Методы обогащения угля

Для обогащения угля применяется сортировка, сухое и мокрое обогащение. Мокрое обогащение угля основано на различии в плотности чистого угля (1,4 г/см³ и менее), который почти всегда легче примесей (более 2,0 г/см³) и поэтому держится у поверхности интенсивно перемешиваемой воды, тогда как более тяжелые примеси оседают.

Добытый уголь поступает на углеобогатительную фабрику, где происходит его сортировка по крупности и обогащение. В настоящее время широко применяют следующие методы обогащения угля:

 гравитационные основанные на различной плотности угля и пустой породы;

 флотационные методы  основанные на различной смачивае­мости минералов водой.

Гравитационный метод обогащения

К гравитационным процессам относятся: отсадка, обогаще­ние в тяжелых средах и другие.

Гравитационные процессы осуществляются на аппаратах, на­зываемых отсадочными машинами, суспензионными сепараторами, концентрационными столами. Их описание приводится в специаль­ной литературе.

Отсадкой называется процесс разделения минеральных зерен по плотности в пульсирующем потоке воды.

В отсадочной машине вода поднимается через сито, на которое медленно поступает уголь. Товарный уголь уносится потоком. Расположенный ниже более загрязненный материал после выгрузки идет в отвал. Самые тяжелые примеси, главным образом мелкий пирит, проваливаются через отверстия сита в сборную емкость и механически выгружаются из нее.

Простейшая отсадочная машина (рис. 4.45) представляет собой прямоугольное в плане корыто, разделенное продольной вер­тикальной перегородкой, не доходящей до дна, на два отделения  отсадочное с горизонтальным решетом, на котором происходит раз­деление зерен, и поршневое, в котором движется поршень, создаю­щий в отсадочном отделении пульсирующие потоки воды.

Рис. 4.45. Схемы отсадочных машин:

а) с неподвижным решетом; б) беспоршневая; в) с подвижным решетом.

Обогащение в тяжелых средах

В среде, плотность ко­торой имеет промежуточное значение между плотностями ценных минералов и минералов пустой породы, минеральные зерна, плот­ность которых меньше плотности среды, будут всплывать, а более плотные будут тонуть. Это явление положено в основу процесса обогащения в тяжелых средах (водные растворы неорганических солей, органические жидкости, водные суспензии, воздушные сус­пензии-аэрозоли). В промышленности используются чаще водные суспензии с утяжелителями (галенит  при флотации; магнезит, фер­росилиций  при магнитной сепарации; кварцевый песок  при классифика­ции, сгущении).

Флотационный метод обогащения основан на различной способности минералов удерживаться на границе раздела двух фаз, обусловленной различием удельных поверхностных энер­гий минералов.

Из всех разновидностей флотационного обогаще­ния наибольшее распространение получил процесс пенной флота­ции, в котором для разделения минералов используется граница раздела «вода  воздух».

Энергично перемешиваемую пульпу, содер­жащую тонкие зерна измельченной руды, насыщают воздухом, рас­пределяя его в объеме пульпы в виде большого числа воздушных пузырьков. Пузырьки воздуха, контактируя с жидкой фазой пуль­пы, создают границу раздела вода - воздух.

Минеральные зерна, не смачиваемые водой, при столкновении с воздушными пузырьками закрепляются на этой границе. Агрегат, состоящий из

Рис. 4.46. Схема флотационного разделения минералов: 1  минеральная частица, не смачиваемая водой; 2  минеральная частица, смачиваемая водой; 3  воздушный пузырек с закрепившей­ся частицей; 4  пористая перегородка

воздушного пузырька с закрепившейся на нем твердой частицей, имея плотность меньшую, чем плотность пульпы, всплывает на поверхность. Масса поднявшихся пузырьков образует на поверхности пульпы слой пе­ны, которую легко можно отделить от пульпы. В пену извлекаются зерна минералов, которые водой не смачиваются. Зерна минералов, смачиваемых водой, к воздушным пузырькам не прилипают и оста­ются в объеме пульпы. На рисунке 4.46 показана схема флотацион­ного разделения минералов. В этом методе, используемом для обогащения мелкого угля, частицы угля, обработанные гидрофобным флотационным реагентом, захватываются воздушными пузырьками пены и всплывают с ними на поверхность. Пустая гидрофильная порода оседает на дне. Отделение от воды осуществляется грохочением крупного угля, центрифугированием угля средней крупности и фильтрованием или сушкой мелкого.