Оценка обогатимости углей по методу К.Д. Геращенко

Кушина О.А.
Руководитель: Назимко Е.И.

Источник: Сборник тезисов докладов конференции молодых обогатителей Украины (25 апреля 2007 г.) - Донецк: ДонНТУ, 2007.

Обогатимость угля - это его способность
разделяться на продукты обогащения
по заданным показателям качества.

Известно, что практически разделить уголь на полезную и неполезную части существующими методами пока невозможно. Поэтому необходимо знать, при каком содержании полезного компонента в продуктах обогащения, и при каких их выходах процесс разделения можно считать наиболее приемлемым для данного угля.
Предложено много методов оценки обогатимости углей, но не все они могут быть рекомендованы для практического использования, т.к. большинство из них допускают те или иные погрешности. Это иногда приводит к неправильным выводам при сравнении результатов исследовательских работ и различных вариантов проектов углеобогатительных фабрик.
Из всего множества существующих методов оценки обогатимости углей самые известные методы: Бэрда, Топоркова, Фоменко, Майера. Все эти методы заключаются в построении кривых обогатимости и определении с их помощью характеристик угля. Методы Топоркова и Майера наиболее просты, но пользоваться ими можно только в том случае, если предварительно задана плотность разделения угля, выход или зольность всплывших фракций, т.е. то, что как раз необходимо определить, исходя из характеристики угля.
Однако все предложенные методы предполагают, так сказать, "ручной" просчет и построение кривых обогатимости, а применение вычислительной техники и внедрение АСУ требует наличия логико-математического аппарата, позволяющего с достаточной точностью выбирать оптимальные схемы обогащения угля, оптимально группировать угли при их шихтовке и прогнозировать показатели товарных продуктов для получения максимального эффекта процесса обогащения.
Другими словами, необходимо располагать достаточно надежными и общими методами оценки углей и процессов их разделения.
Одним из интересных методов аналитического определения кривых обогатимости является метод, предложенный К.Д. Геращенко. На основании статистической обработки большого количества результатов фракционных анализов донецких углей, были получены уравнения для описания кривых λ и β. В связи с тем, что описание кривых обогатимости одним уравнением не обеспечивало достаточного приближения из-за их сложности и резких изменений характера кривых у различных углей, пришли к выводу о целесообразности построения этих кривых по трем участкам, соответственно заданным фракциям (например, < 1500 кг/м³, 1500-1800 кг/м³, > 1800 кг/м³), при этом каждый участок кривой описывается своим выражением.

Кривая элементарных зольностей λ описывается системой уравнений:

A_I = A_min + a₁γⁿ;
A_II = b₀ + b₁γ + b₂γ ^k;
A_III = c₀ + c₁γ + c₂γ².

Исследования показали, что значение минимальной зольности можно определить по зависимости от зольности легких фракций. При выделении легких фракций по плотности 1500 кг/м³ имеем:

А_min = 0,7 + 0,29 А _<1500

Параметры a₁, b₀, b₁, b₂, c₀, c₁, c₂, n, k определяются из граничных условий, т.е. из равенства конечных и начальных зольностей по участкам, количества зольных единиц, равенства первых производных в местах соединения участков.

Так как кривая зольностей всплывших фракций β является интегральной по отношению к кривой λ, то в результате интегрирования получена система уравнений, описывающих кривую β:

где γ₁ и γ₂ - содержание легких и промежуточных фракций в рядовом угле.

Предложенные уравнения описывают кривые обогатимости донецких углей различных категорий обогатимости с точностью, достаточной для технических показателей (σ = 1-3%). На рисунке изображены кривые обогатимости λ и β, рассчитанные по методу Геращенко с помощью ЭВМ.

Выводы:

Использование предложенного метода позволяет представить основную исходную информацию об угле и процессах его разделения в виде, удобном для использования в автоматизированных системах планирования и управления производством, особенно при оценке и выборе технологических режимов. При этом качество исходного сырья, благодаря применению разработанных аналитических выражений, может быть получено по минимальному количеству исходной информации.
В целом исследование характеристик углей Донбасса дало возможность определить математические зависимости для отдельных параметров, которые позволяют просто и достаточно точно прогнозировать технологические показатели исходного угля.