Тяжелосредный гидроциклон для углеобогащения

Если честно, каждый раз, когда слышу про тяжелосредный гидроциклон, вспоминаю, как лет десять назад на ?Сибирь-Угле? пытались заменить им целую батарею отсадочных машин — вышло дорого и нелепо. Сразу скажу: это не волшебная палочка, а инструмент, который либо сработает идеально, либо разорит на запчастях. Главный миф — что он универсален. На деле же, если плотность суспензии хоть на 0,1 г/см3 уйдёт от расчётной, вся сепарация летит в тартарары. У нас на Кедровском разрезе, например, только с третьей попытки подобрали правильный угол конуса — 20 градусов вместо стандартных 15, и то после того, как два циклона ?съели? броню за месяц.

Конструкция, которую не проходят в институтах

В учебниках рисуют аккуратные схемы, но никто не показывает, как на входной патрубок налипает угольный шлам с примесью сланца. Заметил, что у тяжелосредных гидроциклонов от ООО ?Шаньси Хуачжань Технолоджи? патрубок расширенный — видимо, учли этот момент. Их инженеры как-то упоминали, что для угля с зольностью выше 25% нужно сразу ставить керамическую футеровку, иначе абразив выедает сталь за циклы. Мы на пробу ставили их образец на обогащение мелкого класса 0,5–3 мм — вышло неожиданно стабильно, даже при скачках давления в питании.

Кстати, про давление: многие забывают, что его нужно корректировать в зависимости от крупности. Для фракции 1–6 мм оптимально 0,08–0,12 МПа, но если мелочи больше 40%, лучше поднять до 0,15. Один раз недосмотрел — получил переизмельчение концентрата. Дорогой урок.

И ещё — форма пескового насадка. Стандартный конический иногда провоцирует забивы, особенно при обогащении угля с высоким содержанием глины. Перешли на параболический, заказали у Хуачжань Технолоджи, и ситуация выровнялась. Они, кстати, в своём каталоге честно пишут: ?для углей с влажностью выше 12% рекомендуем усиленный илосброс?. Это дороже, но дешевле, чем останавливать секцию на чистку каждые две смены.

Подбор суспензии — где чаще всего ошибаются

Раньше думал, что магнетитовый утяжелитель — дело простое. Ан нет: если плотность выше 1,8 г/см3, начинается быстрое расслоение в питающем трубопроводе. Пришлось на ходу разбавлять, теряя сепарацию. Сейчас используем стабилизаторы, но и тут есть нюанс — некоторые реагенты дают пену, которая нарушает гравитацию в гидроциклоне. Коллеги с ВостУгля пробовали добавлять антипены, но это удорожает процесс на 15–20%. Может, есть смысл вернуться к батарейной схеме с общим питанием? Хотя там свои риски.

Заметил, что у Хуачжань в описании оборудования есть рекомендация по гранулометрии магнетита — не более 5% класса –0,045 мм. Это важный момент, потому что мелкие фракции снижают вязкость, но увеличивают потери с эрозией. Мы как-то купили ?улучшенный? утяжелитель с тонким помолом — в итоге за месяц вымыло 30% массы, пришлось экстренно докупать.

И ещё про воду: если жёсткость выше 5 мг-экв/л, на стенках гидроциклона начинает откладываться кальций, особенно в зоне слива. Чистить — морока. Сейчас ставим умягчители на линию рециркуляции, но идеального решения нет.

Полевые эксперименты и их цена

В 2019-м на обогатительной фабрике ?Красноярская? запустили каскад из трёх тяжелосредных гидроциклонов с камерой 750 мм. Первые недели — восторг: зольность концентрата упала с 18% до 9%. Но через месяц начались вибрации. Оказалось, износ футеровки неравномерный — сверху тоньше, снизу толще. Пришлось останавливать, перелицовывать. Сейчас используем композитную керамику от Хуачжань Технолоджи — пока держится, но стоимость выше среднерыночной. Хотя, если считать по сроку службы, выходит плюс-минус одинаково.

Пробовали экспериментировать с углами наклона. Стандартный монтаж — вертикальный, но для угля с высоким выходом класса –0,5 мм пробовали наклон в 5–7 градусов. Сепарация чуть улучшилась, но нагрузка на илосброс выросла вдвое. Вернулись к вертикали.

Самое обидное — когда не учитываешь колебания нагрузки. На ?Талдинской? фабрике как-то ночью упала подача угля, оператор не перестроил давление — получили обратный вынос утяжелителя в концентрат. Убыток — тонны магнетита в отходах. Теперь ставим автоматические клапаны с обратной связью, но и они иногда глючат.

Ремонт и продление жизни оборудования

Футеровка — это отдельная история. Раньше меняли раз в 4–6 месяцев, сейчас с керамикой от Шаньси Хуачжань удаётся тянуть до 10. Но важно не только качество брони, но и способ крепления. Если болты посажены без термообработки, их вырывает абразивом за два месяца. Мы сейчас перешли на хромоникелевые шпильки — дороже, но надёжнее.

Ещё часто игнорируют износ питающих труб. Кажется, мелочь, но если диаметр увеличится всего на 3–4 мм, давление в гидроциклоне просядет, и сепарация пойдет вразнос. Раз в квартал теперь замеряем ультразвуковой толщиномером.

И про смазку подшипников илосброса: если использовать обычный солидол, он вымывается за неделю. Перешли на консистентную смазку с графитовой присадкой — интервал обслуживания увеличился втрое. Мелочь, а экономит нервы.

Выводы, которые не пишут в отчётах

Сейчас смотрю на тяжелосредный гидроциклон как на систему, а не на отдельный аппарат. Без грамотной подготовки питания, стабилизации суспензии и продуманной автоматики он не заработает. У Хуачжань Технолоджи в этом плане подход целостный — они предлагают не просто оборудование, а схему с рециркуляцией и контролем. Но и это не панацея: если уголь нестабилен по петрографии, даже лучший гидроциклон не спасёт.

Помню, как в 2021-м пытались обогащать окисленный уголь с Берёзовского разреза — вышла полная ерунда. Тяжёлая среда не справлялась с пористыми частицами, концентрат ушёл в хвосты. Пришлось возвращаться к пневмосепарации. Так что да — гидроциклон штука мощная, но не всесильная.

Сейчас экспериментируем с каскадной схемой: первый гидроциклон отгружает промпродукт, второй дообогащает. Пока экономика спорная, но если снизить затраты на магнетите, может, и выстрелит. В общем, работа продолжается.