CS266306B2 - Method of separating gangue and coal products with gangue content - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu dělení hlušiny a uhelných produktů s obsahem hlušiny vyskytujících se v hornictví, jejichž obsah uhlí účelně nedosahuje 50 %, v podíly chudé na uhlí a bohaté na uhlí, popřípadě v čisté hlušiny, za použití postupu těžké suspenze.

V dřivé ) ч í <·]Κ4^νιο h< »i и I < · i v f , kdy I č/.hn prováděla manuálními prostředky, obsahoval produkt hlušinu v poměrně malém množství. Situace je i dnes dost příznivá j tam, kdo )<· těžba ve zvýšené míře mechanizovaná, když se těží příslušně silná a hlušinovými složkami neoslabená ložiska uhlí. Obsah hlušiny v produktu však při mechanizované těžbě z technologických důvodu nutně vzrůstá.

Nutnost hospodaření s energií a se zdroji energie vyžaduje však ve stále rostoucí míře i těžbu takových ložisek uhlí, ve kterých je větší obsah hlušiny. Může se stát, že se občas musí těžit i vrstvy obsahující převážně hlušinu, poněvadž těžba ložiska uhlí ležícího nad nimi a/nebo pod nimi je možná pouze tímto způsobem. Když se berou v úvahu hlediska bezpečnosti, hospodárnosti, ale i hospodaření s energií, těží se všechno množství uhlí, i když tím vzrůstá i produkce hlušiny. Současně se může obsah hlušiny v produktech těžby uhlí v poměrně krátkých časových intervalech ve značné míře měnit.

Stále zpřísňované předpisy o ochraně prostředí nepřipouští již skladování hlušiny s větším nebo menším obsahem uhlí. Ostatně je skladování zbytečné, poněvadž je к dispozici mnoho způsobů získávání hodnotných součástí (například uhlí), možnost použití, popřípadě oddělování 50 až 70 % obsahu hlušiny a tím možnost zpracování pro různé průmyslové účely.

Je dobře známá skutečnost, že ty dělicí (prací) postupy, které ovlivňují získanou kvalitu uhlí a množství uhlí a které pracují s těžkou suspenzí jsou nejúspěšnější. Může se jimi zajistit hustota potřebná к dělení, tak zvaná dělicí hustota, přičemž se však toho nemůže dosáhnout v žádném případě pouhým použitím vody. Aby se mohla upravit těžká suspenze, musí se do systému zavádět zatěžkávací látky nebo musí být tyto látky uvnitř systému přítomné.

К tomuto účelu se všeobecně ve statických vanách používají chlorid vápenatý (Lessing), tetrabromethan a pentabromethan (du Pont de Nemours) a roztok chloridu vápenatého CaCl₂ (M. Bertrand). Při Chanceově postupu se к dosažení vyšší dělicí hustoty účelně přidává jemný písek, zatímco při postupu podle Sophia Jacoba se zavádí jíl a baryt. Mimo to se к vytvoření těžké suspenze používají magnetit (Tromp) a spraš (Staatmijnen).

Zmíněné úvahy a snahy spočívají v tom, že se к základní látce, směsi uhlí a hlušiny, musí přimíchávat cizí materiál. Tato okolnost však dělení komplikuje a z hlediska technologického ztěžuje, popřípadě vyvolává závislost na jiných podmínkách a snižuje hospodárnost.

Proto byla v průběhu dalšího vývoje vyvíjena snaha, aby к vytvoření těžké suspenze bylo možné používat vhodnou komponentu, pocházející ze směsi uhlí a hlušiny. Tato komponenta se vyrábí v separátní technologické fázi, separátně se skladuje a dávkuje za účelem zatěžkání.

Anglický patent č. 655 957 popisuje způsob, v jehož průběhu se z jemné frakce surového uhlí odstraní lehká uhelná složka v pomocném flotačním komůrkovém zařízení a zbylý hlušinový podíl se používá jako zatěžkávací materiál. Způsob je komplikovaný a nákladný, proto se v praxi moc nepoužívá.

Podle německého patentu č. 802 690, popřípadě odpovídajícího britského patentu č. 664 290, se jemná část uhlí odstraní flotací a zbylá těžká část se použije. Nebo se hrubá hlušina jemně rozemele v mlýnu, a tak se přivádí za účelem zatěžkání do systému. Také tato metoda je komplikovaná, drahá, reguld . je obtížná, a proto se tento způsob jen zřídka praktikuje.

Madarský patent č. 147 558 spočívá ve zpracování hald z těžby uhlí, ve kterých je

CS 266 306 B2 ne jvýše 30 í. К vytěžení obsahu uhlí a dosažení vhodnosti к dalšímu průmyslovému yu/it i i i tišiny ; e cizí materiál nebo uměle rozdrcený hlušinový materiál nepoužívá. Zajiště'1 ·!.lího množr-tv Ait.ěžkávacího materiálu potřebného v těžké suspenzi к dělení spočívá m; h.·:·: Нт j. · (i rozdrcený materiál v přiměřeném množství zrna < 1 mm potřebná , I· ' < J i- .· i , dopjní se na žádanou míru částí obohacené oddělené frakce o vhodné ^{11 11} rji ..... и· i . n< ni h I tiš i ik tvóm in.» I οι i á 1 ii, z í nkniiéin v průběhu př <»<1choz í ho ¹ k· '· ho <1 loni. Ítop.lnoní -к· l akó může provádět přidáním frakce 4.1 mm produktu vznikao i'- ·6Ι' hit <.Ικ·(Ίΐί hrud > 80 cm.

’ο ,)·_:,· uvedeným obsahem uhlí došlo se к vyhovujícímu řešení teprve ’ · v· ' Jdu pod/;к dělení je frakce 0 až 1 mm přítomna ve značném podílu, [ii ii·. i ih'_í;i dodržení předepsaného rozdělení zrn pod 1 mm.

fio-f. 1 л к dispozici vhodný zatěžkávací materiál, odpovídající těmto požadavkům, musí •и;.··. ос .lahradit z předběžně separovaného, usazeného a separátně druhotně vráceného таtoriálu nebo z jemného podílu rozdrcené hrubé hlušiny.

Гomočí z i nisobu podle vynálezu se mohou zpracovávat takové uhelné produkty, které

o) 'i i · ) ··./ /0 í hlušiny, tj. produkty s obsahem asi 30 až 50 % uhlí, přičemž zbývající úst ¹ ' ¹ i. >. Pri zpracování se mohou hodnotné součásti, například také uhlí vhodné m· ·<. i ío značném množství oddělit technologií oproti dosavadním způsobům

J o; ^; i ši. obecně lze říci, že vynález řeší dělení podílů bohatých na > i · . i · ; . popřípadě obsahujících výlučně hlušinu. Obohacená uhelná frakce > i!>; (áciým způsobem používat pro různé průmyslové účely.

i Ji l it i \ . . b.zv spočívá v tom, že se surovina v případě potřeby třídí na velikost ; : ž(· mm, · í onnosti kapalné fáze se ze zatěžkávacího materiálu, přítomného v suroK':i-jtnostn.í iilraci nejméně 7 %, účelně 10 %, a ze zatěžkávacího materiálu přivádě•iO·- , . '¹ z postup! xyrobí kalová směs, jejíž hustota se podle potřeby upraví, kalová sine ; Ode alespoň jedním hydrocyklónem a zařízeními dělícími zrna podle velikosti, .Koré protékající suspenze nebo její části se upraví podle žádané hustoty kalové i z m suspenze s upravenou hustotou vrací к vytvoření kalové směsi, produkty , ¹ ii-; dělení, jakož i suspenze nevhodná ke zpětnému vedení se odstraní a postup s- [>odlc potřeby částečně nebo zcela automaticky řídí.

Při. výhodném provedení se účelně zpracovává surovina obsahující jako zatěžkávací materiál si1ikatojílovitý minerál a/nebo jiné minerální složky s celkovou hustotou nejméně

700 kg/iri^.

Kapalná fáze se vyrobí použitím vody a/nebo suspenze.

К úpravě hustoty suspenze a popřípadě ke zlepšení kvality uhelného produktu po provedeném dělení je účelné odstranit zatěžkávací materiál ulpělý na produktu (produktech) promýváním. Takto získaná řídká suspenze se může zahustit v hydrocyklonu a získané hustší a/nebo řidší podíly se mohou použít к úpravě hustoty suspenze.

Při další výhodné prováděcí variantě se hustota suspenze upraví tím způsobem, že зс· spolu smíchají suspenze o vyšší nebo nižší hustotě procházející zářízením(i) dělicím(i) rna pod.L*? velikosti a/nebo třídícím (i) , například plochými a/nebo resonančními síty.

Při dalším výhodném způsobu provedení se parametry kontinuálně nebo přerušovaně měří, popřípadě registrují a/nebo se automaticky regulují.

Mezi nejdůležitější výhody vynálezu patří skutečnost, že způsob podle vynálezu umožňuje v jednom kruhu zpracování takových surovin uhelných dolů, které dříve bud nebyly vůbec oddělovány, nebo byly přechodně skladovány na nadzemních haldách, nebo mohly být'oddělovány

CS 266 306 B2 pouze za pomoci komplikovaných, nákladných technologií, popřípadě s nižším stupněm účinnosti. Dále způsob podle vynálezu nepožaduje žádné cizí zatěžkávací látky ani není třeba obsah zatěžkávacího materiálu oddělovat samostatnými technologickými postupy, ani skladovat nebo v případě potřeby v náležitém množství přivádět do systému. Stačí, když s připravovanou riittovinoit | < ř i · 11/i 7 í 7 .i I <''/ к á \,·,ι i · í mal<'i lál v·' πν«'ιη př I ι γιζοιη'πι ntavu v mnnžnlví ru ovn.il r Ιιρίιι s množstvím tradičním, nebo je к dispozici v žádané frakci při popř ípadě polavluiěm im·< li.»n i <-kcm zpracování. Množství zatěžkávacího materiálu potřebné к dodržení žádané hustoty zůstává v důsledku vracení suspenze uvnitř systému stálé. Obsah zatěžkávacího materiálu obsažený v surovině je vlastně potřebný pouze к náhradě ztrát zatěžkávacího materiálu, vznikajících vystupováním tohoto materiálu z technologických důvodů. К tomuto účelu je podle vynálezu dostatečné množství 7 %, účelně 10 %, a přebytečné množství zatěžkávacího materiálu přesahující tuto hodnotu se musí dokonce ze systému odstraňovat. Ve srovnání se způsobem dříve používaným je způsob podle vynálezu jednodušší a hospodárnější. Umožňuj» hlavně dělení surovin s obsahem jemných zrn (0 až 0,5 mm) podle hustoty, bez nutnosti vyrábět jemnou frakci nákladným způsobem v množství převyšujícím množství předepsané, které nakonec systém tak jako tak opouští. Jako konečný produkt se získá uhlí se stálou výhřevností a hlušina, která se může tradičním způsobem používat к různým průmyslovým účelům. V určitých případech je možné vhodnou regulací provádět dělení v produkty bohaté na uhlí a chudé na uhlí (například) suroviny pro výrobu cihel. Vodní hospodářství způsobu je také velmi příznivé, poněvadž v důsledku vracení suspenze se spotřeba vody při tvoření kalu snižuje na minimum. To znamená, že systém opouští méně suspenzní látky, což je podstatné z hlediska ochrany prostředí.

Základní myšlenka vynálezu spočívá na poznatku, že se mohou dělit i suroviny s vyšším obsahem uhlí v podíly na uhlí bohaté a na uhlí chudé, když surovina obsahuje alespoň 7 % hmotnosti zatěžkávacího materiálu ve frakci 0 až 0,5 mm. Zmíněný zatěžkávací materiál se totiž shromáždí v suspenzi vznikající v průběhu postupu a suspenze nebo její část podle momentální potřeby a po úpravě její hustoty podle potřeby se vrátí do kalové směsi. Nastává dělení těžkou suspenzí, jež při využití zatěžkávacích látek v přiměřeném množství tvoří téměř uzavřený systém. Při dělení těžkou suspenzí se pracuje s vlastním zatěžkávacím materiálem, který je v suspenzi přítomen bez separátně prováděného oddělování a který je к dispozici v požadovaném množství a v suspendovaném stavu. Zatěžkávací materiál zůstává v systému v žádané míře, čímž je možno jej vícenásobně použít. Tímto způsobem se dříve nedoceněný, v surovině obsažený zatěžkávací materiál ve srovnání s tradičním způsobem nakonec stává dostačujícím, přičemž také u suroviny s vysokým obsahem uhlí se může vytvořit poměrně vysoká dělicí hustota potřebná к účinnému dělení. Zatěžkávací materiál obsažený v surovině se může vlastně upotřebit pouze jako náhrada za množství zatěžkávacího materiálu vystupující z technologických důvodů s produktem. Měření provedená v praxi a realizace v provozu potvrdily, že zatěžkávací materiál přicházející se surovinou a hromadící se v suspenzi není téměř všechen potřebný. Přebytečné množství je třeba ze systému odstraňovat, jinak se hustota suspenze a kalů skokem zvýší na nežádoucí hodnotu, čímž se sníží kvalita konečného produktu a způsobí se nežádoucí účinek.

Způsob podle vynálezu blíže vysvětluje příklad provedení s pracovním schématem znázorněným v obr. 1.

Kalová směs v potřebné hustotě se vyrobí v nádrži 3 na kalovou směs ze suroviny 1, zatěžkávacího materiálu ve frakci 0 až 0,5 mm, který je к dispozici v surovině a v suspenzi 2 - dále zpočátku s vodou (zde neznázorněno), později v nepřetržitém provozu se suspenzí jako kapalnou fází. Kalová směs se zapnutím čerpadla _4 přivede do hydrocyklonu Ji.

Hustota kalové směsi se volí tak, aby se v hydrocyklonu 5> za vhnodného tlaku mohla vytvořit potřebná hustota. Za těchto podmínek nastává vlivem odstředivé síly vznikající v hydroxyklónu 5 dělení v podíly na uhlí bohaté a na uhlí chudé.

Na začátku procesu se ke vzniku kalů může použít jako kapalná fáze pouze voda, proto není na začátku při přiměřené dělicí hustotě dělení možné. Ihned se však může vracením

CS 266 306 B2 zrn zótГzkůvaciho materiála. která jsou к dispozici v surovině 1, do suspenze 2 a jejich -lahroiíi.v! '·Ί ím vyrobit kaly v hustotě potřebné к zavedení do hydrocyklónu 5.

(Ί .ι pr ihikty opouště jí hydrocyktón 5 jako kal, obsahující také suspenzi, horní produkt и., uhlí přichází do oddělovacího a třídicího zařízení, které sestává z plošného

-И.I I· .1 I I-Z.on.i UCH ího silit /, zal ínu.-o spodní kal obsahující produkt chudý na uhlí přichází na plošné sílo 6a a rezonanční síto 2a. Na těchto zařízeních se z kalu oddělí pevné produkty, š.i plošným i síty 6, 6a_, horním sektorem rezonančního síta 2 ^a rezonančním sítem 7a protéká hustá suspenzi?. Zatěžkávací materiál ve frakci 0 až 0,5 mm ulpělý na produktu bohatém na uhlí se v dolním sektoru rezonančního síta 1_ smyje, čímž se obdrží méně hustá suspenze 9. Tato se ve směru čárkované linky přivádí к čerpadlu 11, nebo se spolu se vzniklou hustou suspenzí 2 přiveze do nádrže 10 pro suspenzní směs. Zde se příslušným mícháním obou suspenzí upraví vhodná hustota suspenze 2 к dodání do nádrže 2 ^na kalovou směs. Podle toho obsahuje suspenze 2 zatěžkávací materiál potřebný к dělení.

Suspenze nepoužitá к úpravě hustoty proces opouští, nebo se může ve směru čárkované linky, zapnutím čerpadla 11, přivádět do zahušřovacího hydrocyklonu 12 ♦ Pomocí zde obsažené hustší nebo řidší suspenze se může v případě potřeby upravit hustota suspenze 2 v nádrži 10 na suspenzní směs.

Aby se mohlo realizovat optimální vracení a využití, vede se proces pomocí automatiky, která kromě kontinuálního proudění kalové směsi měří všechny žádané parametry a kontroluje tak zajištění a dávkování zatěžkávacího materiálu potřebného к provádění způsobu.

Provádění způsobu podle vynálezu je znázorněno několika příklady, v nichž všechna uvedená % představují koncentraci hmotnostní.

Příklad 1

Surovina, typická slezská hlušina s obsahem jílovité břidlice z doby karbonu, byla ve fázi přípravy rozdrcena na velikost zrn 0 až 50 mm a roztříděna. Obsah uhlí v surovině byl 10 %. Surovina obsahovala ve stavu před tvorbou kalu 7 % zatěžkávacího materiálu ve frakci 0 až 0,5 mm.

Vsazená surovina byla zpracována v zařízení pracujícím podle vynáležu se vsázkovou kapacitou 120 tun га hodinu. Na konci procesu se získalo 10,2 t/h - 8,5 % na uhlí bohatých a 101,4 t/h - 84,5 % na uhlí chudých, prakticky jako hlušina posuzovatelných frakcí. Na · konci procesu zůstal zatěžkávací materiál v množství 7 % (vztaženo na vsazené množství), jako technicky nezbytná ztráta, a to v rozdělení 50 až 50 % jednak ulpívající na pevném produktu, jednak obsažený v suspenzi. Tato suspenzní část, jejíž výstupní hustota byla 1 070 kg/m³, se nemusela vracet ke tvoření kalu. Zatěžkávací materiál obsažený ve vsazené surovině pokrýval množství zatěžkávacího materiálu vystupující ze systému z technologických důvodů a za účelem dodržení systémové rovnováhy. Suspenze vedená zpět vykazovala stále potřebnou hustotu 1 186 kg/m³, množství zatěžkávacího materiálu spotřebovaného v systému zůstávalo nezměněné a hustota suspenze 1 300 kg/m³ nutná к dělení se mohla zajistit pevnou látkou přiváděnou v množství 120 t/h.

Příklad 2

Do provozu se stejnou kapacitou a s potřebnou dělicí hustotou byla vsazena surovina pocházející z belgické haldy v okolí Charleroi, jejíž obsah uhlí byl 6 % a přitom obsahovala v množství 14 % zatěžkávací materiál na bází jílovité břidlice ve frakci 0 až 0,5 mm. Tak dodala množství zatěžkávacího materiálu na 16,8 t/h.

Po ukončení procesu vycházel i zde zatěžkávací materiál v množství 35 % — 4,2 t/h spolu s děleným produktem. Přesto se musel zatěžkávací materiál v množství 12,6 t/h se

CS 266 306 B2 suspenzí hustoty 1 180 kg/m³ hodnotu hustoty 1 186 kg/m³. a 96,72 t/h - 80,6 % na uhlí vypustit, aby bylo možné dodržet u vrácené suspenze žádanou Na konci procesu se získalo 6,48 t/h - 5,4 % na uhlí bohatých chudých frakcí, hodnocených prakticky jako hlušina.

Za stejných podmínek, v tomtéž provozu, byla zkoušena hlušina hnědého uhlí :· Taiahány (obsah uhlí 40 4) . Po přípravě by.la získána surovina obsahující jí. lovť.ý zato? k.'· v;.v < nta tor i. i ! v množství 21 % ve frakci 0 až 0,5 mm.

Také v tomto případě - podobně : iko u příkladu 1 a 2 - byl systém, pokud :ip tyká zatěžkávacího materiálu, ''samo: hol > t z lný, ale z technologických důvodů 'тги·¹ být zatěžkávací materiál v množství 21,0 t/h v suspenzi (hustota 1 270 kg/m³) od i ; i, jinak by se byla dělicí hustota 1,3 g/cw³ rru::m.-u posunula, čímž by se byla změnila Lvalita uhlí.

Na konci procesu se získalo Ί 5, ú - 38 % na uhlí bohatých a 41,0 *(i - 53, -1 l/l> ι ·ι υΐύί chudých frakcí, prakticky hlušiny.

U všech tří příkladů eiuhthii rrovoz s automatickou regulací. Aby Ьу’о možno dodrž»·, technologické hustoty, bvi · ,y potřebné parametry měřeny a řízeny podle momentě i ni ·,·(: hodnot.

Ačkoli je : ;.c eb podle vynálezu ; ралп ve všech konkrétních příkladech, jsou v '.nci ádarié ochr.r · mule předmětu vynálezu možné mnohé další varianty provedení.

Claims (7)

1. Způsob dělen?' hlušiny a uhelných produktů s obsahem hlušiny v hornictví procesem těžké suspenze, zejména pro surovinu, и níž hmotnostní obsah uhlí nepřesahuje 50 %, vyznačený tím, že ·. : u? o··’i.na v případě роНёЬу I řídí na velikost zrn 0 až 50 mm v přítomnosti kapalné fáze se хи těžkávacího materiálu přítomného v surovině v hmotnostní koncentraci nejméně

7 ?>, účel? ) %, a ze zatěžkávacího materiálu přiváděného zpět z postupu vyrobí kalová směs, jej? ' hustota se podle potřeby upraví, kalová směs se vede alespoň jedním hydrocyklónein a září zeními dělícími zrna podle velikosti, hustota veškeré protékající suspenze nebo její část.i se upraví podle žádané hustoty kalové směsi, načež se suspenze s upravenou hustotou v?a í к vytvoření kalové směsi, produkty pocházející z dělení, jakož i suspenze nevhodná ke zpětnému vedení, se odstraní a postup se podle potřeby částečně nebo zcel'· automaticky řídí.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se účelně zpracovává surovina s obsahem silikátojílovitého materiálu a/nebo jiných minerálních zatěžkávacích materiálů o celkové hustotě nejméně 2 200 kg/m³.

3. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se kapalná fáze vyrábí za použití vody a/nebo suspenze.

4. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se po provedeném dělení zatěžkávací materiál, ulpělý na produktu či produktech, odstraní promýváním.

5. Způsob podle bodu 4, vyznačený tím, že se promýváním získaná řídká suspenze zahustí v hydrocyklónu, načež se získané hustší a/nebo řidší podíly použijí к úpravě hustoty suspenze.

6. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se hustota suspenze upraví tím způsobem, že se spolu smísí suspenze o vyšší a nižší hustotě, procházející zařízením(i) dělícím(i) zrna podle velikosti a/nebo zářízeními(i) třídicím (i), například plošnými nebo rezonančními síty.

CS 266 306 B2

7. Způsob podle některého z bodů 1 až 6, vyznačený tím, že se žádané parametry kontinuálně nebo přetržitě měří, popřípadě registrují a/nebo automaticky regulují.