Проведення фракційного аналізу

Фракціями називають сукупність зерен щільністю, обумовленою щільністю рідин, застосовуваних при їхньому розшаруванні.

Фракційним аналізом називають засіб визначення фракційного складу матеріалу шляхом розшарування проби у важких рідинах установлених щільностей.

Процес поділу проби матеріалу на фракції шляхом занурення її в рідині різноманітної щільності називають розшаруванням проби.

Мета фракційного аналізу вугілля - одержання характеристики вихідного вугілля або продуктів його збагачення по утриманню в них фракцій різноманітної щільності.

З збільшенням утримання в вугіллі мінеральних домішок його щільність і зольність підвищуються. Якщо вугілля розділити по щільності, те його окремі фракції будуть різноманітними по якості.

Для фракційного аналізу відбирають проби вугілля від класів, отриманих за допомогою ситового аналізу. Маса проби для фракційного аналізу залежить від крупності вугілля:

 

Максимальний розмір шматків, мм	100 (150)
Маса проби, кг							0,5

 

Для проведення фракційного аналізу використовують важкі рідини.

Пробу вугілля перед розшаруванням знешламлюють, промиваючи водою на ситі з отворами 1 (0,5) мм. Шлам збирають, висушують, зважують і - відбирають від нього пробу для хімічного аналізу.

Вугілля крупніше 1 (0,5) мм розшаровують у спеціальних бачках, наповнених рідиною щільністю 1300; 1400; 1500; 1600; 1800; 1 2000 кг/м³, по такій схемі (рис. 14-8).

Рис. 14‑8 – Схема проведення фракційного аналізу

Пробу вугілля частинами (не більш 7 кг для класів із розміром шматків 25 мм і більш; 5 кг для класів із розміром шматків 3-25 мм, 2 кг для класів із нижньою межею крупності 1 (0,5) мм) поміщають у бачок із сітчастим дном, що опускають в інший бачок, заповнений важкою рідиною з найменшою щільністю - 1300 кг/м³.

Вугілля старанно перемішують і дають відстоятися. Фракцію, що спливла, що має щільність менше щільності рідини, знімають гратчастим черпаком, промивають водою, підсушують до повітряно-сухого стана в сушильній шафі при температурі (50±5) С⁰ і зважують із точністю до 5 г.

Потоплену фракцію, що має щільність, рівну і більше щільності рідини, виймають разом із сітчастим бачком і після набрякання залишків розчину занурюють у такий бачок, наповнений більш щільною рідиною - 1400 кг/м³ і т.д.

У останній найбільше щільній рідині (1800 або 2000 кг/м³) одержують також дві фракції - що спливла і потонула, і їх оброблять як попередні.

Фракційний аналіз вугілля розміром менше 1 (0,5) мм проводять у лабораторній центрифузі ЦЭ-3.

Результати фракційного аналізу оформляють таблицею, аналогічній таблиці 14-3.

Таблиця 14‑3 – Результати фракційного аналізу класу 13-25 мм

Щільність фракцій, кг/м³	Вихід фракції γ	Зольність фракції , %		Фракції, що спливли	Потоплені фракції
кг	%	Вихід поверх , %	, %	Вихід знизу , %	, %
До 1300	-	-	-	-	-	-		18,93
1300-1400	9,070	56,0	2,63	147,3	56,0	2,63	44,0	39,66
1400-1500	2,525	15,6	9,27	144,6	71,6	4,08	28,4	56,35
1500-1600	0,915	5,7	19,21	109,5	77,3	5,19	22,7	65,68
1600-1800	0,445	2,7	28,75	77,6	80,0	5,99	20,0	70,68
1800-2000	0,520	3,2	40,93	130,9	83,2	7,33	16,8	76,35
2000-2100	0,950	5,9	68,50	404,1	89,1	11,38	10,9	80,64
Понад 2100	1,765	10,9	80,64	878,5	100,0	18,93	-	-
Знешламлена проба	16,190		18,93	1892,5	-	-	-	-
Шлам	0,500	-	22,50	-	-	-	-	-
Вихідна проба	16,690	-	19,05	-	-	-	-	-

 

Результати фракційного аналізу використовують для упорядкування теоретичного балансу продуктів збагачення, визначення категорії збагачення і при експлуатації фабрик для експрес-контролю.

Теоретичний баланс продуктів збагачення призначений для визначення теоретично можливих якісно-кількісних показників гравітаційного збагачення при заданій щільності поділи.

 

Продукт	Вихідний	Концентрат	Промпродукт	Відходи
Вихід , %		71,6	8,4	20,0
Зольність , %	18,93	4,08	22,3	70,7

 

Збагачуваність вугілля

Збагачуваність вугілля - це його здатність розділятися на продукти збагачення по заданих показниках якості.

За результатами фракційного аналізу визначають збагачуваність.

Показник збагачення Т, %, обчисляють як відношення виходу проміжних фракції до безпородної маси по формулі

де – вихід фракції промпродукту, %;

– вихід фракції відходів, %.

У залежності від значення показника збагачення вугілля поділяють на категорії:

Легка (Т<5%), середня (T=5-10%), важка (T=10-15%), дуже важка (T>15%).

Криві збагачення

Криві збагачення - графічне зображення результатів фракційного аналізу вугілля. По таблицях результатів фракційного аналізу неможливо визначити вихід продуктів збагачення будь-якої заданої зольності. Ця задача легко вирішується за допомогою кривих збагачення.

Криві збагачення (рис. 14-9) будують за даними фракційного аналізу (див. табл. 14-3) у наступним способом.

Квадрат розбивають сіткою на рівні частини. На лівій стороні квадрата відкладають у масштабі поверх униз вихід фракцій, що спливли; на нижньої зліва праворуч - зольність фракцій; на правої в тому ж масштабі знизу верх - вихід потоплених фракцій; на верхньої справа ліворуч - щільність .

Крива фракцій , що спливли, (крива концентрату), що показує залежність між виходом фракцій, що спливли, і їхньою зольністю.

Крива потоплених фракцій (крива відходів), що показує залежність між виходом потоплених фракцій і їхньої зольності.

Крива елементарних фракцій , що показує залежність між виходом фракцій, що спливли, і зольністю елементарних шарів.

Крива щільності , що показує залежність між виходом фракцій, що спливли, і їх граничною максимальною щільністю.

Криві , і пов'язані між собою: на основі однієї з них можна побудувати інші.

Криві збагачення в цілому можна характеризувати наступним образом: уся площа квадрата кривих збагачення відповідає кількості вихідного вугілля, прийнятого за 100%, площа під кривою - утриманню породи важких компонентів (відходів) у вихідному вугіллі, а площа над кривою - утриманню легких компонентів.

Початкові точки кривих і і кінцеві точки кривих і повинні збігатися. Їх знаходять графічно, дотримуючи рівність площ трикутників, що відтинаються відрізками елементарної кривої , у межах фракції щільністю менше 1300 і більш 2000 кг/м³.

Рис. 14‑9 – Криві збагачення вугілля

За допомогою кривих збагачення вирішують ряд задач, що підводяться при експлуатації і проектуванні вуглезбагачувальних фабрик:

визначення теоретичних виходів продуктів збагачення по їхній заданій зольності і навпаки;

визначення теоретичного виходу і зольності продуктів збагачення по заданій щільності поділу і навпаки;

перебування теоретичної щільності поділу; упорядкування теоретичного балансу продуктів збагачення.