Автоматизация процессов сгущения, обезвоживания, сушки и водно-шламовых систем

Мокрые процессы обогащения выдают продукты в виде сильно увлажненных масс или водных пульп. Отделение влаги от крупнозернистого материала достигается за счет действия гравитационных или центробежных сил.

Продукты обогащения крупных классов обезвоживаются дренированием в бункерах или в обезвоживающих элеваторах, мелкие обводненные классы — на грохотах и в центрифугах.

Течение процессов обезвоживания четко определяется выб­ранным режимом работы аппарата и нагрузкой: какого-либо оперативного регулирования этих процессов не производится. Нагрузка поддерживается за счет  стабильности работы транс­портных средств. Автоматизация этих процессов заключается в индикации работы подвижного аппарата (Работает — Не ра­ботает), автоматическом контроле температуры сильно нагру­женных деталей (подшипников), автоматизации подачи и кон­троля смазки, централизованном и дистанционном пуске и оста­новке, участии в блокировочных зависимостях.

Обезвоживание тонких классов (флотоконцентрат, шламы) обычно производится методом принудительного фильтрования воды через пористую перегородку на вакуум-фильтрах, которые вместе со вспомогательным оборудованием образуют фильтро­вальное отделение — важное звено в последовательной цепи технологических процессов углеобогатительной фабрики. На­рушение нормальной работы фильтровального отделения при­водит к дополнительным потерям концентратных фракций и удорожанию производства, может вызвать остановку фаб­рики.

Фильтровальное отделение должно непрерывно обеспечивать обезвоживание всего поступающего флотоконцентрата (или шлама).

Как показывает анализ работы углеобогатительных фабрик, количество флотоконцентрата, поступающего в фильтровальное отделение, колеблется в широких пределах.

Колебания объемного расхода пульпы флотоконцентрата до­стигают ±30 % от среднего значения и в отдельных случаях даже больше. На работу вакуум-фильтров влияют: содержание твердого в пульпе, которое также значительно колеблется; гра­нулометрический состав твердого; состояние фильтрующей по­верхности; колебания вакуума, давления и температуры и др. В результате этого даже при постоянном режиме фильтрования вакуум-фильтры работают либо со значительным переливом, либо уровень пульпы в ваннах снижается ниже допустимых пределов.

Перелив пульпы, с которым обычно работают фильтры, вы­зывает ее излишнюю циркуляцию, дальнейшее переизмельче-ние, потери угля, перегрузку шламовой системы и дополнитель­ные затраты энергии.

Снижение уровня ниже допустимого приводит к потере ва­куума, резкому повышению влажности кека и расслоению пульпы в ванне вакуум-фильтра.

Нарушения работы фильтра, вызванные недопустимым сни­жением уровня, восстанавливаются медленно, в течение 15— 20 мин.

В связи с частыми изменениями условий работы фильтро­вального отделения управление способом остановки и пуска от­дельных вакуум-фильтров цели не достигает.

Основной параметр, который необходимо стабилизировать,— уровень пульпы в ванне вакуум-фильтра. Нормальная работа дискового вакуум-фильтра обеспечивается при отсутствии пере­лива и снижения уровня в ванне не более чем на 0,08—0,1 м ниже уровня перелива.

Вакуум-фильтр не обладает свойством самовыравнивания, поэтому стабилизация уровня в заданных пределах может быть достигнута только за счет автоматического регулирования. Под­держание постоянного уровня в ваннах вакуум-фильтров позво­ляет повысить сменную выработку флотоконцентрата на 20—40 %  

Необхо­димо, чтобы производительность вакуум-фильтра соответство­вала притоку пульпы.

Производительность вакуум-фильтра находится в прямой за­висимости от частоты вращения дисков. Влажность кека также меняется при изменении частоты, но в значительно меньшей сте­пени: при изменении частоты вращения в 2 раза влажность кека изменяется примерно в пределах 3 %. Значит можно вы­брать такие пределы изменения частоты вращения, при кото­рых менялась бы производительность вакуум-фильтра при не­значительном изменении влажности кека.

Современные САР вакуум-фильтров основаны на стабилиза­ции уровня пульпы в ванне путем оперативного изменения его производительности за счет регулирования частоты вращения дисков.

В зависимости от наличия и расположения емкостей для флотоконцентрата и способов его подачи в вакуум-фильтры воз­можны варианты в структуре САР фильтровального отделения. Общее для всех вариантов — сочетание в работе вакуум- фильтров с регулируемым и нерегулируемым числом оборотов дисков. Как показывают исследования и опыт работы автома­тизированных фильтровальных отделений, количество вакуум- фильтров с регулируемым приводом вращения дисков может составлять около 40 % от общего числа фильтров.

Минимальное количество вакуум-фильтров с регулируемым приводом должно быть таким, чтобы общий для них диапазон регулирования производительности превосходил производитель­ность одного нерегулируемого фильтра.

При таких соотношениях в процессе управления фильтро­вальным отделением значительные колебания внешней нагрузки могут вызвать необходимость включения или выключения ре­зервных фильтров с периодичностью 6—8 ч.

В настоящее время, когда заводы комплектуют выпускае­мые вакуум-фильтры регулируемым приводом, целесообразно регулировать производительность фильтровального отделения за счет изменения частоты вращения всех вакуум-фильтров. При таком способе регулирования все фильтры будут работать с минимальным отклонением частоты вращения от номиналь­ной (оптимальной).

Рассмотренный принцип регулирования реализован в схеме автоматизации фильтровального отделения Калининской ЦОФ в Донбассе. Фильтровальное отделение состоит из двух одинаковых секций. В каждой секции один вакуум-фильтр с регулируемой частотой вращения.

Флотоконцентрат из сборной емкости СЕ насосами перека­чивается в распределительную емкость РЕ вместимостью около 2 м³ из которой самотеком распределяется по трем вакуум- фильтрам. Общий расход пульпы колеблется от 0,14 до 0,01 м³/с. Распределительная емкость разделена перегородкой не доверху. Флотоконцентрат подается насосами в большую часть распределительной емкости, из которой пульпа распреде­ляется по нерегулируемым фильтрам. Избыток пульпы перели­вается через перегородку и затем подается в регулируемый фильтр.

Для контроля уровней пульпы в вакуум-фильтрах и в сбор­ной емкости в качестве чувствительных элементов    использованы пьезотрубки, расход воздуха через которые 0,003 м³/ч. В систему контроля входят: первичные преобразо­ватели— дифференциальные манометры,    вторич­ные регистрирующие приборы, регуляторы. В системе используется пропорциональноерегулирование. Статическая ошибка при регулировании уровня в вакуум-фильтрах не превышает ±0,045 м.

В процессе регулирования частота вращения дисков в ва­куум-фильтре автоматически изменяется от 0,3 до 1,1 об/мин (1: 3,8). Включения и выключения одного из фильтров произво­дятся 2—3 раза в смену.

В результате внедрения САР фильтровального отделения технологический выход флотоконцентрата возрос на 0,2 %, а влажность флотокека снизилась на 0,5%. Однако в целом система громоздка и не реализует возможностей оперативного изменения производительности вакуум-фильтров.

На ряде углеобогатительных фабрик Донбасса для стабили­зации уровня пульпы в ваннах вакуум-фильтров с успехом при­меняются поплавковые регуляторы прямого действия.

Поплавки изготовлены из винипластовых труб, заполненных пенопластом.

Изменение уровня пульпы вызывает перемещение поплавка. При этом рычажная система поворачивается вокруг неподвиж­ной оси и заставляет повернуться дроссельную заслонку   в питающем трубопроводе. При повышении уровня в ванне и подъеме поплавка дроссельная заслонка поворачивается в сторону уменьшения проходного сечения для подачи пульпы, а при опускании поплавка- в сторону увеличения.

Для предупреждения зашламовывания системы часть посту­пающей пульпы по патрубкам    непрерывно подается на поп­лавки.

Регуляторы надежно работают, обеспечивая поддержание уровня в пределах ±0,04 м.

Применение поплавковых регуляторов прямого действия в вакуум-фильтрах ограничивается лишь использованием раз­личных способов подачи пульпы на углеобогатительных фаб­риках.

Известно использование авторегулятора перелива ванны ва­куум-фильтра, который при переливе уменьшает, а при отсут­ствии— увеличивает подачу пульпы в ванну. Регулирование по­дачи достигается изменением положения поворотной заслонки на трубопроводе, снабженной электроприводом. Состояние пе­релива контролируется электродным датчиком.

Нормальная работа вакуум-фильтров зависит от стабильно­сти работы водокольцевых машин, которые создают вакуум для процесса фильтрования и давление сжатого воздуха, подавае­мого на отдувкукека. Работа водокольцевых машин, в свою очередь, в значительной степени зависит от уровня воды в водо­отделителях, колебания которого возрастают при изменении производительности вакуум-фильтров. Поэтому целесообразно автоматизировать стабилизацию этого параметра.

Для стабилизации уровня пульпы в ванне вакуум- фильтра целесообразно применять поплавковый регулятор пря­мого действия.

В описанную ранее систему САРФ-3 входит также подси­стема автоматизации фильтрации, которая обеспечивает авто­матическое регулирование производительности вакуум-филь­тров в зависимости от поступления нагрузки на фильтровальное отделение, стабилизацию уровней пульпы в ваннах вакуум- фильтров и воды в водоотделителях водокольцевых машин, сиг­нализацию, а также выдачу соответствующей оперативной ин­формации. Подсистема управления фильтрацией может использоваться по назначению независимо, так как имеет для этого все необходимое: регуляторы уровней в ваннах ва­куум-фильтров, регуляторы уровней воды в водоотделите­лях водокольцевых машин, датчик перелива, пульт   с па­нелью управления, средства сигнализации и исполнитель­ные устройства регулирования.

Однако наибольшая эффективность достигается при исполь­зовании системы в полном комплекте, когда осуществляется ав­томатическое согласование работы фильтровального и флотаци­онного отделений.

Производительность фильтровального отделения регулиру­ется за счет изменения частоты вращения дисков вакуум-филь­тров и изменения нагрузки. Для этой цели служит датчик, который, контролируя уровень флотоконцентрата в сборнике перед фильтрацией, определяет степень несоответствия произ­водительности фильтровального и флотационных отделений. Сигналы от датчика поступают в САР производительности вакуум-фильтров и объемной нагрузки на флотацию. Сигналы через пульт фильтрации и панель управления через устройства регулирования воздей­ствуют на двигатели вакуум-фильтров, меняя их произ­водительность. В том случае, когда возникшее несоответствие нагрузки и производительности фильтровального отделения не ликвидировано, сигнал о рассогласовании через пульт пода­ется в пульт флотации для изменения нагрузки.

Регуляторы уровней пульпы, а также регуляторы уров­ней воды в водоотделителях водокольцевых машин рабо­тают автономно.

Панель управления рассчитана на управление пятью приво­дами фильтров. Для измерения уровня в сборнике флотоконцентрата исполь­зуется датчик поплавкового типа.