CC BY
69
© П.Ф. Панфилов, 2005
УДК 622.464:622.765 П. Ф. Панфилов
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ФЛОКУЛЯНТОВ В СТАТИЧЕСКИХ СМЕСИТЕЛЯХ С СУСПЕНЗИЯМИ ОТХОДОВ ФЛОТАЦИИ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИХ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ НА ГРАВИТАЦИОННОМ СТОЛЕ
Семинар № 19
~П настоящее время достаточно боль-
-О шое внимание уделяется охране окружающей среды. Важным экологическим вопросом на углеобогатительных фабриках является эффективное использование воды в водношламовых системах. Это означает необходимость возврата наибольшего количества воды в оборот. В частности это достигается обезвоживанием шламов и отходов флотации.
Для интенсификации процесса разделения фаз повсеместно применяются водорастворимые полимерные флокулянты. Кондиционированную суспензию шламов, т.е. обработанную растворами флокулянтов, подают на обезвоживающее оборудование, в качестве которого обычно используются ленточные фильтр-прессы.
Важнейшим условием удовлетворительной работы ленточного фильтр-пресса является формирование механически устойчивого осадка в клиновой зоне. Получается такой осадок, когда большая часть свободной влаги удалена из сфлокулированной суспензии - для этого служит зона дренирования ленточного фильтр-пресса, в которой свободная влага удаляется под действием силы тяжести. В ряде случаев время, в течение которого происходит гравитационное разделение, оказывается недостаточным. Тогда для дополнительной подготовки сфлокулированной суспензии к ее обезвоживанию на перед ленточным фильтр-прессом устанавливают гравитационный стол, который представляет собой, дополнительную зону дренирования фильтр-пресса.
Опыт эксплуатации такого оборудования показывает, что ленточные гравитационный стол и фильтр-пресс будут работать при выполнении следующих условий:
• экспериментально подобрана комбинация флокулянтов применительно к конкретной обезвоживаемой суспензии,
• содержание твердого в суспензии должно находиться в определенном интервале,
• концентрации растворов флокулянтов и их дозировки не должны изменяться в широком диапазоне,
• значения подводимой энергии перемешивания раствора флокулянта с суспензией должны находиться в определенном интервале.
Данный доклад посвящен рассмотрению влияния последнего из вышеперечисленных условий на эффективность разделения твердой и жидкой фаз сфлокулированной суспензии на ленточном гравитационном столе на примере обезвоживания отходов флотации ЦОФ «Печорская».
Отходы флотации ЦОФ «Печорская» представляют собой тонкодисперсный глинистоугольный материал, содержание в них частиц менее 0.05 мм и зольностью свыше 70 % составляет более 85 % от всей массы твердого, и содержат не более 20 г/л твердого, поэтому перед обезвоживанием отходы флотации сгущаются в две стадии с использованием анионактивного флокулянта на обеих стадиях.
Сгущенные отходы флотации с содержанием твердого порядка 400 г/л подаются в сборный резервуар, расположенный выше уровня фильтрпрессов. Из сборного резервуара самотеком по трубопроводу пульпа подается на ленточный гравитационный стол, затем на ленточный фильтрпресс. Всего в работе находится 4 тракта, т.е. пары - гравитационный стол и фильтр-пресс.
Рис. 1. Зависимость удельного сопротивления осадка от суммарной дозировки флокулянтов при различных условиях перемешивания отходов флотации с катионным флокулянтом
Кондиционирование сгущенных отходов флотации перед обезвоживанием осуществляется с применением водорастворимых полиакриламидных анионактивного и катионактивного флокулянтов. Сначала в трубопровод с пульпой подается анионактивный флокулянт, затем - катио-нактивный флокулянт.
Изначальная схема фильтр-прессового отделения (ФПО) ЦОФ «Печорская» предполагала наличие стационарного перемешивающего устройства для контактирования отходов флотации с анионактивным флокулянтом, подачу катионактивного флокулянта сразу за этим перемешивающим устройством и отсутствие перемешивающего устройства с катионным флокулянтом - контактирование пульпы с катионным флокулянтом турбулентностью в трубопроводе.
Практика применения такой схемы кондиционирования отходов флотации показала, что обработанная таким образом суспензия является недостаточно сфлокулированной, что проявлялось, в частности в том, что тракт обезвоживал не более 9-10 т/ч по твердому.
По результатам анализа схемы кондиционирования отходов флотации в ФПО ЦОФ «Печор-
ская» специалистами института ИОТТ при непосредственном участии автора данного доклада совместно с работниками ЦОФ были проведены промышленные испытания различных стационарных перемешивающих устройств для смешения отходов флотации с катионактивным флокулянтом. Эти испытания показали, что наиболее эффективным в данном случае является стационарное перемешивающее устройство диаметром 150 мм, длиной 1000 мм.
В качестве критериев эффективности кондиционирования пульпы перед обезвоживанием использовались:
- удельное сопротивление осадка, подаваемого на гравитационный стол,
- содержание твердого в осадке, подаваемом с гравитационного стола на фильтр-пресс,
- влажность обезвоженного осадка после фильтр-пресса,
- содержание твердого в фильтратах гравитационного стола и фильтр-пресса,
- нагрузка на тракт по твердому.
Удельное сопротивление осадка рассчитывалось исходя из уравнения фильтрования при переменном давлении без учета сопротивления фильтрующей перегородки по методике [1]. Для этого отбиралась проба сфлокулированной суспензии, подаваемой на гравитационный стол и ставились опыты по дренированию на лабораторной воронке.
Основные результаты промышленных испытаний представлены на рис. 1, 2 и 3. На этих рисунках показано сравнение зависимостей параметров гравитационного стола от суммарной дозировки флокулянтов (анионактивный + катионактивный) на обезвоживание отходов флотации при изначальной схеме перемеши-
Рис. 2. Зависимость содержания твердого в осадке гравитационного стола от суммарной дозировки флокулянтов при содержании твердого в питании 350 г/л
Суммарная дозировка флокулянтов, г/т
—Изначальная схема - без смесителя
С установленным стационарным перемешивающим устройством для катионактивного флкулянта й 150 мм длиной 1000 мм
Рис. 3. Зависимость нагрузки по твердому на тракт от суммарной дозировки флокулянтов при различных условиях кондиционирования отходов флотации катионактивным флокулянтом
вания с катионным флокулянтом и после установки наиболее эффективного стационарного перемешивающего устройства для кондиционирования отходов флотации катионактивным флокулянтом.
Установка стационарного перемешивающего устройства Б 150 мм позволила уменьшить минимум удельного сопротивления осадка на 26 % -
с 34- 1Q1Q м"2 до 25-
1Q1Q м-2. Эта кривая смещена
влево, что указывает на потенциал снижения расходов флокулянтов.
Основной характеристикой работы гравитационного стола является содержание твердого в осадке на выходе из гравитационного стола, точнее - разница между содержанием твердого в питании и на выходе стола при фиксированной нагрузке на тракт.
В качестве примера дана зависимость для содержания твердого в питании 35Q г/л и постоянной нагрузке на тракт 9 т/ч.
Установка этого смесителя позволила увеличить содержание твердого после гравитационного стола, в среднем, на 4-5 %, при этом максимальное значение увеличилось с 39Q до 42Q г/л. Т.о. разница между содержанием твердого в питании и на выходе стола увеличилась с 4Q до 7Q г/л. Помимо этого, график, характеризующий работу стола со смесителем, смещен влево, что указыва-
ет на сокращение удельных расходов флокулянтов.
Тенденция к увеличению объема получаемого фильтрата и увеличению содержания твердого на выходе наблюдалась и при других содержаниях твердого в питании.
Как видно из графика № 3 при увеличении суммарной дозировки флокулянтов нагрузка на тракт возрастает, затем достигается некоторый оптимум. Однако увеличение дозировки более этого оптимума не приводит к увеличению производительности. Это связано с тем, что при малых расходах флокулянтов суспензия недостаточно сфлокулирована, а при слишком больших расходах начинается гелеобразование в обезвоживаемых отходах флотации. Получающийся гель плохо отдает воду, поэтому нагрузка на тракт падает.
Промышленные испытания показали, что установка стационарного перемешивающего устройства диаметром 15Q мм и длиной 1QQQ мм на 4-м тракте ФПО позволяет при прочих равных условиях увеличить производительность тракта по твердому, в среднем, на 21 % (с 9,5 т/ч до 11,5 т/ч), снизить суммарную дозировку флокулянтов (за счет снижения расхода катионактивного флокулянта), в среднем, на 1Q %. Фильтрат гравитационного стола при различных условиях кондиционирования заметно не изменялся и составлял во всех случаях 4-6 г/л.
Проведенные промышленные испытания позволили стабилизировать работу фильтр-прессового отделения и улучшить качество оборотной воды ЦОФ «Печорская».
1. БорцМ.А., Гупало Ю.П. Обезвоживание хвостов флотации угольных шламов.
2. Небера В.П. Флокуляция минеральных суспензий, - М.: Недра, 1983.
3. Патент РФ 219058.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- М.: Недра, 1972.
— Коротко об авторах
Панфилов П.Ф. - аспирант, Институт обогащения твердого топлива.
