ПОСТРОЕНИЕ КРИВЫХ ОБОГАТИМОСТИ



 

Цель работы: Освоение методики проведения фракционного анализа пробы угля, расчета и оформления его результатов. Построение графических зависимостей результатов фракционного анализа и определения по ним теоретически возможных качественно-количественных показателей процесса гравитационного обогащения угля.

Аппаратура, оборудование и материалы:Технические весы; набор гирь; бачок с сетчатым дном; сетчатый черпак; ёмкости для растворов хлористого цинка ZnCl2; уголь крупностью 6-13 мм; растворы ZnCl2 плотностью 1300, 1400, 1500, 1600, 1800 кг/м3.

 

Общие сведения

Фракционным анализом называется операция разделения пробы угля на фракции различной плотности. Плотность горючей массы угля находится в прямой зависимости от степени метаморфизма. С увеличением содержания в угле минеральных примесей его плотность и зольность повышаются. Если уголь разделить по плотности, полученные фракции будут отличаться по качеству.Суть метода фракционного анализа заключается в расслоении пробы угля или антрацита по фракциям различной плотности, анализе этих фракций и определении результатов фракционного анализа.Фракционный анализ выполняется для определения теоретически возможных качественно - количественных показателей гравитационного обогащения и категории обогатимости угля. Результаты фракционного анализа используются при проектировании и эксплуатации углеобогатительных фабрик.Для проведения расслоения применяют тяжелые жидкости плотностью 1300, 1400, 1500, 1600, 1800 кг/м3. В качестве тяжелой жидкости может быть использован водный раствор хлористого цинка ZnCl2. В результате получаем диапазоны плотностей сыпучего материала: - 1300, 1300 – 1400, 1400 – 1500, 1500 – 1600, 1600 – 1800 и + 1800 кг/м3. Растворы нужной плотности получают смешением тяжёлой жидкости и разбавителя (воды). Объём разбавителя определяют по формуле:

 

                        (4.1 )

где Vp- объём разбавителя, м3;

Vтж - объём тяжёлой жидкости, м3;

δр - плотность разбавителя, кг/м3;

δтж - плотность тяжёлой жидкости, кг/м3;

δ – необходимая плотность раствора, кг/м3.

Расслоение, как правило, проводят, начиная с жидкости наименьшей плотности. Схема проведения фракционного анализа представлена на рис. 4.1.

 

 

 


Перед каждой операцией расслоения производят проверку плотности среды денсиметром (ареометром). Пробу угля насыпают в бак с жидкостью плотностью 1300 кг/м3. Содержимое бачка тщательно перемешивают мешалкой и дают отстояться в течение 2-3 мин. Всплывшую фракцию первого бака плотностью -1300 кг/м3 тщательно снимают сетчатым черпаком, промывают холодной и горячей водой и переносят на противень для подсушивания. Утонувшая часть пробы (фракция +1300 кг/м3) после стока жидкости вместе с баком (с сетчатым дном) переносят в следующий бак с тяжёлой жидкостью 1400 кг/м3 и повторяют операции. Просушивают фракции в сушильном шкафу при температуре 50 оС до воздушно-сухого состояния. После обработки пробу подвергают химическому анализу на содержание золы, и, если необходимо, на содержание серы. Результаты фракционного анализа заносятся в специальную таблицу. По полученным результатам невозможно определить выход продуктов обогащения любой заданной зольности. Для этого используют кривые обогатимости - графическое изображение результатов фракционного анализа.

 

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Отобрать пробу угля массой 0,5 кг.

2. Загрузить пробу в бачок с сетчатым дном

3. Бачок с пробой опустить в ёмкость с раствором плотностью 1300 кг/м3.

4. Пробу перемешать сетчатым черпаком.

5. Сетчатым черпаком удалить из бачка всплывшую фракцию (-1300 кг/м3).

6. Тщательно промыть всплывшую фракцию водой для удаления остатков раствора хлористого цинка.

7. Всплывшие фракции высушить и взвесить.

8. Бачок с утонувшей фракцией (более 1300 кг/м3) вынуть из ёмкости с раствором плотностью 1300 кг/м3.

9. Дать стечь раствору хлористого цинка.

10. Бачок с сетчатым дном и материалом опустить в ёмкость с раствором плотностью 1400 кг/м3.

11. Операции по расслоению пробы угля в растворах плотностью 1400, 1500, 1600 и 1800 кг/м3 осуществлять в той же последовательности, что и в растворе плотностью 1300 кг/м3 (п.п. 4-10).

12. После окончания расслаивания пробы в растворе плотностью 1800 кг/м3 утонувшую фракцию также промыть водой, высушить и взвесить.

13. Результаты расслаивания занести в таблицу 4.1.

 

 

Таблица 4.1 - Результаты фракционного анализа угля

 

Плотность

фракций,

кг/м3

γкл, %

Аd,%

Сумарные выходы фракций

всплывших

утонувших

γкл, % Аd,% γкл, % Аd,%
1 2 3 4 5 6 7
-1300 γ1 Аd1 γ<1300 Аd <1300 100,0 Аdср
1300-1400 γ2 Аd2 γ<1400 Аd <1400 γ>1300 Аd >1300
1400-1500 γ3 Аd3 γ<1500 Аd <1500 γ>1400 Аd >1400
1500-1600 γ4 Аd4 γ<1600 Аd <1600 γ>1500 Аd >1500
1600-1800 γ5 Аd5 γ<1800 Аd <1800 γ>1600 Аd >1600
+1800 γ6 Аd6 100,0 Аdср γ>1800 Аd >1800
Всего: 100,0 Аdср - - - -

 

14. Определить зольности фракций, провести расчет выходов и зольности всплывших и утонувших фракций.

15. По данным таблицы 2.1 построить кривые обогатимости: λ - зольности элементарных фракций; ß - зольности концентрата; θ - зольности отходов; δ - плотности (рис. 4.2).

16. По кривым обогатимости определить заданные технологические показатели и составить теоретический баланс продуктов гравитационного обогащения.

 

 

 


Таблица 4.2 - Теоретический баланс продуктов обогащения

Продукт γ, % А, %
Концентрат γк-т Аdк-т
Промпродукт γпп Аdпп
Отходы γотх Аdотх
Всего: 100,0 Аdср

 

Порядок расчетаВыход фракций различной плотности определяется отношением массы материала соответствующей фракции к массе всей пробы, подвергаемой фракционному анализу:

                , %                                (4.2)

 

Полученные значения заносятся в таблицу 4.1 (графа 2). Сумма выходов всех фракций должна быть равна 100%. Показатели зольности  для каждой плотности определяют по результатам химического анализа материала соответствующей плотности. Результаты анализа заносятся в графу 3. Значения средней зольности всей пробы  определяют по формуле:

,                                   (4.3)

 

Графа 4 заполняется последовательным суммированием сверху вниз выходов элементарных фракций по данным графы 2:

 

γ<1300 = γ1,   γ<1400 = γ1 + γ2, γ<1500 = γ1 + γ2 + γ3,                                        (4.4, 4.5, 4.6)

γ<1600 = γ1 + γ2 + γ3 + γ4, γ<1800 = γ1 + γ2 + γ3 + γ4 + γ5,              (4.7, 4.8)

 

Графа 5 заполняется данными расчетной средней зольности всплывших фракций сверху вниз (по данным граф 2 и 3)

,            (4.9, 4.10)

    (4.11, 4.12)

                                (4.13)

Графа 6 заполняется последовательным суммированием снизу вверх выходов элементарных фракций по данным графы 2:

 

γ>1800 = γ6,   γ>1600 = γ6 + γ5, γ>1500 = γ6 + γ5 + γ4,          (4.14, 4.15, 4.16)

γ>1400 = γ6 + γ5 + γ4 + γ3, γ>1300 = γ6 + γ5 + γ4 + γ3 + γ2,     (4.17, 4.18)

 

Графа 7 заполняется данными расчетной средней зольности всплывших фракций сверху вниз (по данным граф 2 и 3)

,          (4.19, 4.20)

      (4.21, 4.22)

                              (4.23)

 

По данным таблицы 4.1 выполняется построение кривых обогатимости. Построение кривых лучше осуществлять на миллиметровой бумаге или с помощью математических модулей программ ПК.Кривая обогатимости λ. На оси ординат откладываются в масштабе суммарные выходы всплывших фракций (графа 4). Начало отсчета по оси всплывших фракций - сверху. Из точек, соответствующих указанным выше выходам на оси ординат, проводятся вспомогательные линии параллельные оси абсцисс, и на этих линиях откладываются в масштабе зольность элементарных фракций (графа 3). В рамках выхода каждой фракции из указанных выше точек проводим линии, параллельные оси ординат. Через середины этих линий проводим плавную кривую λ так, чтобы площади заштрихованных криволинейных треугольников были равновеликими.Кривая концентрата β. На вспомогательных линиях откладываются в масштабе соответствующие значения средней зольности всплывших фракций (графа 5). Полученные точки соединяются плавной кривой β, начало которой должно совпадать с началом кривой λ.Кривая отходов θ. На вспомогательных линиях откладываем снизу в масштабе значения средней зольности утонувших фракций (графа 7). Полученные точки соединяем плавной кривой θ, конец которой должен совпадать с концом кривой λ, а начало – с концом кривой β на верхней стороне квадрата поля построения кривых.Кривая плотности δ. На верхней горизонтальной стороне квадрата (принимается за ось плотности) откладываются в масштабе (справа налево) плотность фракций: 1300, 1400, 1500, 1600 и 1800 кг/м3. Через эти точки проводим вертикальные линии до пересечения с соответствующей вспомогательной линии выходов. Полученные точки соединяем плавной кривой δ.Определение теоретического баланса осуществляется в следующей последовательности. Необходимо задаться зольностью концентрата и отходов. По данным практики для соответствующей марки угля задаемся  = 7,0 % и = 85,0 %. Эти данные сразу заносятся в таблицу 4.2. По кривым β и θ соответственно определяем выход концентрата и отходов. После последовательность действий отражена на рис. 4.2 пунктирными стрелками и линиями. Найденные значения выходов заносятся в таблицу 4.2. Выход и зольность промежуточного продукта определяются по формулам:

γпп = 100 - γк-т - γотх                                                              (4.24)

 

Зольность определятся из уравнения баланса:

 

100 ∙ Аdисх = γк-т ∙ Аdк-т + γпп ∙ Аdпп + γотх ∙ Аdотх                                (4.25)

Аdпп = (100 ∙ Аdисх - γк-т ∙ Аdк-т - γотх ∙ Аdотх) / γпп                            (4.26)

 

Полученные результаты заносятся в таблицу теоретического баланса продуктов гравитационного обогащения (табл.4.2). .

 

Содержание отчетаВ отчете по лабораторной работе должны быть приведены: определение и назначение фракционного анализа, цель работы, методика и схема проведения анализа, результаты фракционного анализа в виде табл. 4.1, кривые обогатимости на миллиметровой бумаге, результаты определения теоретически возможных продуктов разделения гравитационного обогащения в виде табл. 4.2, выводы по проделанной работе.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

 


Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1488;