بهینه سازی پارامترهای عملیاتی سیکلون واسطه سنگین در کارخانه فرآوری زغال سنگ پروده طبس

STUDENT

DEGREE

YEAR

Dense Medium Cyclone (DMC) is widely used in coal cleaning process. Optimizing and determining the desired values of operating parameters is important and by applying them, the the separation efficiency of the process is improved. The purpose of this study is to investigate the effect of several key parameters including, inlet pressure, medium density and feed rate on the separation efficiency of three coaking coals by DMC in Parvadeh Coal Processing Plant of Tabas. Tromp curves in different particle sizes were drawn and Ep and their related cut points were determined. The optimal values of inlet pressure, medium density and feed rate were 0.8 bar, 1.21 g/cm3 and 80 t/h, respectively. By applying this condition to the DMC separator, the ash content, sulfur content and yield were 11.3, 1.6 and 65.7%, respectively. Also, under optimal conditions, the cyclone Ep was 0.038 and the particle cut point was 1.57 g/cm3. In addition, to investigate the effect of re-crushing on coal washability, samples of Madanjoo coal were crushed to a maximum particle size of 38.1 and 22.5 mm. The results showed that if the product ash was considered at 11%, with a maximum particle size increase from 22.5 to 38.1 mm, the yield increased from 60 to 63%. Also, on particles larger than 300 microns in the flotation feed, sink-float tests and flotation tests were performed to compare the washability of this size fraction in two methods. The results showed that the yields of 300-500 microns particles in the plant flotation column for Madanjoo, Negin2 and Takht-Zeitoon coals were 46.1%, 19.5% and 18.2%, respectively. Also, the yields of this size fraction in gravity and flotation methods in the laboratory were 71.5 and 57.4% for Madanjoo coal, 68.9 and 53.4% for Negin2 coal and 68.1 and 52.2% for Takht-Zeitoon coal, respectively. In addition, by the gravity method, the sulfur content of the concentrate was approximately 0.5% lower than that in the flotation method. The results of sink-float tests of DMC samples showed that the the Ep of particles smaller than 1.4 mm was higher than that for larger size fractions. The results showed that reprocessing of the 1.4-1.8 g/cm3 density fraction caused an increase of 11.8%, 16.1% and 12.7% in the yields of Madanjoo, Negin2 and Takht-Zeitoon coals, respectively. The results of the DMC tailings showed that by re-cleaning this reject material, a product with an ash content of approximately 15%can be achieved. According to the results, it seems that optimizing the operating parameters of DMC, separating the coal with a size fraction of 300 to 1400 micron and re-cleaning the middling of the plant feed or DMC tailings increases the yield and capacity of the coal washing plant and reduce the sulfur content of the final product.

سیکلون واسطه سنگین یکی از مهمترین تجهیزات در فرآوری زغالسنگ است و عملکرد آن بستگی زیادی به پارامترهای عملیاتی آن دارد. لذا بهینه سازی و تعیین مقادیر مطلوب این پارامترها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است که با اعمال آن ها انتظار می‌رود کارآیی جداسازی بهبود یابد. هدف از انجام این تحقیق، بررسی تاثیر پارامترهای کلیدی بر کارآیی سیکلون واسطه سنگین کارخانه فرآوری زغالسنگ پروده طبس برای خوراک زغالسنگ¬های مختلف است. برای این منظور، تاثیر پارامترهای عملیاتی نظیر فشار ورودی، دانسیته سوسپانسیون واسطه و تناژ خوراک ورودی بر کارآیی جدایش سیکلون در فراکسیون‌های ابعادی مختلف مورد بررسی قرار گرفت. همچنین میزان خردایش خوراک، امکان فرآوری جداگانه بخش اندازه متوسط، امکان خردایش و فرآوری مجدد بخش دانسیته میانی و امکان تولید محصول با ارزش از باطله سیکلون مورد بررسی قرار گرفتند. برای بررسی پارامترهای عملیاتی سیکلون واسطه سنگین، در شرایط مختلف، منحنی ترومپ سیکلون واسطه سنگین در محدوده اندازه ذرات مختلف رسم و خطای جدایش و نقطه برش تعیین گردید. مقادیر بهینه فشار ورودی سیکلون، دانسیته سوسپانسیون واسطه و تناژ خوراک ورودی به ترتیب bar 8/0، g/cm3 21/1 و t/h 80 تعیین شد که با اعمال این مقادیر بهینه در سیکلون محتوای خاکستر، محتوای گوگرد و راندمان وزنی محصول به ترتیب 3/11، 6/1 و 7/65 درصد بدست آمد. همچنین در شرایط بهینه، خطای جدایش سیکلون 038/0 و نقطه برش ذرات در آن g/cm3 57/1 تعیین گردید. علاوه بر آن، برای بررسی تأثیر خردایش بر شستشو پذیری، نمونه‌های دپوی زغالسنگ معدنجو در اندازه بیشینه ذرات mm 1/38 و mm 5/22 خرد شدند و پس از آزمایش‌های غرق و شناورسازی، منحنی شستشو پذیری آن‌ها ترسیم گردید. نتایج نشان داد هنگامی که محتوای خاکستر محصول 11 درصد در نظر گرفته شود، با افزایش اندازه بیشینه ذرات در خردایش از mm 5/22 به mm 1/38 ، راندمان وزنی از 60 به 63 درصد افزایش یافت. همچنین بر روی ذرات درشت‌تر از µm 300 خوراک فلوتاسیون آزمایش غرق و شناور سازی و آزمایش فلوتاسیون انجام گرفت تا قابلیت شستشو پذیری این فراکسیون ابعادی در دو روش با هم مقایسه گردد. نتایج نشان داد که راندمان وزنی ذرات µm 500-300 در ستون فلوتاسیون کارخانه برای زغالسنگ‌های معدنجو، نگین2 و تخت زیتون به ترتیب 1/46، 5/19 و 2/18 درصد و راندمان وزنی ذرات µm 500-300 در روش‌های ثقلی و فلوتاسیون آزمایشگاهی به ترتیب 5/71 و 4/57 درصد برای زغالسنگ معدنجو، 9/68 و 4/53 درصد برای زغالسنگ نگین2 و 1/68 و 2/52 درصد برای زغالسنگ تخت زیتون بود. علاوه بر آن در روش ثقلی محتوای گوگرد کنسانتره به میزان تقریبی 5/0 درصد کمتر از مقدار آن در روش فلوتاسیون بود. نتایج حاصل از آزمایش‌های غرق و شناورسازی نمونه‌های سیکلون نیز نشان داد، خطای جدایش ذرات ریزتر از mm 4/1 بیشتر از مقادیر آن‌ها در ذرات درشت‌تر بود. نتایج نشان داد که خردایش و فرآوری مجدد بخش g/cm3 8/1 – 4/1 از خوراک کارخانه باعث افزایش به ترتیب 8/11، 1/16 و 7/12 درصدی راندمان وزنی زغالسنگ‌های معدنجو، نگین2 و تخت زیتون می‌شود. نتایج حاصل از بررسی باطله سیکلون نشان داد که با خردایش و شستشوی باطله سیکلون واسطه سنگین محصولی با محتوای خاکستر تقریباً 15 درصد و راندمان وزنی تقریباً 11 درصد قابل دستیابی است. با توجه به نتایج به نظر می‌رسد که بهینه سازی پارامترهای عملیاتی سیکلون واسطه سنگین، فرآوری جداگانه فراکسیون ابعادی µm 1400-300 و خردایش و فرآوری مجدد بخش دانسیته میانی خوراک کارخانه یا باطله سیکلون ضمن افزایش راندمان و ظرفیت کارخانه باعث کاهش درصد گوگرد محصول نهایی نیز می‌شود.