3. Оборудование и материалы

Для выполнения лабораторной работы необходимы:

3.1) бачки для тяжелых жидкостей – 5 шт.;

3.2) бачки с сетчатым дном – 2 шт.;

3.3) сетчатый черпак – 1 шт.;

3.4) водные растворы жидкости М-45 плотностью 1300, 1400, 1500, 1600, 1800 кг/м ³;

3.5) проба угля крупностью –2,5+1 мм;

3.6) фарфоровые чашки – 6 шт.;

3.7) сушильный шкаф – 1 шт.

4. Порядок проведения работы

4.1. Отобрать пробу угля, минимальную массу которой определить по формуле

М = , кг, (7.1)

где d – размер наибольшего куска в пробе, мм.

4.2. Пробу перенести в бачок с сетчатым дном и погрузить в бачок с жидкостью плотностью 1300 кг/м³, перемешивая ее движением бачка с сетчатым дном в вертикальном направлении. Всплывшую на поверхность бачка фракцию плотностью менее 1300 кг/м³ тщательно снять сетчатым черпаком, перенося во второй бачок с сетчатым дном, дать стечь тяжелой жидкости, промыть водой в течение 2 – 3 мин и перенести в фарфоровую чашечку для подсушки (рис. 7.1).

4.3. Первый бачок с сетчатым дном, с утонувшей частью пробы, поставить в наклонное положение над тем же бачком и дать стечь остаткам тяжелой жидкости. Затем перенести его в следующий бачок с тяжелой жидкостью плотностью 1400 кг/м³ и произвести в нем расслоение в порядке, указанном выше.

Рис. 7.1. Схема проведения фракционного анализа:

а – емкость с тяжелой жидкостью плотностью 1300 кг/м³; б – емкость с водой; в – приемник для всплывшей фракции плотностью 1300 кг/м³

4.4. После расслоения в последней жидкости плотностью 1800 кг/м³ утонувшую фракцию плотностью > 1800 кг/м³ промыть водой и поместить в чашечку для подсушки.

4.5. Подсушить фракции в сушильном шкафу при t – 50°С до воздушно-сухого состояния; выдержать на столе до температуры помещения и взвесить.

4.6. Результаты взвешивания занести в табл. 7.1 (графы 2, 3), содержание золы по фракциям задает преподаватель (графа 4).

5. Техника безопасности при проведении опыта

5.1. При работе с тяжелыми жидкостями необходимо пользоваться индивидуальными средствами защиты, в комплект которых входят резиновые перчатки и халат.

5.2. По окончании работы необходимо вымыть руки.

6. Порядок обработки и оформления полученных результатов

Заполнение таблицы результатами фракционного анализа и данными для построения кривых обогатимости поясним примером.

Таблица 7.1

Результаты фракционного анализа угля класса 13 – 100 мм и данные для построения кривых обогатимости

Плотность фракций, кг/м3	Выход		Массовая доля (зольность) Ас, %	Суммарные данные
	г	%		всплывшие фракции		потонувшие фракции
				, %	Ас, %	, %	Ас, %
1	2	3	4	5	6	7	8
< 1300	27,95	55,9	4,8	55,9	4,8	100.0	23,0
1300 - 1400	4,70	9,4	10,1	65,3	5,6	44,1	46,1
1400 - 1500	3,80	7,6	18,6	72,9	6,9	34,7	55,9
1500 - 1600	16,5	3,3	30,0	76,2	7.9	27.1	66,3
1600 - 1800	15,5	3,1	45,9	79,3	9,4	23,8	71,4
>1800	103,5	20,7	75,2	100,0	23,0	20,7	75,2
Итого:	500,0	100,0	23,0	–	–	–	–

6.1. По результатам фракционного анализа (графы 3, 4) определить средневзвешенную зольность исходной пробы:

А = =23,0 %

6.2. Заполнить графу 5 данными, полученными последовательным суммированием сверху вниз выходов всплывших фракций (графа 3):

55,9 + 9,4 = 65,3 %,

65,3 + 7,6 = 72,9 % и т.д.

6.3. Заполнить графу 6 данными расчетной средней зольности всплывших фракций (сверху вниз):

= 5,6 %;

= 6,9 % и т.д.

6.4. Заполнить графу 7 данными, полученными последовательным суммированием снизу вверх выходов утонувших фракций (графа 3):

20,7 + 3,1 = 23,8 %;

23,8 + 3,3 = 27,1 % и т д.

6.5. Заполнить графу 8 данными расчетной средней зольности утонувших фракций (снизу вверх);

= 71,4 %;

= 66,3 % и т.д.

В системе координат с осями (выход, %) и А^с (зольность, %) построить кривые обогатимости.

Построение кривых обогатимости производить на миллиметровой бумаге, для чего построить квадрат со стороной длиной 200 мм. На левой оси ординат отложить сверху вниз выход фракций концентрата в %, а на нижней оси абсцисс слева направо – зольность фракций в % в масштабе 1 мм – 0,5%, на правой оси ординат в том же масштабе снизу вверх – выход фракций отходов, %; на верхней абсциссе справа налево – значения признака разделения.

6.6. Построить кривую обогатимости . На оси ординат (рис. 7.2) отложить в масштабе суммарные выходы всплывших фракций (графа 5, табл. 7.1): 55,9; 65,3; 72,9; 76,2; 79,3 и 100%. Через эти точки провести вспомогательные линии, параллельные оси абсцисс, и на этих линиях отложить в масштабе зольность элементарных фракций (графа 4): 4,8; 10,1- 18,6; 30,0; 45,9 и 75,2 %.

Из этих точек в пределах каждой фракции провести линии, параллельные оси ординат. Через середины этих линий построить плавную кривую так, чтобы площади отсекаемых заштрихованных криволинейных треугольников были равновелики.

6.7. Построить кривую концентрата по данным граф 5 и 6 табл. 7.1.

На вспомогательных линиях (см. рис. 7.2) отложить в масштабе соответствующие значения средней зольности всплывших фракций (графа 6): 4,8; 5,6; 6,9; 7,9; 9,4 и 23%. Полученные точки соединить плавной кривой , начало которой должно совпадать с началом кривой .

6.8. Построить кривую отходов по данным граф 7 и 8, табл. 7.1.

На вспомогательных линиях отложить снизу в масштабе значения средней зольности утонувших фракций (графа 8): 75,2; 71,4; 66,3; 55,9; 46,1; 23,0%. Полученные точки соединить плавной линией , конец которой должен совпадать с концом кривой , а начало – с концом кривой на линии, параллельной оси ординат.

Рис. 7.2. Кривые обогатимости угля класса 13 – 100 мм

6.9. Построить кривую плотности по данным граф 1 и 5 табл. 7.1.

На верхней горизонтальной стороне квадрата (принятой за ось плотности) отложить в масштабе (справа налево) плотность фракций: 1300, 1400, 1500, 1600 и 1800 кг/м ³.

Через эти точки провести линии, параллельные оси ординат, до пересечения с соответствующими вспомогательными линиями выходов. Полученные точки соединить плавной кривой .

6.10. По данным фракционного анализа определить категорию обогатимости угля согласно ГОСТ 10100-84. Обогатимость углей – это способность их разделяться на продукты обогащения по заданным показателям качества.

Таблица 7.2

Значения плотности фракций продуктов обогащения углей различных стадий метаморфизма

Продукты Плотность фракций, кг/м3	Уголь
	Каменный	Антрацит
концентрат	< 1500	< 1800
промпродукт	1500 – 1800	1800 – 2000
отходы (порода)	> 1800	> 2000

Показатель обогатимости Т, % вычислить как отношение суммарного выхода промежуточных фракций к выходу беспородной массы по формуле

Т = = 8,1 %

В зависимости от значений Т каменные угли и антрациты делят на категории обогатимости (табл. 7.3):

Таблица 7.3

Категории обогатимости углей

Т, %	Категория обогатимости
< 5	1 – легкая
5 – 10	2 – средняя
10 – 15	3 – трудная
> 15	4 – очень трудная

Категория обогатимости данной пробы угля средняя.

6.11. Составить теоретический баланс продуктов обогащения по кривым обогатимости при заданном качестве концентрата и отходов (породы). Зольность концентрата и отходов задает преподаватель. Выход продуктов разделения определить графически, а зольность промежуточных фракций по балансовым уравнениям.

Поясним примером. По кривым обогатимости (рис. 7.2) составить теоретический баланс продуктов обогащения, если заданы = 6%, = 77%.

а) На оси абсцисс (см. рис. 7.2) отложить в масштабе зольность концентрата = 6 % и провести линию, параллельную оси ординат, до пересечения с кривой концентрата . Через полученную точку провести разделительную линию, параллельную оси абсцисс.

Выход концентрата отсчитать в масштабе по оси ординат сверху до этой линии – = 67,5%.

б) На оси абсцисс отложить в масштабе зольность отходов = 77% и провести линию, параллельную оси ординат, до пересечения с кривой отходов . Через точку пересечения провести вторую разделительную линию. Выход отходов отсчитать в масштабе по оси ординат снизу.

Выход отходов отсчитать в масштабе по оси ординат снизу до пересечения оси ординат со второй разделительной линией – = 18 %.

в) Из уравнения баланса найти выход и зольность промпродукта:

= 100 – 67,5 – 18 = 14,5%

г) Полученные данные занести в табл. 7.4.

Таблица 7.4

Теоретический баланс продуктов обогащения

Продукт	Выход, %	Массовая доля золы, %
Концентрат Промпродукт Отходы	67,5 14,5 18,0	6,0 35,1 77,0
Итого:	100,0	23,0

д) Проверить правильность составления теоретического баланса подсчетом

A .

Более точные данные получаются при составлении теоретического баланса продуктов обогащения по заданной плотности разделения по таблице результатов фракционного анализа.

По кривым обогатимости также можно:

1. определить теоретические выходы продуктов обогащения по их заданной зольности и наоборот;

2. определить теоретический выход и зольность продуктов обогащения по заданной плотности разделения δ_р и наоборот;

3. определить теоретическую плотность разделения.