Дослідження гідродинамічних умов і кінетики процесу розділення піритних і вугільних мінеральних комплексів на гвинтовій поверхні. Метод електрохімічної десульфурації водно-вугільної суспензії в полі тліючого електричного розряду й ефективність процесу.
Аннотация к работе
На підставі вищевикладеного, в дисертаційній роботі виконане теоретичне обґрунтування і запропоноване нове вирішення актуальної науково-практичної задачі, яка полягає в розробці технологічних рішень щодо реалізації гравітаційно-електрохімічної десульфурації камяного вугілля з урахуванням швидкості поперечного циркуляційного потоку, кількісно-якісних показників вихідної сировини, кінетики вилучення піритних мінеральних комплексів на гвинтовій поверхні та діючих чинників процесу електрохімічної обробки водно-вугільної суспензії у полі тліючого електричного розряду. Для досягнення зазначеної мети в дисертації були поставлені та вирішені наступні задачі: Визначення гідродинамічних умов збагачення вугілля щодо сірки при мокрій гвинтовій сепарації на підставі розробленого методу розрахунку епюр швидкостей поперечної циркуляції. При виконанні дисертаційної роботи використовували аналітичний і експериментальний методи - для дослідження й обґрунтування раціональних технологічних параметрів процесу гравітаційної десульфурації камяного вугілля при мокрій гвинтовій сепарації; метод планування експерименту за випадково-збалансованим планом, регресійний аналіз та лабораторне моделювання - для дослідження й обґрунтування раціональних технологічних параметрів процесу електрохімічної десульфурації водно-вугільної суспензії при впливі тліючого електричного розряду; дослідно-промислову апробацію - для перевірки розроблених технологічних рішень. Достовірність отриманих наукових положень, висновків і рекомендацій підтверджується достатньою узгодженістю теоретичних і експериментальних досліджень, яка оцінювалася із залученням методів математичної статистики; позитивними результатами дослідно-промислових випробувань гравітаційно-електрохімічної десульфурації камяного вугілля. Практичне значення результатів роботи полягає у визначенні кількісно-якісних характеристик вихідного матеріалу, числа відсікачів і витків жолоба гвинтового сепаратора для забезпечення ефективної гравітаційної десульфурації камяного вугілля; у визначенні раціонального технологічного режиму нового методу електрохімічної десульфурації водно-вугільної суспензії у полі тліючого електричного розряду; в розробці варіантів технології гравітаційно-електрохімічної десульфурації камяного вугілля, що дозволяє зменшити вміст сірки на 35-50 %.У першому розділі розглянуто характеристику зєднань сірки у вугіллі, зроблено порівняльний аналіз і зазначені принципи, на яких засновані основні методи десульфурації вугілля гравітаційними й хімічними методами збагачення, що розроблені й одержали поширення як у нашій країні, так і за кордоном до дійсного часу. Стосовно до вугілля України (80 % якого має у своєму складі більш 2,5 % сірки), проблема знесірчування вимагає комплексного вирішення, що включає: - визначення запасів вугілля, придатного для десульфурації, і ретельне вивчення та систематизацію даних про розподіл у ньому сірки; В даний час одержали найбільше поширення такі способи хімічного видалення сполук сірки, як окислювання в розчинах азотної кислоти, сульфату тривалентного заліза, перекису водню; обробка тонкоподрібненого вугілля при підвищених температурах і тисках ("процес Бателла"); взаємодія при підвищених температурах із киснем (процес "KVB-engineering"); метод мікробіологічного знесірчування. У другому розділі розроблений метод розрахунку і визначені швидкості поперечної циркуляції у перетині гвинтового жолоба, теоретично й експериментально обґрунтовано рівняння кінетики десульфурації на гвинтовому сепараторі і розглянутий механізм хімічних перетворень, які ініціюються у воді та водно-вугільній суспензії в умовах впливу тліючого електричного розряду. Рішенням рівнянь руху є формула для розрахунку швидкості поперечної циркуляції на глибині y від дна: , (1) де - постійна Кармана (= 0,33-0,54); vcep - середня подовжня швидкість гвинтового потоку, м/с; h-висота перпендикуляра, опущеного з обумовленої точки до перетинання з дном гвинтового жолоба, м; r - відстань від осі гвинтового сепаратора, м; y - відстань від умовної лінії відліку до точки, у якій роблять визначення швидкості поперечної циркуляції, м; z - висота перпендикуляра від точки на дні жолоба до перетинання з умовною лінією відліку, м; g - прискорення сили ваги, м/с 2; С - коефіцієнт Шезі.Експериментальними дослідженнями десульфурації на гвинтовому сепараторі промпродукту відсадки ЦЗФ "Комсомольська" класу 3-0 мм установлено, що для здійснення ефективного вилучення піритної сірки з вугілля, при використанні мокрої гвинтової сепарації, необхідне попереднє вивчення її розподілу за фракціями щільності й класами крупності. Якщо ж сірка сконцентрована в легких фракціях, розподілених у крупних (-1 0,63 мм) класах, для яких характерним є віднесення переважно в зону виділення концентрату, то такий матеріал недоцільно піддавати гравітаційній десульфурації на гвинтовому сепараторі. Дослідження впливу фракційного складу вихідного матеріалу, особливо вмісту проміжних фракцій, свідчать про т