Збагачення твердих горючих копалин
Як важке середовище застосовують однорідні органічні рідини і їх розчини, водні розчини солей і суспензії. Як органічні важкі рідини випробувані трихлоретан=1460 кг/м3, чотирьоххлористий вуглець=1600 кг/м3, пятихлоретан=1680 кг/м3, диброметан=2170 кг/м3, бромоформ=2810 кг/м3, ацетилентетрабромід=2930 кг/м3 і ін. Однак застосування органічних рідин для збагачення вугілля в промислових масштабах стримується їх високою вартістю, токсичністю, технічною складністю регенерації і, як наслідок, великими капітальними і експлуатаційними витратами.Водні розчини неорганічних солей хлористого кальцію =1654 кг/м3, хлористого цинку =2070 кг/м3 і ін. застосовуються для дослідження збагачуваності вугілля і контролю роботи збагачувальних машин.
Найбільш широке застосування, як важке середовище для розділення вугілля у важкосередовищних апаратах, знайшли суспензії мінеральних порошків високої густини, подрібнені до крупності менше 0,1 мм.
Найважливішими властивостями мінеральних суспензій, що визначають можливість і ефективність розділення вугілля, є їх густина, в'язкість і стійкість.
Густина суспензії повинна відповідати граничній густині розділення. Зі збільшенням густини обважнювача і його вмісту густина суспензії збільшується. Оскільки з підвищенням вмісту обважнювач збільшується в'язкість суспензії, перевагу віддають обважнювачам з більш високою густиною. Визначення необхідної густини суспензії диктується збагачуваністю вугілля і необхідністю отримання продуктів збагачення кондиційної якості. Найбільш широке промислове застосування для збагачення вугілля знайшли магнетитові суспензії густиною від 1300 до 2100 кг/м3.
В'язкість суспензії і граничне напруження зсуву характеризують реологічні властивості суспензії. При високому вмісті обважнювача і наявності шламу та глини магнетитові суспензії стають структурно-в'язкими, внаслідок чого гіршає розділення вугілля, особливо дрібних зерен, які не спливають і не тонуть, оскільки не можуть подолати опір середовища.
Стійкість суспензії характеризує її здатність зберігати однакову густину в різних шарах технологічно збагачувального апарату і залежить від гранулометричного складу обважнювача, його концентрації і ступеня засмічення суспензії шламами та глиною. Зі зменшенням розміру частинок обважнювача і збільшенням вмісту шламу та глини стійкість суспензії зростає, однак при цьому збільшується в'язкість суспензії.
Поліпшення реологічних властивостей суспензій проводиться шляхом підбору обважнювачів, які мають високу агрегатну стійкість не підвищують в'язкість суспензії, гідродинамічними впливами в робочому просторі важкосередовищного апарату, а також шляхом добавок реагентів-пептизаторів, що знижують в'язкість і граничне напруження зсуву на 15-35%, внаслідок чого поліпшується процес збагачення, відділення обважнювача при обполіскуванні продуктів і ефективність регенерації суспензії.
Гідравлічна відсадка - це процес розділення початкової суміші зерен на окремі близькі за густиною матеріалу шари у вертикальному пульсуючому потоку води знакозмінної швидкості. Широке застосування відсадки при збагаченні великого (понад 13 мм), дрібного (0,5-13 мм) і некласифікованого вугілля пояснюється властивим цьому процесу рядом істотних переваг, що полягають в універсальній виробничій простоті, технологічній ефективності і економічності.
Універсальність процесу характеризується широким діапазоном (від 0,5 до 250 мм) крупності вугілля, що збагачується.
Виробнича простота технології відсадки полягає в застосуванні незначного числа основного і допоміжного обладнання.
Технологічна ефективність відсадки характеризується порівняно високою питомою продуктивністю, а економічність процесу зумовлена перерахованими вище категоріями. Відсадка є найбільш економічним процесом збагачення, як за капітальними вкладеннях, так і за експлуатаційними витратами на 1 т вугілля, що збагачується.
Фізична модель процесу відсадки що розробляється на основі швидкісної, суспензійної, потенціально-енергетичної і масово-статистичних гіпотез, розглядає процес розшарування гірничої маси як горизонтальне під дією транспортної води і вертикальне під дією пульсуючого потоку переміщення постелі з утворенням шарів збагачувального матеріалу різної густини з деякою середньою швидкістю. Під постіллю розуміють суміш вугільних, промпродуктових і порідних фракцій, що знаходяться безпосередньо на решеті машини (природна постіль). При достатній тривалості переміщення постелі вздовж відсадочного відділення розшарування гірничої маси пиводить до того, що легкі фракції концентруються у верхньому, а важкі - в нижньому шарах.