CC BY
74
----------------------------------- © B.C. Фролов, Л.Н. Меркушева, Е.А.
Руш, 2004
УДК 622.7
В. С. Фролов, Л.Н. Меркушева, Е.А. Руш
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ШЛА-МОВ УГЛЕОБОГАЩЕНИЯ НА ЦОФ «КУЗБАССКАЯ,»
Семинар № 19
П настоящее время на углеобогатительных фабриках Кузбасса, все большее внимание уделяется процессам обезвоживания. Необходимо отметить, что именно на эти процессы уходит, как правило, значительная часть материальных затрат фабрики.
Это объясняется рядом причин:
• изменением экологических требований к работе горно-обогатительных предприятий;
• изменением технологий углеобогащения, в частности обогащения шламов.
Как показывает практика, все эти процессы невозможны без применения высокомолекулярных полимеров (флокулянтов).
Анализ систем эксплуатации углеобогатительных фабрик показал, что для нормальной работы фабрик Кузбасса флокулянты являются необходимой составляющей многих обогатительных процессов, хотя в течение многих лет большинство фабрик обходились без их применения. Чем это объяснялось?
До 1994 года основной областью применения флокулянтов в Кузбассе были:
- интенсификация процесса фильтрования флотоконцентрата на вакуум - фильтрах;
- интенсификация процесса сгущения отходов флотации в радиальных сгустителях и гидроотвалах.
Использование флокулянтов в этих процессах не ставило перед персоналом фабрик жестких требований по определению точной дозировки флокулянта и оптимальному подбору его типа, что, соответственно, приводило к следующему: - “огрехи” процесса фильтрования флотоконцентрата затем “исправлялись” в процессе термической сушки, а сгущения отходов флотации - в гидроотвале, наличие которого позволяло некоторое время работать даже без флокулянтов. Кроме того, все фабрики работали с открытым циклом и технологические нарушения в процессе обезвоживания не сказывались на работе предприятия.
Важным являлось и то обстоятельство, что флокулянты, используемые в те годы, обладали слабой эффективностью, имели низкую молекулярную массу, невысокое содержание основного вещества.
Постепенно стали возрастать экологические требования к технологиям углеобогащения, и это привело к появлению замкнутых водно-шламовых схем. Кроме того, построенные давно гидроотвалы, на ряде фабрик заполнились, а их новое строительство было признано экологически и экономически нецелесообразным.
В подобных схемах отходы флотации или шламовые воды не сбрасывались в гидроотвал как раньше, а обезвоживались на ленточных фильтр-прессах, с возвратом фильтрата в оборот фабрики. Теперь применение флокулянтов стало играть важнейшую роль в технологическом процессе фабрики.
Впервые замкнутая схема была внедрена на ЦОФ”Беловская” в октябре 1994 года. Сейчас в Кузбассе уже 7 фабрик работают в замкнутом цикле углеобогащения.
Нами были проведены лабораторные и промышленные испытания процессов сгущения и обезвоживания практически на всех крупнейших углеобогатительных фабриках Кузбасса. Результатом нашей работы явилось внедрение современных технологий обезвоживания с помощью флокулянтов на ЦОФ «Березовской», г. Березовский, ЦОФ «Беловской», г. Белово, ЦОФ «Абашевской», ЦОФ «Антоновской», ЦОФ «Кузнецкой», г. Новокузнецк, ГОФ «Томусинской», ЦОФ «Кузбасской», ОФ разреза «Красногорский», г. Междуреченск.
Используя рекомендованные реагентные режимы, вышеупомянутые обогатительные фабрики не только снизили экономические затраты на процесс обезвоживания, но и значи-
тельно улучшили технологические показатели обогащения.
Важным, являлся выбор эффективных флокулянтов для промышленного внедрения. В свое время с предложением попробовать свои флокулянты в Кузбассе, обратилась фирма «Аллайд Коллоиде», сейчас это фирма «Сиба». Тогда, в начале 90-х, никто не мог предложить более разнообразного выбора полимеров. Именно это и стало решающим аргументом. Уже более 10 лет флокулянты Магнафлок и Зетаг используются с успехом на углеобогатительных фабриках Кузбасса.
Опыт работы с ЦОФ «Кузбасской», Меж-дуреченск, интересен тем, что фабрика первой применила центрифуги «Декантер» для обезвоживания мелкого концентрата, а также стала первой углеобогатительной фабрикой в России с обогащением до 0 мм без применения процесса флотации.
ОАО ЦОФ "Кузбасская" была введена в эксплуатацию 30 июня 1990 года по проекту института "Сибгипрошахт" г. Новосибирск.
По проекту ЦОФ "Кузбасская" обогащала угли по 3 машинным классам: +13 мм - тяже-лосредное обогащение; 0,5-13 мм - отсадка; 00,5 - флотация.
В последние годы водно - шламовая фабрики была значительно изменена. Уголь обогащается: +18 мм - тяжелая среда; 2-18 мм - отсадка; 0,2-2 мм - спиральные сепараторы; 0-0,2 мм - без обогащения. Обезвоживание мелкого концентрата осуществляется на центрифуге "Декантер". Класс 0-0,2 мм обезвоживается на ленточных фильтрпрессах "Андриц" и присаживается к концентрату. На фабрике возникла проблема регенерации оборотной воды. Необходимо было найти пути экономии затрат на процессы сгущения и обезвоживания шламов.
Для этого было необходимо:
1. Подобрать режим флокуляции в радиальных сгустителях, определить точки ввода флокулянтов и усовершенствовать конструкцию загрузочного устройства, для снижения расхода флокулянта;
2. Подобрать режим флокуляции питания центрифуги "Декантер" для снижения плотности фугата фильтрующей секции до 10-20 г/л. Для этого подобрать реагентные режимы для продуктов составляющих питание центрифуги:
а) концентрат винтовых сепараторов,
б) сгущенный продукт радиальных сгустителей,
в) пески гидроциклона.
Проведенный ситовый анализ продуктов водно - шламовой схемы показал, значительное содержание тонких классов в питании радиального сгустителя.
В результате проведенных исследований было установлено, что наиболее эффективные результаты на сгущении шламов в радиальном сгустителе показал анионный флокулянт Магнафлок 155 и коагулянт Зетаг 7197.
Применение этих реагентов при расходе 75 г/т и 150 г/т - соответственно, позволяет получить плотный осадок (300 - 450 г/л), чистый слив (менее 1 г/л) при высокой скорости осаждения - 2 см/с.
Для обезвоживания шламов на ленточном фильтр - прессе - реагентный режим другой. Магнафлок 155, имеющий большую молекулярную массу не позволяет получить оптимальную влажность обезвоженного осадка, наиболее эффективным анионным флокулянтом для этого процесса является Магнафлок 345. Зетаг 7197 при обезвоживании необходим не только для получения чистого фильтрата, но и для хорошего отделения осадка от фильтровальной ленты, а также более быстрого дренирования на гравитационном столе ленточного фильтр - пресса.
Расходы на процесс обезвоживания составили 170 г/т - анионного флокулянта и 200 г/т - коагулянта.
Высокие расходы коагулянта объясняются большим содержанием тонкодисперсных глинистых частиц (содержание класса 0 - 0,032 мм
- 75%), которые трудно осаждаются.
Важным параметром является правильный подбор концентрации флокулянта и точек его подачи в технологический процесс. Часто этому не уделяют должного внимания, а в результате значительно увеличиваются расходы флокулянта, снижается его эффективность. При проведении промышленных испытаний были установлены оптимальные точки подачи и концентрация флокулянта -рабочий раствор составил 0,02%.
Таблица 1
Результаты рассева продуктов ВШСмокрым методом на ситах фирмы ЕНск
Класс, мм К-т спиральных сепараторов Пески гидроциклона Пески радиального сгустителя 2,3 Слив гидроциклонов
у,% А1*,»/» у,% А1*,»/» у,% А“,% у,% А“,%
+1,0 27,4 5,55 3,67 3,03 0,6 2,99 - -
0,5 - 1,0 32,2 5,77 20,48 3,62 2,0 3,44 - -
0,25 - 0,5 20,2 6,07 21,89 5,78 2,9 4,56 - -
0,125 - 0,25 8,1 9,79 27,99 11,49 5,7 4,28 - -
0,063 - 0,125 3,6 17,6 13,92 28,85 17,8 4,06 14,4 3,33
0,045 - 0,063 1,3 18,45 3,91 55,13 7,9 5,94 6,9 5,26
0,032 - 0,045 1,9 20,56 2,34 59,15 6,3 7,67 5,3 7,37
- 0,032 5,3 31,94 5,80 50,67 56,8 21,91 73,4 39,40
Итого: 100,0 8,35 100,0 15,83 100,0 14,58 100,0 30,15
Таблица 2
Тип флокулянта Магнафлок-3230 Магнафлок-4240 Магнафлок-5250 Магнафлок-6260
Расход, г/т 70 70 70 70
Характеристика Плотность г/л Аа, % Плотность г/л Аа, % Плотность г/л А11, % Плотность г/л Аа, %
Слив 20 71,3 26 61,9 24 57,4 31 47,7
Сгущенный продукт 450 18,9 370 23,2 300 22,8 410 19,0
Следующим этапом исследований был подбор флокулянта для центрифугирования. Практически подтверждено, что образованные агрегаты на низкозольных угольных частицах менее устойчивы к разрушению, чем высокозольные. Поэтому применение полимеров для флокуляции низкозольных шламов в центрифугах «Декантер» вызывало большие опасения.
Сначала процесс моделировался в лабораторных условиях. Для этих целей пульпа, обработанная флокулянтом, помещалась в центробежное поле, где исследовалось воздействие шнека, на практике практически разрезающего макромолекулы полимера. В течение минуты пульпа подвергалась воздействию центробежных сил. Оптимальный результат показал Магнафлок 345, при расходе 500-600 г/т, он позволяет снизить содержание твердого в фугате фильтрующей секции до 5-10 г/л.
При проведении промышленных испытаний эти результаты были подтверждены, содержание твердого составило 15-20 г/л. Таким образом, очевидно, что современные флоку-лянты позволяют получать удовлетворительные результаты и при центрифугировании.
В качестве поиска возможных, перспективных направлений были проведены опыты по селективной флокуляции слива гидроциклонов. В результате проведенных исследований были получены следующие характеристики процесса, представленные в табл. 1:
Результаты экспериментальных исследований показали хорошую сходимость. Таким образом, можно сделать вывод, что Магнафлок 3230 позволяет обеспечить достаточно высокую селективность процесса сгущения. Это направление в дальнейшем может получить развитие для обогащения угольных шламов, в связи с постоянным удорожанием процесса флотации. В настоящее время готовится проведение промышленных испытаний на фабрике.
Проведенные лабораторные и опытнопромышленные испытания позволили подобрать наиболее эффективные для фабрики реагенты, установить оптимальные реагентные режимы процессов обезвоживания, улучшить эффективность работы флокулянтов и значительно снизить их расходы.
— Коротко об авторах
Фролов В.С., Меркушева Л.Н., Руш Е.А. — ЦОФ «Березовская».
