией в вертикальном гидроклассификаторе гравитационного типа, в котором отделение зернистой угольной части от породной составляющей осуществляется за счет разницы в крупности зерен и по плотности среды в восходящем потоке воды, выносящем взвешенную породную часть, и улавливание породной составляющей в сгустителе, отличающийся тем, что породную составляющую улавливают в сгустителе с помощью полифункционального материала, выполняющего роль фильтрующего, коагулирующего, флокулирующего, сорбирующего, дренажного и водоотталкивающего слоев, который после сгущения подвергают регенерации с высвобождением породной части, причем прошедшую через дренажный слой воду возвращают на отмывку угля в гидроклассификатор, завершая оборотный цикл, а обогащенную зернистую угольную часть, полученную на гидроклассификаторе, подвергают обезвоживанию на центрифуге с отделением фугата в бак-хранилище оборотной воды и выделением угольного концентрата, смешиваемого со связующим в смесителе и направляемого на гранулирование с последующей сушкой. Техническим результатом аналога является повышение эффективности извлечения горючей массы в концентрат из угольного шлама.

Основной техническое проблемой прототипа является низкая эффективность классификации угольного шлама из-за конструктивных особенностей гидроциклона, вызывающих засорение угольного концентрата крупными породными частицами угольного концентрата и потери крупных низкозольных частиц угля с отходами, а также необходимость использования полифункционального материала, безвозвратно теряемого в процессе обогащения. Кроме того, гидроциклонам характерен ряд недостатков, снижающих их надежность и вызывающих значительную себестоимость получаемого конечного продукта, а именно быстрая закупорка отводящих штуцеров при высокой плотности (тягучести) пульпы и невысокая степень разделения и обогащения угольного шлама.

Эффективность работы гидроциклона зависит от многих факторов. К основным из них относятся: диаметры корпуса, питающего, сливного и разгрузочного патрубков, угол наклона образующей конической части, давление на входе, концентрация и размер частиц твердой фазы в исходном продукте, разность плотностей твердой и жидкой фаз, что в конечном итоге снижает возможности эксплуатации и технологичность.

Задача изобретения состоит в устранении недостатков аналогов и прототипа.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности обогащения угольного шлама и технологичности схемы обогащения угольного шлама.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ классификации угольного шлама, характеризующийся тем, что шламовую пульпу, полученную при классификации рядового угля, сгущают, классифицируют и обезвоживают в мультидечном грохоте с получением надрешетного и подрешетного продуктов, из которых выделяют угольный концентрат.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ классификации угольного шлама, характеризующийся тем, что шламовую пульпу, полученную при классификации рядового угля, подвергают классификации в гидроциклоне, отделяя пески и слив, из песков и слива выделяют угольный концентрат, при этом для выделения угольного концентрата из слива его сгущают, классифицируют и обезвоживают в мультидечном грохоте с получением надрешетного и подрешетного продуктов, из которых выделяют угольный концентрат.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ классификации угольного шлама, характеризующийся тем, что шламовую пульпу, полученную при классификации рядового угля, классифицируют в гидроциклоне, сливы из гидроциклона классифицируют на надрешетный и подрешетный продукты, подрешетный продукт перед его сгущением в сгустителе сгущают, классифицируют и обезвоживают в мультидечном грохоте.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ классификации угольного шлама, характеризующийся тем, что шламовую пульпу, полученную при классификации рядового угля, сгущают, классифицируют и обезвоживают в мультидечном грохоте с получением надрешетного и подрешетного продуктов, из которых выделяют угольный концентрат, при этом для обогащения угольного концентрата подрешетный продукт повторно сгущают, классифицируют и обезвоживают в мультидечном грохоте.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ классификации угольного шлама, характеризующийся тем, что шламовую пульпу, полученную при классификации рядового угля, сгущают, классифицируют и обезвоживают в мультидечном грохоте с получением надрешетного и подрешетного продуктов, из которых выделяют угольный концентрат, при этом подрешетный продукт для обогащения угольного концентрата повторно сгущают, классифицируют и обезвоживают в мультидечном грохоте.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ классификации угольного шлама, характеризующийся тем, что шламовую пульпу, полученную при классификации рядового угля, подвергают классификации в гидроциклоне, отделяя пески и слив, из песков и слива выделяют угольный концентрат, при этом для выделения угольного концентрата из слива его сгущают, классифицируют и обезвоживают в мультидечном грохоте с получением надрешетного и подрешетного продуктов, а для обогащения угольного концентрата подрешетный продукт повторно сгущают, классифицируют и обезвоживают в мультидечном грохоте.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ классификации угольного шлама, характеризующийся тем, что шламовую пульпу, полученную при классификации рядового угля, сгущают, классифицируют и обезвоживают в мультидечном грохоте с получением надрешетного и подрешетного продуктов, подрешетный продукт для обогащения угольного концентрата подрешетный продукт сгущают, классифицируют и обезвоживают в мультидечном грохоте с получением надрешетного и подрешетного продуктов, а для обогащения угольного концентрата подрешетный продукт перед направлением его на сгущение в сгуститель в третий раз сгущают, классифицируют и обезвоживают в мультидечном грохоте.

В частности, классификацию рядового угля осуществляют мокрым способом.

В частности, перед классификацией рядовой уголь подвергают дроблению.

В частности, перед дроблением рядовой уголь подвергают предварительной классификации.

В частности, шламовую пульпу подают из накопителя шламовой пульпы или по трубопроводам (желобам) напрямую после предыдущего этапа обогащения.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана водно-шламовая схема сгущения, обезвоживания и классификации угольного шлама в мультидечном грохоте, полученного после мокрой классификации рядового угля.

На фиг.2 показана водно-шламовая схема сгущения, обезвоживания и классификации угольного шлама, полученного после классификации в гидроциклоне.

На фиг.3 показана водно-шламовая схема сгущения, обезвоживания и классификации угольного шлама, полученного после сгущения, обезвоживания и классификации угольного шлама в мультидечном грохоте.

На фиг.4 показана водно-шламовая схема сгущения, обезвоживания и классификации угольного шлама, полученного после классификации в гидроциклоне.

На фиг.5 показана водно-шламовая схема сгущения, обезвоживания и классификации угольного шлама, полученного после сгущения, обезвоживания и классификации угольного шлама в мультидечном грохоте.

На фиг.6 показана водно-шламовая схема сгущения, обезвоживания и классификации угольного шлама, полученного после двойного сгущения, обезвоживания и классификации угольного шлама в мультидечных грохотах.

На фиг.7 показана водно-шламовая схема сгущения, обезвоживания и классификации угольного шлама, полученного после тройного сгущения, обезвоживания и классификации угольного шлама в мультидечных грохотах.

Осуществление изобретения

Сущностью изобретения является то, что шлам антрацита, каменного или бурого угля в виде пульпы, полученной при классификации рядового угля, сгущают, классифицируют и обезвоживают в мультидечных грохотах.

Подачу шламовой пульпы осуществляют с помощью насосного аппарата из зумпфа (емкости, накопителя) либо по самотёчным трубопроводам (желобам) с оборудования предыдущего этапа классификации или обогащения угля на обогатительной фабрике.

Шлам – совокупность зёрен, переходящих во взвешенное состояние с потоками технологической воды, поступающей в процессы водно-шламовой схемы.

Пульпа – механическая смесь воды и угля.

Водно-шламовая схема – технологическая схема переработки мелких зёрен угля, поступающих в процессы с технологической водой и регенерации воды для вторичного обогащения.

Зумпф (накопитель) – накопитель шламовой пульпы для накопления ее перед последующей обработкой.

Мультидечные грохоты – это высокочастотные низкоамплитудные грохоты для тонкого грохочения, особенностями которых являются вибрационный привод, полиуретановые сита с высоким коэффициентом живого сечения и рациональное использование рабочей поверхности сит за счет оптимального распределения питания, что обеспечивает высокую технологическую эффективность.

Грохот при сравнительно малой занимаемой площади сочетает в себе высокую производительность и эффективность процесса классификации. Деки установлены на одной раме параллельно друг другу и имеют независимую подачу питания. На каждой деке устанавливаются ситовые панели. Между ситовыми панелями может быть установлен репульпирующий гуммированный желоб, в котором надрешетный продукт распульповывается направленными в жёлоб брызгалами. Грохот предназначен для получения надрешетного и подрешетного продуктов.

Для сгущения, обезвоживания и классификации шламовую пульпу со шламом классом, например, до 3,0 мм по зерну различной крупности из накопителя шламовой пульпы или по трубопроводам (желобам) напрямую подают в мультидечный грохот (см. фиг.1).

Шламовая пульпа в накопитель поступает после этапа мокрой классификации рядового угля. Перед мокрой классификацией рядовой уголь может быть подвержен дроблению. Перед дроблением рядовой уголь может быть подвержен предварительной классификации.

С помощью мультидечного грохота осуществляют классификацию угольного шлама на надрешетный продукт со шламом классом, например, 0,5-3,0 мм и подрешетный продукт со шламом классом, например, 0-0,5 мм.

Надрешетный продукт подают на дополнительное обезвоживание и/или обогащение. При дополнительном обезвоживании отделяют твердую (надрешетный продукт) и жидкую (подрешетный продукт) составляющие.

При дополнительном обогащении из пульпы отделяют угольный концентрат и отходы и отправляют раздельно на повторное обезвоживание, в ходе которого обогащают угольный концентрат.

Жидкую составляющую пульпы используют для поддержания устойчивости системы регенерации оборотной воды, то есть используют повторно для обеспечения основных процессов обогащения угля.

Подрешетный продукт со шламом классом 0-0,5 мм подают на этапы сгущения, и/или обогащения, и/или классификации. На этапе сгущения отделяют слив и осадок. На этапе обогащения отделяют концентрат и отходы. На этапе классификации отделяют пески и слив. Пески отправляют на обезвоживание, а слив направляют на обогащение и/или сгущение.

В другом из вариантов реализации для сгущения, обезвоживания и классификации шламовую пульпу со шламом классом, например, до 0,5 мм по зерну различной крупности, полученную после классификации в гидроциклоне (см. фиг.2) или подрешетный продукт сгущения, обезвоживания и классификации в мультидечном грохоте фракции классом 0-3,0 мм (см. фиг.4) подают в мультидечный грохот.

Шламовая пульпа в гидроциклон поступает из накопителя шламовой пульпы после этапа мокрой классификации рядового угля или после сгущения, обезвоживания и классификации в мультидечном грохоте или по трубопроводам (желобам) напрямую. Перед сухой или мокрой классификацией рядовой уголь может быть подвержен дроблению.

Из мультидечного грохота концентрат (надрешетный продукт) направляют на склад, а жидкую составляющую (подрешетный продукт) используют для поддержания устойчивости системы регенерации оборотной воды, то есть используют повторно для обеспечения основных процессов обогащения угля.

В третьем из вариантов реализации для сгущения, обезвоживания и классификации шламовую пульпу, полученную после классификации в гидроциклоне (см. фиг.3) или после сгущения, обезвоживания и классификации в мультидечном грохоте (см. фиг.5) со шламом классом, например, до 3,0 мм по зерну различной крупности для выделения крупных зерен перед сгущением в сгустителе, в радиальном или пластинчатом, классифицируют сначала на надрешетный и подрешетный продукты, из которых подрешетный направляют для сгущения, обезвоживания и классификации в мультидечный грохот.

Сгуститель представляет собой аппарат (сооружение) для сгущения шламов и осветления шламовых вод.

Из мультидечного грохота надрешетный продукт в виде концентрата подают на склад, а подрешетный продукт передают на сгущение в упомянутый выше сгуститель для разделения слива и осадка.

Описанные схемы сгущения, обезвоживания и классификации шламовой пульпы в мультидечных грохотах могут быть реализованы в технологической схеме обогащения угля по отдельности (см. фиг.1, 2, 3), так и в различных сочетаниях, например, первая и вторая (см. фиг.4), первая и третья (см. фиг.5), вторая и третья (см. фиг.6), а также все вместе, то есть первая, вторая и третья (см. фиг.7).

В 2024 году для оценки эффективности классификации (сгущения, обезвоживания и классификация) шлама были проведены испытания на действующей углеобогатительной фабрике в Кузбассе. Испытания проводились с классификацией по зерну различной крупности на одинаковом по качеству и объему исходном сырье (угольная пульпа, полученная после мокрой классификации), испытания показали, что эффективность существующих технологических схем с использованием классифицирующих гидроциклонов составила 85%, а эффективность применения мультидечных грохотов в различных описанных вариантах реализации составила от 90 до 98,5%, что подтверждает возможность достижения заявленного технического результата.

Заявленное изобретение обладает высокой технологичность за счет применения в технологии обогащения угля однотипных мультидечных грохотов, количество дек в каждом из которых, в зависимости от выхода угольного шлама из рядового угля, может варьироваться, так же как и количество мультидечных грохотов в общей схеме обогащения угля.

Предложенная группа изобретений относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использована при переработке антрацитов, каменного или бурого угля. Способ классификации угольного шлама включает классификацию рядового угля с получением шламовой пульпы, направляемой на сгущение, классификацию, обезвоживание и выделением угольного концентрата. Классификацию полученной шламовой пульпы осуществляют на мультидечном грохоте с получением надрешетного продукта со шламом класса 0,5-3,0 мм и подрешетного продукта со шламом класса 0-0,5 мм. Надрешетный продукт подают на дополнительное обезвоживание и/или обогащение, а подрешетный продукт со шламом класса 0-0,5 мм подают на этапы сгущения, и/или обогащения, и/или классификацию. По другому варианту осуществления способа подрешетный продукт со шламом класса 0-0,5 мм подают на повторную классификацию в мультидечный грохот с получением надрешетного и подрешетного продуктов. По еще одному варианту подрешетный продукт перед направлением его на сгущение в сгуститель в третий раз классифицируют в мультидечном грохоте с получением надрешетного и подрешетного продуктов. По четвертому варианту способ классификации угольного шлама включает классификацию рядового угля с получением шламовой пульпы, классификацию шламовой пульпы в гидроциклоне с отделением слива и песков. Слив из гидроциклона классифицируют на надрешетный и подрешетный продукты. Подрешетный продукт перед его сгущением в сгустителе направляют на классификацию в мультидечном грохоте с получением надрешетного и подрешетного продуктов. По пятому варианту пески направляют на обезвоживание и/или обогащение, а для выделения угольного концентрата из слива осуществляют классификацию в мультидечном грохоте с получением надрешетного и подрешетного продуктов, при этом подрешетный продукт направляют на повторную классификацию в мультидечном грохоте с получением надрешетного и подрешетного продуктов. Технический результат - повышение эффективности классификации угольного шлама и технологичности схемы обогащения угольного шлама. 5 н.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ классификации угольного шлама, включающий классификацию рядового угля с получением шламовой пульпы, направляемой на сгущение, классификацию, обезвоживание и выделение угольного концентрата, отличающийся тем, что классификацию полученной шламовой пульпы осуществляют на мультидечном грохоте с получением надрешетного продукта со шламом класса 0,5-3,0 мм и подрешетного продукта со шламом класса 0-0,5 мм, при этом надрешетный продукт подают на дополнительное обезвоживание и/или обогащение, а подрешетный продукт со шламом класса 0-0,5 мм подают на этапы сгущения, и/или обогащения, и/или классификации.

2. Способ классификации угольного шлама, включающий классификацию рядового угля с получением шламовой пульпы, классификацию шламовой пульпы в гидроциклоне с отделением слива и песков, отличающийся тем, что слив из гидроциклона классифицируют на надрешетный и подрешетный продукты, при этом подрешетный продукт перед его сгущением в сгустителе направляют на классификацию в мультидечном грохоте с получением надрешетного и подрешетного продуктов.

3. Способ классификации угольного шлама, включающий классификацию рядового угля с получением шламовой пульпы, направляемой на сгущение, классификацию, обезвоживание и выделением угольного концентрата, отличающийся тем, что классификацию полученной шламовой пульпы осуществляют на мультидечном грохоте с получением надрешетного продукта со шламом класса 0,5-3,0 мм и подрешетного продукта со шламом класса 0-0,5 мм, при этом надрешетный продукт подают на обезвоживание и/или обогащение, а подрешетный продукт со шламом класса 0-0,5 мм подают на повторную классификацию в мультидечный грохот с получением надрешетного и подрешетного продуктов.

4. Способ классификации угольного шлама, включающий классификацию рядового угля с получением шламовой пульпы, классификацию шламовой пульпы в гидроциклоне с отделением слива и песков, из которых выделяют угольный концентрат, отличающийся тем, что пески направляют на обезвоживание и/или обогащение, а для выделения угольного концентрата из слива осуществляют классификацию в мультидечном грохоте с получением надрешетного и подрешетного продуктов, при этом подрешетный продукт направляют на повторную классификацию в мультидечном грохоте с получением надрешетного и подрешетного продуктов.

5. Способ классификации угольного шлама, включающий классификацию рядового угля с получением шламовой пульпы, направляемой на сгущение, классификацию, обезвоживание и выделением угольного концентрата, отличающийся тем, что классификацию шламовой пульпы осуществляют на мультидечном грохоте с получением надрешетного продукта со шламом класса 0,5-3,0 мм и подрешетного продукта со шламом класса 0-0,5 мм, при этом надрешетный продукт подают на дополнительное обезвоживание и/или обогащение, а подрешетный продукт со шламом класса 0-0,5 мм подают на повторную классификацию в мультидечном грохоте с получением надрешетного и подрешетного продуктов, причем подрешетный продукт перед направлением его на сгущение в сгуститель в третий раз классифицируют в мультидечном грохоте с получением надрешетного и подрешетного продуктов.