Зневоднення вугілля: огляд сучасних технологій і нових розробок
Зневоднення вугілля продовжує бути головним пріоритетом всередині промисловості зі значним акцентом, поміщеним на необхідність:
• отримувати максимум продуктивності з поточних елементів операцій, зокрема, щоб скорочувати вологістьпродуктів до рівнів порівнюваних з такими, які отримуються іноземними виробниками;
• покращувати розуміння головних параметрів, які впливають на процес зневоднення так, щоб отримати максимальну продуктивність машин;
• визначати вартісно-ефективну техніку, яка може бути легко модернізована в існуючі установки, щоб поліпшити зневоднення і зменшити вологість продукту. Наступна головна напрямна, яка зводиться не тільки до зневоднення, це необхідність знизити до мінімуму складність вироблених операцій і вартість, пов'язану з експлуатацією обладнання.
Чому зневоднення важливо?
У порівнянні з багатьма міжнародними конкурентами австралійські вугілля в загальному вважаються високими по вологості. Це в основному через відсутність термічної сушки на австралійських фабриках, і багато австралійських вугілля по суті тонкі або тонкоподрібнені збагачуються з більшою ефективністю. Таким чином, існує ринковий тиск, щоб зменшити вологість продукту. На додаток, висока влажновть продукту призводить до збільшення вартості транспортування і переробки, регулювання вантажомісткості або енергії на підняття вантажу, і може привести до проблем при сортуванні.
Чому зневоднення становить труднощі?
Основні принципи зневоднення вугілля однакові, незалежно від різновиду вугілля, розміру часток або машини, яка використовується. У кожному разі формується ліжко частинок, через які вода і повітря рухаються під дією рушійної сили. Частинки вугілля, які становлять ліжко незмінно охоплюють широкий діапазон розмірів і складу. Наприклад, частки грубі і незграбні за формою, мають внутрішню порожнину, яка заповнена водою, часто склеюються один з одним і часто містять частку глинистих частинок. Спільно з даними пунктами, багато фабрики промивають пласти різні за складом так, що склад і хімічні властивості поверхні вугілля і супутніх мінералів можуть бути різними; іноді вугілля складується, що веде до окислення поверхні, і фактично при фільтрації на всіх установках додаються полімерні флокулянти, які самі по собі складні для характеристики. Посилаючись на вищесказане, не дивно, що зневоднення вугілля в центрифугах або фільтрах досі недостатньо вивчено. Проблема не настільки в недостачі теорії або математичних моделей, а, скоріше, в розумінні з застосовності на прктики. В ідеальних умовах простір між частинками або пори вугілля, які в реальності більш незграбні, наревномерние за розміром і формою, звивисті і тривало мінливі, близькі до гладко-стінним капілярна трубках. Рушійна сила, яка переміщує воду з будь-яких капріляров, залежить від кількох факторів, один з яких це радіус. Оскільки радіус капілярів зменшується, відхилення потрібного тиску буде рости, нарешті досягаючи значення, якого жодна зневоднюється машина не зможе досягти. Оскільки навіть найгрубіші фракції завжди будуть містити шлами, завжди будуть дрібні капіляри або пори всередині ліжку вугілля. Звідси, ніякої процес зневоднення не зможе досягти 100% результату. Для центрифугування грубих частинок можливо визначити число дренажів, яке представляє собою відношення відхилення Центрифугують сили і сили, утримування капілярів, а також визначити характеристику обладнання. Число дренажів властиве системі, яка досягла стану рівноваги, тобто повного зневоднення, принятно для грубих частинок. У минулому це число дренажів корелювало з характеристикою центрифуг для грубих частинок вугілля. Зневоднення тонких частинок, яке здійснюється в шнекових центрифугах або вакуумних фільтрах змінилося, тому що на характеристику механізму впливає швидкість видалення вологи. Припущення про розмір машини і її продуктивності обґрунтовують те, що продукт буде виділено до закінчення зневоднення. Для існуючих установок обладнання і продуктивність зумовлені, тому єдиним регульованим параметром є властивість кеку або води. Вологість кеку зазвичай може бути визначена легко в результаті експериментів в сушильній шафі, але часто складно вимірювати в фільтрах безперервної дії. Однак навіть проста теорія може зіткнутися з проблемами при спробі застосування до фільтрів безперервної дії. Розробки, мета яких поєднати розрив між теорією і практикою, проводилися протягом останніх років, як для центрифуг, так і для фільтрів, і деякі з них будуть описані нижче.
Поточні технології зневоднення
Існує величезна різноманітність доступного обладнання, яке здатне викликати збезводнювальні рушійні сили від 50 до> 5000 g (для центрифуг) або 0,3-200 бар (для фільтрів) і здатні скоротити вологість продукту до дуже низьких показників. У загальному випадку, чим більше діє рушійна сила машини, тим нижче продуктивність і вище ціна. В результаті, найбільш відомі одиниці обладнання - це вібраційна фільтруюча центрифуга для грубого вугілля, шнекова центрифуга для тонких вугілля (наприклад, спіральні центрифуги) і вакуумні фільтри (стрічкові, дискові або барабанні) для надтонких вугілля (флотационний концентрат).
Вібраційна фільтруюча центрифуга
Практично весь вугілля розміром частинок від 0,5 до 50 мм піддається попередньому зневоднення на вібраційних грохотах до приблизної вологості 18-25%, а після зневоднюється в вібраційних фільтруючих центрифугах. Хімічна, вугільна і промислове служба Pty Ltd є постачальником, вони включають асортимент вібраційних машин по кресленнях Birtley і Tema Engineers Pty Ltd, які виробляють машини Siebetechnik. Ці типи центрифуг оснащені горизонтально вмонтованим фільтруючим ротором, зробленим з нержавіючої сталевий клинчастої дроту з отворами 4 мм і нахилом 13-15 градусів. Ротор, децентрірованного валом, вібрує уздовж своєї осі на високій швидкості. Вібрація розпушує шар вугілля, таким чином, зменшуючи тертя між частинками, а також поверхнею вібраційного ротора. Це викликає рух матеріалу по ротору, хоча кут нахилу стінок ротора менше кута, при якому матеріал нерухомий. Швидкі вібрації запобігають забивання частинками близькими за розміром до розміру отворів сита самого вібраційного ротора. До того ж порушення шару ліжку сприяє видаленню вологи між частинками. Технічні характеристики машин:
Розмір фільтруючого ротора 1300мм
Вологістьпродуктів 5-10%
Центрифугують сила 60-75 g
Регульована амплітуда вібрацій 8 мм
Характеристика двигуна до 75 кВ.
В останні роки шнекові центрифуги стали найбільш бажаними зневоднюється машинами для дрібних частинок в порівнянні з іншими центрифугами, такими як осаджувальні. Шнекові центрифуги складаються з вертикально розташованого фільтруючого ротора з отворами у вигляді клинів, розташованого навколо шнека. Фільтруючий ротор і шнек обертаються в одному напрямку, але з швидкості трохи відрізняються, так що скребки транспортують вугілля вниз вздовж фільтруючого ротора, підтримуючи рівномірний розподіл вугілля і зберігаючи постійним час переміщення. В даний час найбільш широко поширена модель FC1200, яка повсюдно замінила більш маленьку HP36. Обидві машини зроблені CMI Pty Ltd. Технічні характеристики машин для зневоднення концентрату 0,1-0,5 мм наступні:
Максимальні діаметр фільтруючого ротора 1200 мм
Навантаження 60-70 т / год
Центрифугують сила 110 g
Вологістьпродуктів 12-16%
Вологість харчування 40-55%.
У вугільній промисловості застосовуються 3 види вакуумних фільтрів: стрічкові фільтри, барабанні та дискові. Їх виробляють Delkor, Dorr-Oliver, Eimco, Jord і Svedala. Хоча вони різні за конструкцією, однак все 3 включають наступні етапи процесу:
-Формування кеку, в якому шламові частинки вдаряються об поверхню фільтра і поступово перетворюються в кек необхідної товщини. Ця стадія характеризується видаленням води з кеку.
-Продування кеку, в якому вода і повітря проходять через кек під дією вакууму. Вологість кеку падає, відбувається продування ваздуха через шар матеріалу.
-Розвантаження кеку, в якому частково зневоднений продукт видаляється з машини.
-Промивання поверхні фільтра під тиском (не для дискових фільтрів). Здійснюється для запобігання налипання дрібних часток і блокування ними отворів фільтра. Загалом, приблизно 20-35% ефективної поверхні фільтра зайнято формуванням кеку і 40-60% його продувкою, решта площі використовується для розвантаження і промивання поверхні фільтра. Рівень вологості для частинок 0-0,5 мм може сильно зміняться, але зазвичай знаходиться на рівні 18-25% при продуктивності фільтра 200-800 кг / м. Незважаючи на високий рівень вологості одержуваних продуктів, вакуумне фільтрування має багато переваг: це відносно низька вартість, повністю закінчений процес, в результаті якого маємо продукт, придатний для використання. Застосування полімерних флокулянтів збільшило продуктивність фільтрів. Деякі фабрики зменшують товщину кеку на фільтрі. Це призводить до зменшення навантаження на сам фільтр і, звідси, збільшення продуктивності. Також це зазвичай призводить до більш послідовним операціями.