ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД
„ДОНЕЦЬКИЙ ТРАНСПОРТНО-ЕКОНОМІЧНИЙ КОЛЕДЖ”
ЦИКЛОВА КОМІСІЯ ГІРНИЧО-ЕКОЛОГІЧНИХ ДИСЦИПЛІН
К О Н С П Е К Т
лекцій з дисципліни «Спеціальні методи збагачення і окускування корисних копалин»
за спеціальністю 5. «Збагачення корисних копалин»
галузі знань 0503 «Розробка корисних копалин»
2014
ЗМІСТ
ВСТУП 4
Розділ 2 ОКУСКУВАННЯ КОРИСНИХ КОПАЛИН 6
2.1 Брикетування вугілля 6
2.1.1 Загальні відомості про брикетування вугілля 6
2.1.2 Вимоги до брикетів
2.1.3 Основні способи брикетування вугілля
2.1.4 Теоретичні основи брикетування бурого вугілля без зв'язуючих речовин
2.1.5 Технологія виробництва вугільних брикетів 18
2.1.6 Приймання і механічна підготовка вугілля для брикетування
2.1.7 Сушіння вугілля 31
2.1.8 Зв'язуючі речовини та їх застосування
2.1.9 Контрольна підготовка і охолодження буровугільної суміші
2.1.10 Пресування вугілля 38
2.1.11 Складання схем брикетування вугілля 44
2.2 Коксування вугілля
2.2.1 Коксування вугілля 55
2.2.2 Напівкоксування вугілля
2.2.3 Оцінка вугілля, як сировини для коксування
2.2.4 Коксові печі, їх пристрій та принцип дії
2.2.5 Газифікація вугілля
2.2.6 Отримання бездимного палива 68
2.3 Агломерація 76
2.3.1 Способи агломерації. Технологія окускування 76
2.3.2 Металургійні властивості агломерату.
2.3.3 Вивчення схематичного обладнання виробництва агломерату
2.3.4 Основні фактори при виробництві окатишів
2.3.5 Основне обладнання для виробництва окатишів
2.3.6 Технологія виробництва окатишів
2.3.7 Номенклатура окускування сировини на виробництві
2.3.8 Правила експлуатації металевих окатишів 82
Рекомендована література 93
ВСТУП
Курс лекцій з дисципліни «Спеціальні методи збагачення і окускування корисних копалин» для студентів спеціальності 5. «Збагачення корисних копалин» галузі знань 0503 «Розробка корисних копалин» охоплює необхідний обсяг знань зі спеціальних методів збагачення корисних копалин і окускування корисних копалин для засвоєння студентами головних питань з тем для повного охоплення знань з даного курсу і використання їх в галузі спеціальних методів корисних копалин.
Предметом вивчення навчальної дисципліни є технології збагачення спеціальними методами, для прийняття рішень по дослідженню, проектуванню та управлінню збагачувальними фабриками на підставі аналізу інформації про якість вихідної сировини, продуктів збагачення, фізичних, хімічних параметрів технологічного процесу.
Метою вивчення являється формування професійних знань з питань застосування спеціальних методів збагачення корисних копалин, що мають велике значення при підготовці фахівця зазначеної спеціальності. За допомогою відповідних організаційних і технічних засобів оптимізувати технологічні процеси, використовуючи отримані оперативні характеристики, інструкції з експлуатації та режимні карти. За допомогою відповідних методів розраховувати технологічні схеми процесів підготовки продуктів збагачення мінеральної сировини в металургійному, хімічному, гідрометалургійному видам їх переробки та використання, використовуючи вихідні дані про їх кількісно-якісну характеристику.
Основним завданням вивчення дисципліни «Спеціальні методи збагачення і окускування корисних копалин» є засвоєння студентами основ спеціальних методів збагачення і окускування корисних копалин, принципу дії, конструкцію, технічні характеристики та практичне застосування спеціальних сепараторів та іншого специфічного обладнання. Отримані знання з дисципліни передбачають розраховувати технологічну схему спеціальних процесів збагачення мінеральної сировини, використовуючи вихідні дані про її кількісні та якісні характеристики. Забезпечувати експлуатацію технологічного обладнання згідно з вимогами правил технічної експлуатації. Складати техніко-економічну характеристику збагачувального виробництва, використовуючи розрахунки параметрів підготовчих, основних ти допоміжних процесів збагачення та нормативно-технічну документацію, з'ясовувати з майбутніми фахівцями основні техніко-економічні показники обладнання, знання яких дозволить приймати вірні рішення у практичній діяльності. При цьому важливо, щоб випускники ДТЕК могли гідно забезпечувати ефективну роботу підприємства і були провідниками передових сучасних технологій.
Вивчати можливості технічних засобів, які мають значний вплив на показники технологічного процесу, а в кінцевому рахунку і на економічні показники підприємства, дають можливість фахівцю обґрунтовано приймати рішення на підвищення ефективності виробництва і, взагалі, на техніко-економічні показники підприємства.
Піл час процесу вивчення курсу широко застосовуються наочні та лабораторні установки, технічні засоби навчання (ТЗН) з застосуванням ПК (плакати, слайди, ПК, мультимедійне обладнання та інше), використовуються різні методи - від пояснювально-ілюстративних до проблемних. Серед засобів навчання особливо відзначаються засоби візуалізації (слайди, схеми, таблиці, рисунки, заставки до ПК, мультимедійне обладнання), які використовуються у поєднанні з активною діяльністю студентів.
Під час самостійного вивчення студенти отримують нову інформацію, що має теоретичний, аналітичний, проблемний характер і дає змогу узагальнити досвід практичної діяльності. Робота з теоретичним (лекційним) матеріалом дозволяє сформувати навички самостійного обґрунтування студентом своєї точки зору з питань, що розглядаються під час лекцій, вільно володіти поняттєво-термінологічним апаратом та теоретичними положеннями.
Розділ 2 ОКУСКУВАННЯ КОРИСНИХ КОПАЛИН
ТЕМА 2.1 Брикетування вугілля
Лекція № 1
Тема 2.1.1 Загальні відомості про брикетування вугілля
План лекції
1. Загальні відомості про брикетування вугілля.
2. Переваги брикетного палива.
3. Вимоги до брикетів. Основні способи брикетування вугілля. Теоретичні основи брикетування бурого вугілля без зв'язуючих речовин. (Питання, що виносяться на самостійне вивчення.)
Зміст лекції
1.Загальні відомості про брикетування вугілля
Брикетування - це процес переробки мінеральної сировини в шматки однорідного складу і геометрично правильної форми, так звані брикети.
Брикетування вугілля запропоновано в Росії в 30-х рр. 19 ст. , який розробив метод отримання брикетів з кам'яно-вугільного дріб'язку і древесного вугілля, назвавши ці брикети карболеїном.
У 1858 році в Германії пущена перша буровугільна, через декілька років кам'яновугільна.
Брикетування рудного дріб'язку вперше здійснено в Швеції в 80-х рр. 19 ст. У дореволюційній Росії рудні фабрики брикетів з'явилися на початку 20 ст. при металургійних заводах.
Брикетування полягає в отриманні брикетів з дрібнозернистих рудних матеріалів на пресах з добавками або без добавок зв'язуючих речовин, (вапно-пушонка, портландцемент, рідке скло і ін.). Для поліпшення металургійних властивостей брикетів їх часто піддають термічній або хімічній обробці.
Основним устаткуванням для брикетування є валкові брикетпреси, що виробляють однакові шматки у формі горіхів. На штемпельних брикет-пресах отримують брикети циліндричної і призматичної форми, а на високопродуктивних кільцевих пресах — безперервну стрічку брикета. Останнім часом для брикетування застосовують вакуум-преси.
У чорній металургії брикетують головним чином руди, що направляються в сталеплавильне виробництво. Спосіб має обмежене застосування для тонкоподрібнених концентратів, що мають глиноземисту порожню породу з великою вологістю (16,0—16,5%). У невеликій кількості випускають також брикети з марганцевих руд.
Останнім часом для підвищення міцності брикетів робилися спроби упровадити метод так званого «гарячого» брикетування, при якому шихту перед пресуванням нагрівали до 830-10З00С в печах трубчастих, багаточереневих і киплячого шару. Проте у зв'язку із збільшенням вартості продукту цей метод розповсюдження в промисловості не отримав.
Основними недоліками брикетування, що перешкоджають впровадженню його в чорній металургії, є відносно низька продуктивність пресів, дефіцитність і висока вартість добавок, неможливість видалення шкідливих домішок з руд.
Паливні брикети – альтернативне джерело енергії, і тому володіє вельми унікальними природними характеристиками.
2. Переваги брикетного палива
Теплотворення 4400 ккал/кг
Щільність 1,2 т/куб. м.
Вміст золи до 3%
Вміст вологи до 8%
Вміст сірки до 0,04%
Використовувана сировина с/х відходи (лушпиння соняшнику, солома і так далі). Як наслідок високої щільності – велика теплотворна здатність, близько 4400 к/калл на 1 кг. Наприклад кам'яне вугілля 4500 – 5300 к/калл, залежно від сорту, дрова – к/калл. Це означає, що 1 брикета вагою біля 1кг достатньо для обігріву будинку площею 45 м2 протягом однієї години.
При горінні брикети дають стійке високе полум'я до повного згорання в продовж 2,5-3 години. У режимі тління брикети можуть горіти декілька годин.
Брикети горять в 2 рази жаркіше і як мінімум в 2 рази довше, ніж звичайні сухі дрова.
Низька зольність.Залишок золи після згорання не перевищує 3%. Кам'яне вугілля – 30-40%, дрова %. Сучасні котли, що працюють на даному виді палива, чистять 1 раз на 2 роки. Попіл може розглядатися як екологічно чисте добриво.
Не виділяється чадний газ.Одним з найбільших переваг брикетів потрібно відзначити те, що при їх згоранні не виділяється чадний газ СО2, який руйнує озоновий шар атмосфери. Викиди сірки складають 0,032%, що жодним чином не забруднює повітря.
Паливні брикети ідеально чистий продукт в санітарно-гігієнічному плані. Таке паливо не викликає алергічних реакцій навіть у астматиків.
Автономність. Застосування паливних брикетів як палива дозволяє не залежати від компаній монополістів (газ, електрика), а також зовнішніх умов (пошкодження ліній електропередачі, трубопроводів, крадіжки і так далі).
Не вимагає тривалих узгоджень на підключення (у відмінності від електрики, газу).
Новизна. Будьте першим просунутим користувачем котла на паливних брикетах, ЕКОНОМТЕ Ваші гроші і час, і хай Вам заздрять сусіди.
Зростання числа користувачів котлів і камінів в Европе складає 25 % у рік.
Висока щільність.Брикет, отриманий методом шнекового пресування, окрім високої щільності (1.1-1.2 т/м3) має зміцнюючу корку на поверхні.
Брикети практично не дають крихти і можуть транспортуватися в два яруси. Корка на поверхні зменшує проникнення вологи в брикет.
Щільність паливних брикетів – 1,1-1,4 тон/куб. м. Це в два з половиною рази більше щільності звичайного дерева. Насипна щільність брикета 1000 кг/куб. м; Насипна щільність дров близько 300 кг/куб. м.
Висока щільність дозволяє відносно легко транспортувати його на великі відстані. Завдяки правильній формі, невеликому розміру паливні брикети можна щільно укладати на палети або пересипати через спеціальні рукави, що дозволяє автоматизувати процеси навантаження-розвантаження і також спалювання цього виду палива.
Бездимне паливо. По європейській класифікації палива паливні брикети відносяться до категорії бездимного палива.
Відсутність диму дозволяє безугарно розтоплювати печі і каміни при малій тязі димаря ( взимку на холодну трубу, коли в димарі утворюється холодна пробка, частина диму від звичайних дров або вугілля неминуче потрапляє в приміщення) .
Брикети набагато менше яскріють, і фактично не "стріляють". Паливні брикети дуже компактні, не брудняться, не займають багато місця, зручні при транспортуванні. Транспортуються будь-яким видом транспорту критого типу в умовах, що забезпечують збереження тари і продукції.
Зберігання брикетів проводиться окремо від інших матеріалів і речовин. За правильних умов можуть зберігається необмежено довго. Паливні брикети потрібно зберігати в сухому критому приміщенні при температурі від +5 до +40 C, відносна вологість 30-80%. Умови зберігання повинні виключати дію води і агресивних середовищ, а також дію прямого сонячного світла і джерел вогню.
Легко розпалюється.Вам не доведеться перетворюватися в кочегара, підкидаючи кожну годину і перевіряючи чи не пора підкинути ще. Можна спокійно займатися своїми справами і підійти до топки години через два, брикети продовжуватимуть тліти або горіти м'яким, красивим синім полум'ям, виділяючи сильний жар.
Але найважливіше те, що приміщення прогріється набагато швидше чим при використанні дров.
Атмосферостійкість – здатність брикета не руйнуватися під впливом вологості повітря і температурних коливань. Водостійкість – здатність брикетів не руйнуватися під впливом води. Атмосферо - і водостійкість брикетів оцінюються залишковою механічною міцністю. Термостійкість – здатність брикетів не руйнуватися в печі під певним тиском. Газопроникність вимірюється об'ємом газу, що проходить через одиницю площі поверхні брикету в одиницю часу.
Залежно від властивостей початкової сировини брикетування проводиться без зв'язуючих речовин (молоде буре вугілля, торф) при тиску 100-250 МПа і з зв'язуючими речовинами (кам'яне вугілля і рудний дріб'язок, антрацитний штиб і ін.) при тиску 20-80 МПа. При брикетуванні без зв'язуючих речовин відбувається поступове заповнення порожнеч між частинками, потім ущільнюються і деформуються самі частинки, між ними виникають сили молекулярного зчеплення.
Підвищення тиску і тривалості перебування матеріалу під ним призводить до зниження величин пружних деформацій і переходу їх в пластичні, унаслідок чого структура брикету зміцнюється. Брикетування молодого бурого вугілля без зв'язуючих, проводиться для комунально-побутових потреб. Молоде буре вугілля (Wp до 60%) дробиться до крупності 0-6 мм і сушиться в парових трубчастих сушарках або газових трубах-сушарках до оптимальної вологості 15-20%. Сушонка (підсушене вугілля) охолоджується до 40-50°С, пресується під тиском 100-150 МПа в штемпельних пресах, рідше при тиску 200-500 МПа в кільцевих пресах, брикети охолоджуються в охолоджуючих жолобах (барабанах) до 40-45°С і відвантажуються на склад.
При брикетуванні вугілля для технологічних цілей (коксування, полукоксування та ін.) додатково вводяться процеси дроблення сушонки після першої стадії сушки і повторна сушка (зазвичай в парових трубчастих сушарках) для вирівнювання різності у вмісті вологи у вугіллі різних класів крупності з метою підвищення їх фізико-механічних властивостей.
Маса буровугільних брикетів 300-600 гр.
Технологічна схема виробництва торф’яних брикетів відрізняється від буровугільної застосуванням іншого сушильного устаткування із збереженням послідовності всіх операцій. Для сушки високовологого торфу (Wp 60%) до вологості 15-20% служать пневмопароводяні, парогазові, пневмогазові, шахтномлинові (різно- видність пневмогазовох) сушарки. Брикети пресують на штемпельних пресах під тиском до 100 МПа.
Фізико-хімічні параметри процесу брикетування з зв'язуючими речовинами залежать від способу брикетування, властивостей початкової сировини, зв'язуючих речовин, умов зміцнення брикетів, а також від швидкостей полімеризації зв'язуючих речовин і утворення цементуючих речовин в структурі брикетів.
Для брикетування кам’яного вугілля застосовуються кам'яновугільний пек, нафтобітуми і ін.). Процес включає підготовку кам'яно-вугільного дріб'язку зазвичай крупністю 0-6 мм, його сушку до вологості 2-4%, дозування і змішування з рідким або твердим зв'язуючим (крупність від 0-1 до 0-3 мм). Шихта подається в механічний паровий змішувач, де при 100-150°С (залежно від вигляду зв'язуючого) ретельно пропарюється і перемішується; охолоджується (на 20°С) і пресується у вальцьовому пресі (20-80 МПа); готові брикети охолоджуються і складуються. Маса кам'яно-вугільного брикетів 30-360 гр.
Брикетування руд і концентратів чорних і кольорових металів проводиться за різноманітними технологічними схемами залежно від властивостей початкової сировини і вимог споживача, видів зв'язуючих речовин (вапно, сульфітно-спиртова барда, цементи, рідке скло і ін.).
Набуло поширення виробництво рудних брикетів по методу гарячого брикетування. По цій технології рудний дріб'язок нагрівається в більшості випадків в апаратах киплячого шару до °С і брикетується в закритих вальцьових пресах (до 100 МПа); готові брикети охолоджуються і складуються. Ця технологія використовується для підготовки сировини до процесів прямого отримання заліза з руд і утилізації різних металургійних відходів. Брикетуються мідні, марганцеві, хромові, нікелеві, молібденові, цинкові і ін. руді і концентрати.
Вимоги до брикетів. Загальні вимоги до брикетів — їх високі фізико-механічні властивості (в т. р. термо- і водостійкість).
По хімічному складу до вугільних комунально-побутових брикетів пред'являються вимоги, відповідні якості початкової сировини в даному вугледобувному районі країни, проте їх зольність не повинна перевищувати 20%. Для торф'яних брикетів зольність повинна бути не більше 15%, вологість на робочу масу не більше 16%, теплота згорання 15-20 Мдж/кг.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 |
