Увеличение выхода концентрата обогатительной фабрики путем внедрения спирального сепаратора с низкой точкой разделения

История показывает, что спиральные сепараторы для обогащения полезных ископаемых существовали более 100 лет назад, и с тех пор они постоянно совершенствуются. Применение спиральных сепараторов для мелкого угля (от 2,00 мм до 100 мкм) началось относительно недавно, примерно 30 лет назад. Преимущества спиральных сепараторов хорошо известны в угольной промышленности и включают простоту эксплуатации, надежность, широкие допустимые пределы изменения режимов работы наряду с низкими капитальными и эксплуатационными затратами.

Авторы: Хван Александр Витальевич, ООО«Сибнииуглеобогащение», руководитель группы; Жерлова Наталья Валентиновна, ООО «Тугнуйская обогатительная фабрика», главный технолог, п. Саган-Нур, Республика Бурятия

Ограничивающей особенностью обычных спиральных угольных сепараторов является невозможность достичь границы разделения (d50) ниже 1,65. Обеспечивая технологические преимущества при переработке крупного угля, при которой можно получить более низкие границы разделения, эта ограничивающая особенность спиральных сепараторов при переработке мелкого угля становится все более значительной в контексте общего функционирования обогатительной фабрики.

Рисунок 1. Схема спиральных сепараторов

Компания MineralTechnologies устранила это ограничение и недавно разработала LC3 — новый угольный спиральный сепаратор, способный обеспечивать более низкие границы разделения фракций, чем все другие существующие модели. Большой объем испытаний был выполнен на стадиях проектирования и конструирования, и LC3 без всяких сложностей достигал границ разделения от 1,40 до 1,55.

Конструкция LC3 явно отличается от других существующих спиральных сепараторов. Она включает непрерывно изменяющиеся профили и шаги спиралей и основана на снижении турбулентности для улучшения процессов разделения. Первоначально разработанный как 6-витковое устройство, данный сепаратор, однако, не больше по высоте, чем другие, принятые в промышленности 7-витковые модели. Сейчас также разработана 4-витковая версия LC3.

Наряду с достижением более низкой точки разделения предварительные испытания также указывают на сравнимую или более высокую эффективность разделения при одинаковой точке разделения и, кроме того, на потенциальную возможность обогащения частиц, которые до этого считались слишком мелкими для обогащения в спиральных сепараторах.

В данной работе представлены данные промыш-ленных испытаний на Тугнуйской обогатительной фабрике и сравнения с работой стандартных спиральных сепараторов.

В период с 24.10.17 по 26.10.17 сотрудниками проектного института ООО «Сибнииуглеобогащение», г. Москва, совместно с сотрудниками ООО «Тугнуйская обогатительная фабрика» в ходе промышленных испытаний произведен отбор проб питания и продуктов обогащения спиральных сепараторов двух типов:

— установленные на обогатительной фабрике 6-витковые спиральные сепараторы фирмы Krebs;

— новая разработка с разным углом наклона — 4-витковые спиральные сепараторы фирмы MineralTechnologies.

Рисунок 2. Установленный спиральный сепаратор LC3

В настоящее время производительность ООО «Тугнуйская ОФ» по обогащению составляет 1 500 т/час. При этом технологией обогащения предусмотрено предварительное выделение части угля класса 0–13 мм, отгружаемого без обогащения. Учитывая снижение спроса на отсев класса 0–13 мм, было принято решение о реконструкции обогатительной фабрики, в результате которой будет обеспечиваться обогащение рядовых углей, включая отсев.

Обогащение углей класса 0–13 мм возможно обеспечить при условии строительства дополнительного модуля обогащения, интегрировав его в существующую инфраструктуру, что также позволит увеличить производительность Тугнуйской обогатительной фабрики до 2 000 т/час. Институтом «Сибнииуглеобогащение» было предложено для обогащения угля класса -2 мм внедрить два типа оборудования: спиральные сепараторы с низкой точкой разделения и гидросайзер. Было решено испытать спиральные сепараторы

с низкой точкой разделения на существующем обогатительном модуле. В существующем модуле стоят 4 блока спиральных сепараторов по 8 шт. в блоке (6-витковые, 3-заходные) фирмы Krebs (рисунок 1).

На позиции 332 был смонтирован вместо стандартного 6-виткового спирального сепаратора сепаратор фирмы MineralTechnologiesLC3 (4 витка, 3-заходный) (рисунок 2).

Были отобраны две суточные накопительные пробы. Исследование полученных проб проводилось в лаборатории ООО «Сибнииуглеобогащение» в г. Прокопьевске. Гранулометрический состав питания и продуктов обогащения спиральных сепараторов LC3 (поз. 332) и существующего спирального сепаратора (поз. 345) приведены в таблице 1 и таблице 2 соответственно.

Проанализировав полученные данные, отметили удовлетворительные результаты спирального сепаратора LC3. В частности, зольность концентрата оказалась ниже, чем у существующего. Что наглядно показывает возможность обогащения угля в спиральных сепараторах с низкой точкой разделения.

Учитывая данный фактор, было решено промпродукт спирального сепаратора LC3 направить в концентрат, тем самым повысив выход концентрата. Полученные результаты показаны в таблице 3.

Новый спиральный сепаратор LC3 продемонстрировал обнадеживающие рабочие характеристики при обогащении и позволил достичь низкой зольности продукта. При использовании LC3 была получена как более низкая зольность продукта, так и больший его выход.

После успешного промышленного испытания спирального сепаратора LC3 было принято решение в новом проектируемом модуле обогащения на Тугнуйской обогатительной фабрике все спиральные сепараторы использовать данной конфигурации (рисунок 3 и рисунок 4).

Рисунок 3. 3D-модель установки спиральных сепараторов LC3 в новом корпусе обогащения
Рисунок 4. Смонтированные спиральные сепараторы LC3 в новом корпусе обогащения

Выводы

LC3 является относительно новым спиральным сепаратором, обеспечивающим возможность достижения низких границ разделения, которые обычно не удается получить в спиральных сепараторах. Обеспечение границы разделения в диапазоне 1,45–1,60 RD при использовании спиральных сепараторов открывает новые возможности для обогащения угля, включающие простоту оборудования при эксплуатации и техническом обслуживании. В зависимости от обогатимости угля и необходимой границы разделения может потребоваться поправка на правильное использование промпродукта спирального сепаратора.

Выполненное промышленное испытание показало, что сепараторы LC3 обеспечивают преимущества при обогащении по сравнению со стандартными сепараторами там, где требуется более избирательное разделение. Можно сделать заключение, что оптимальные рабочие характеристики выход — зольность достигаются при обогащении в LC3 с добавлением промпродукта в концентрат. Дополнительные испытания на новом модуле, а также сравнение эффективности обогащения в гидросайзере и в спиральных сепараторах LC3 планируются в конце 2019 года.

Литература:

1. Palmer, M. K. and Weldon, W. S., 2013, «A new low cut-point spiral for fine coal separation», USA Coal Preparation Conference.

2. Thornton, C., MacKinnon, W., Narbutas, B., and Swanson, A., 2016, «Fines Circuit Processing with New LowCut-Point Spirals», in Mattheson, D (Ed.), 16th Australian Coal Preparation Conference, Wollongong.

3. Narbutas, B., Mackinnon, W., Swanson, A., 2016, «Circuits Incor-porating New Low Cut Point Spiral», XVIII International Coal Preparation Congress, Saint-Petersburg.