Конспект лекцій з дисципліни «Спеціальні методи збагачення і окускування корисних копалин» (стр. 3 )

Під впливом тяги витяжної труби у розвантажувальній камері утворюється розрідження 40-80 Па, завдяки чому у сушилку надходить повітря і рухається по трубках. При сушінні молодого бурого вугілля вологістю 50-55 % барабани сушарок встановлюють під кутом 7-9 градусів. Частота обертання барабана складає 6-10 об/хв і залежить від початкової і кінцевої вологи, властивостей вугілля, тиску пари, крупності вугілля. Час сушки складає 20-25 хв. Пара надходить на фабрику з ТЕЦ через розподільник до кожного сушильного барабану.

Фактори роботи парових сушарок. Головний показник роботи парової трубчастої сушарки - питома продуктивність сушарки по волозі, тобто маса вологи, що випарюється з вугілля з 1 м2 внутрішньої поверхні трубок за 1 годину. Продуктивність сушарки залежить від крупності вугілля, тиску пари, розрідження в камері, завантаження трубок.

Розрахунок сушильного відділення. Розрахунок полягає у визначення поверхні нагріву у відповідності до маси випарюваної вологи при прийнятих параметрах сушки.

S= 1000W/24a,

де W – маса вологи, що випаровується, т/г;

a - питома продуктивність по випаровуваній волозі з 1 м2 поверхні нагріву трубчастих сушарок ( визначається за графіком в залежності від тиску пари і розрідження на стороні розвантаження сушарки).

Приклад розв'язання задачі: за допомогою діаграми розрахувати необхідну продуктивність сушарки по випарюваній волозі при наступних даних: тиск пари 0,38 МПа, розрідження в камері розвантаження сушарки 40 Па. З точки у нижньому правому куті графіка, що відповідає заданому тиску 0,38 МПа, провести вертикаль до перетину з кривою температури насиченої пари. З точки перетину провести горизонтальну лінію і визначити температуру насиченої пари при заданому тиску, яка дорівнює 149о С. відкласти цю температуру на осі ординат і провести горизонтальну лінію до перетину з наклонною лінією, що відповідає заданому розрідженню 40 Па. Опустити з точки перетину перпендикуляр на вісь абсцис і отримати питому рпродуктивність 6,1 кг/( м2*г).

Лекція № 4

Тема 2.1.10 Пресування вугілля

План лекції

1. Загальні поняття про пресування.

2. Характеристика процесу пресування.

3. Обладнання для пресування.

Зміст лекції

1. Загальні поняття про пресування.

Пресування рудної брикетної суміші виконується на пресах періодичної (штемпельні, столові) і безперервної (вальцеві, кільцеві) дії при тиску до 100 МПа.

Подальша підготовка брикетів до металургійного процесу зводиться до зміцнення їх структури в результаті підсилення механічних зв’язків і підвищення термічної стійкості. Звичайна операція охолодження не завжди може забезпечити необхідну міцність брикетів. Для додаткового зміцнення брикетів застосовують різні методи: сушку, карбонізацію, автоклавну обробку.

Змішування вугільної шихти зі зв’язуючими і її пропарювання виконується в спеціальних змішувальних апаратах при температурі 100 – 150 оС. В таких умовах зв’язуюча речовина рівномірно розподіляється в об’ємі вугільної маси. Після охолодження на 20 – 30оС підготовлена брикетна суміш подається на пресування.

Пресування – основний процес в технології брикетування бурого вугілля. В процесі пресування під дією високих механічних зусиль (80 – 120 МПа) відбувається обтискування вугільного дріб’язку, в результаті чого він перетво­рю­ється у брикет. Маса буровугільних брикетів складає 300 – 600 г. Брикетування бурого вугілля здійснюється в штемпельних, рідше в кільцевих пресах. Брикети після пресування мають температуру 70 – 80оС, тому перед відвантаженням вони повинні охолоджуватись (в охолоджувальних жолобах або конвеєрах). Брикети повинні зберігатись на складах закритого типу, щоб уникнути атмосферного впливу.

2. Характеристика процесу пресування.

Пресування брикетної суміші виконується на вальцевих пресах (рис. ) при тиску 20 – 80 МПа.

Підготовлена брикетна суміш із завантажувального бункера надходить у простір між двох підпресовуючих валків, що обертаються назустріч один одному. Підпресований матеріал акумулюється в завантажувальній камері, з якої він вивантажується під дією сил ваги і тертя в робочий простір між брикетувальними валками. На брикетувальних валках змонтовані бандажні кільця з чарунками у формі брикету. Правильний вибір розмірів і форми чарунок забезпечує рівномірне ущільнення брикетної суміші у всьому об’ємі чарунки і одержання міцних брикетів. Брикетувальні валки при обертанні захоплюють із завантажувальної камери підготовлений матеріал. Для повного і рівномірного заповнення чарунок сумішшю вона подається на валки під деяким натиском. У просторі між чарунками бандажних кілець матеріал спресовується, а коли чарунки розходяться з них випадає готовий брикет.

Тривалість утворення брикетів складає в середньому 0,4 – 0,5 с. Охолодження і відвантаження готових брикетів – заключна операція технологічного комплексу брикетування. Охолодження забезпечує необхідну механічну міцність готових брикетів. В процесі охолодження підвищується в’язкість зв’язуючого за рахунок зниження температури з 60 – 65 до 20 – 25 оС. Для охолодження брикетів потрібен визначений час їх перебування в атмосфері природного повітря або повітря, що подається примусово. Інтенсивність охолодження пропорційна відношенню об’єму брикету до його поверхні. Крупні брикети охолоджуються повільніше, ніж дрібні (маса вугільних брикетів – 30 – 360 г). Додатково охолоджувати брикети можна під час їх відвантаження у залізничні вагони.

3. Обладнання для пресування.

Двохштемпельний торфобрикетний прес:

1. станина;

2. головка преса;

3. охолоджувальні лотки;

4. завантажувальні люки;

5. оглядові люки;

6. огорожа клиноремінної| передачі;

7. електродвигун;

8. пульт управління.

Двохштемпельний брикетний прес:

1. станина;

2. черв'ячна передача;

3. штурвал регулювання положення плити і матриць;

4. бункер для подачі сушонки| в канал преса;

5. привід преса;

6. кріплення

Валковий брикетний прес:

1. вертикальний підпресувальник;

2. валки;

3. привод

Лекція № 5

Тема 2.1.11 Складання схем брикетування вугілля

План лекції

1. Складання схем брикетування вугілля.

2. Економічна оцінка технологій переробки вугілля і ефективність виробництва і використання отримуваної на їх основі продукції.

3. Вуглебрикетне устаткування для охолодження. Схеми ущільнення матеріалу при накладенні тиску. Навантаження та складування брикетів. Знепилення та пиловловлення. Контроль за вуглебрикетним виробництвом. Вуглебрикетні фабрики. Безпека брикетного виробництва. (Питання, що виносяться на самостійне вивчення.)

Зміст лекції

1. Складання схем брикетування вугілля.

При брикетуванні без зв’язуючих речовин відбувається поступове заповнення пустот між частинками, потім ущільнюються і деформуються самі частинки і між ними виникають сили молекулярного зчеплення. Підвищення тиску і періоду перебування матеріалу під тиском приводить до зниження пружних деформацій і переходу їх в пластичні, внаслідок чого структура брикету зміцнюється.

Технологія брикетування молодого бурого вугілля і торфу складається з підготовчих операцій, сушки, пресування, охолодження і відвантаження брикетів.

Підготовка бурого вугілля за крупністю зводиться до забезпечення оптимального гранулометричного складу. Залежно від вихідної крупності вугілля піддається одно - або двостадійному дробленню. Дроблений до 6 мм матеріал направляється на сушку, де його вологість знижується до 16 – 19 %. На швидкість і триваліть сушки впливають природа бурого вугілля, вміст вихідної вологи, крупність, питома продуктивність сушарки, інтенсивність перемішування матеріалу при русі по сушарці, температура, вологість і швидкість подачі теплового агента. Сушка бурого вугілля звичайно здійснюється в парових сушарках. Оскільки вугілля після сушки має достатньо високу температуру (70-85оС), охолодження його є обов’язковою операцією перед пресуванням.

1. Бункер

2. Грохочення

3. Дроблення

4. Сушка

5. Система пиловловлювання

6. Механічний паровий змішувач

7. Шнек

8. Вальцовий| прес

9. Сітчастий охолоджувальний конвеєр

10. Склад брикетів

Пресування – основний процес в технології брикетування бурого вугілля. В процесі пресування під дією високих механічних зусиль (80 – 120 МПа) відбувається обтискування вугільного дріб’язку, в результаті чого він перетво­рю­ється у брикет. Маса буровугільних брикетів складає 300 – 600 г. Брикетування бурого вугілля здійснюється в штемпельних, рідше в кільцевих пресах. Брикети після пресування мають температуру 70 – 80 оС, тому перед відвантаженням вони повинні охолоджуватись (в охолоджувальних жолобах або конвеєрах). Брикети повинні зберігатись на складах закритого типу, щоб уникнути атмосферного впливу.

Схема брикетування бурого вугілля:

1. бункер;

2. магнітний сепаратор;

3. I стадія грохочення;

4. додроблювання|;

5. II стадія грохочення;

6. додроблювання|;

7. сушка;

8. пиловловлювання;

9. ланцюговий транспортер для охолоджування сушонки|;

10. охолоджувальні батареї для сушонки|;

11. молоткова дробарка для сушонки|;

12. штемпельний прес;

13. охолоджувальні лотки;

14. сітчастий охолоджувальний конвеєр;

15. склад брикетів.

Технологія брикетування торфу не відрізняється від буровугільної.

В практиці брикетування рудної сировини і відходів чорної металургії широке розповсюдження здобув процес гарячого брикетування. Сутність його зводиться до спікання зерен частково відновленої руди при температурі 800 – 1100оС і брикетуванню в нагрітому стані при тиску до 100 МПа. Для одержання якісних брикетів ступінь відновлення руди повинна бути близько 50 %. Основні вузли установок цього типу: відділення підготовки, нагріву, гарячого брикетування на вальцевих пресах високого тиску і охолодження брикетів.

Загальні вимоги до брикетів – їх високі фізико-механічні властивості (в т. р. термо - і водостійкість). За хімічним складом до вугільних брикетів висува­ються вимоги, щодо зольності, вологості і теплоти згоряння. Додаткові вимоги до рудних брикетів охоплюють деякі металургійні і фізичні властивості (від­нов­люваність, газопроникненість, пористість, термомеханічна міцність і ін.).

Собівартість 1 т рудних брикетів на 20 – 50 % нижче собівартості агломерату і на 10 – 30 % нижче собівартості обкатишів з випалом.

2. Економічна оцінка технологій переробки вугілля і ефективність виробництва і використання отримуваної на їх основі продукції

Вугілля, що поставляється основним споживачам (тепловим електростанціям, енергетичним установкам комунально-побутового господарства і населення) не завжди відповідає їх вимогам по таких параметрах як вологість і велика (розмір шматків). Це приводить до негативних наслідків у сфері використання. Підвищення якості вугільного палива може бути досягнуте на основі використання технологій, розроблених в Інституті пальних копалин, Гіпрошахт. Збагачення вугілля по волозі можливо на основі методу термічного збагачення в системі вихрових камер, а досягнення необхідної великої - на основі термобрикетування| на штемпельних пресах без застосування матеріалів, що пов'язують, внаслідок чого виходить малодимний продукт (термобрикет|). Вплив методів переробки енергетичного вугілля на якісні параметри палива підтверджується даними таблицями 1.

Дані методи через отримувану на їх основі продукцію зроблять позитивний вплив і на інших стадіях знаходження ушляхетнених видів палива. Термічне збагачення вугілля по волозі приведе до зниження змерзання| на складах і в залізничних вагонах, збільшенню радіусу перевезення і скороченню теплотехнічних показників роботи устаткування і результатів господарської діяльності електростанцій. Кускування вугілля даним методом дозволить збільшити ресурси бездимного палива і понизити втрати у сфері використання і тим самим скоротити витрати споживача на придбання палива. Це підтверджується тим, що к.к.д. енергетичних установок з шаровою системою спалювання при використанні рядового вугілля дорівнює 46%, а термобрикетів| -75%. Крім того скорочуються викиди димових газів як джерела забруднення навколишнього середовища. Не менш важливим аспектом оцінки даних технологій є результати господарської діяльності майбутніх підприємств. Вона (оцінка) виконана на основі технічної інформації розробників процесів, сучасних цін і показників ринкової економіки (таблиця 2).

 Таблиця 1  Якість рядового вугілля і палива, що отримується методами переробки

Вид палива	Показники якості
Зольність,%	Вологість %	Сіра загальна %	Теплота згорання ккал/кг
Термічне збагачення по волозі Споживач - електростанції
Рядове вугілля Термовугілля з нього	7,7 8,7	35,0 10,0	0,2 0,22	3660 6100
Термобрикетування Споживач – КБХ, населення
Рядове вугілля Термобрикети з нього	7,5 9,4	31,0 2,0	0,5 0,6	3750 6200

Таблиця 2 Ефективність виробництва вугільного палива підвищеної якості