CC BY
60
ЭКОЛОГИЯ И ОХРАНА ТРУДА
УДК 504.06:541.18:622.3
Л.С.Скрынник, Н.И.Юкина
ОЧИСТКА УГОЛЬНО-ГЛИНИСТОЙ СУСПЕНЗИИ ОТ ВЗВЕШЕННЫХ
ЧАСТИЦ
Целесообразность применения для очистки угольноглинистой суспензии того или иного способа и технологического процесса определяется не только наличием соответствующей группы примесей и фазово-дисперсным состоянием, но и химической природой этих
Известно, что для большинства практически используемых как зарубежных, так и отечественных флокулянтов эффективность улавливания взвешенных частиц с диаметром более 50 мкм достаточно высока и значительно снижается при уменьшении размера частиц..
тельных затрат. Так, например, по данным 2-ТП (Водхоз), концентрация взвешенных веществ в сбросах ряда обогатительных фабрик превышает значение предельно-допустимой концентрации (ПДК) в 1,4-3 раза, а иногда и более (табл.1).
Особенно актуальна эта
Таблица 1. Сброс взвешенных веществ ОФ Кузбасса по данным 2 -ТП (Водхоз)
ОФ Сброс в реку Среднее значение
Объем сброса, тыс. м3 Взвешенные вещества, мг/л Превышение ПДК
Березовская Юж.Шурап 136,20 30,99 1,6
Кузбасская Ольжерас 171,17 55,52 2,8
Беловская Иня, Салаир 4,09 5,12 -
Мундыбашская Тельбес,Кондома 689,63 59,07 3,0
Абашевская Томь 22,23 27,5 1,4
Сибирь Подобасс 14,2 37,14 1,9
примесей, их концентрацией и характером взаимодействия между собой, а также теми изменениями, которые происходят с ними в различных технологических процессах. Обобщающими показателями совокупного влияния перечисленных факторов являются технологические свойства угольноглинистой суспензии.
В последнее время увеличивается количество обогатительных фабрик (ОФ), которые используют в технологических циклах флокулянты иностранных фирм изготовителей. Между тем неизвестные физикохимические свойства этих фло-кулянтов затрудняют выбор оптимального варианта их использования для очистки промышленных стоков, содержащих большие количества взвешенных частиц.
На действующих обогатительных фабриках применяемые способы отделения твердой и жидкой составляющих суспензий и осаждения взвешенных частиц, недостаточно эффективны и не удовлетворяют возросшим экологическим требованиям. Имеющиеся технические решения зачастую не учитывают особенностей того или иного технологического процесса, а также требуют значи-
проблема для увеличения скорости осаждения частиц в суб-микронном диапазоне (менее 1 мкм), которые способны находится во взвешенном состоянии достаточно длительное время.
При этом предпочтение должно отдаваться флокулянтам российского производства.
Поэтому целью данной работы является изучение эффективности осаждения взвешенных частиц угольно-глинистой
ГГ I—I—I—I---1—I—I—I—I—I—I—I—I—I---1—I—I—I—I—I—I—I—I—Г
о'
сі
Размер частиц, мкм
Рис.1 Распределение взвешенных частиц по крупности
Размер частиц, тлкм
Размер частиц, мкм
Рис.3. Зависимость коэффициента эффективности улавливания частиц от их размера: на верхнем рисунке диапазон 0-12 мкм, на нижнем - 0-0,33 мкм
суспензии обогатительных фабрик с помощью модифицированного ПАА (полиакриламида), полученного в ИУУ СО РАН.
Для лабораторных исследований использовалась представительная проба угольно-
глинистой суспензии ОФ «Коксовая», анализ которой осуществлялся на приборе «Апа-1у8ейе-22», основанного на дифракции электромагнитных волн.
Как показали результаты исследований, гранулометрический состав взвешенных частиц изучаемой суспензии представлен на рис.1
Как видно из приведенных здесь данных, в исходной угольно-глинистой суспензии преобладают взвешенные частицы, диаметр которых находится в диапазоне 0,27 -12,6 мкм. Следует отметить, что очистка загрязненных вод от взвешенных частиц такого размера крайне затруднена и часто применяемый в таких случаях метод отстаивания в горизонтальных отстойниках и осветлителях крайне неэффективен.
После осветления угольноглинистой суспензии с помощью флокулянта полиакриламида (ПАА) средний диаметр частиц в осветленном слое существенно снижается до 0,27 -5,06 мкм, при этом значительно (в 5 - 10 раз) уменьшается их концентрация (рис.2, кривая 2).
Способность разделения угольно-глинистых суспензий
на твердую и жидкую фазы определяется при помощи коэффициента эффективности улавливания взвешенных частиц,
определяемого из выражения
К _ С 2 (гп) - С1 (гп )
К _ С 2 (Гп )
(1)
где С2 ,С1 - соответственно,
содержание взвешенных частиц в исходной угольно-глинистой суспензии с размером частиц (г), до и после очистки, г/дм3.
В настоящее время проводятся исследования в области очистки технологических вод, в том числе и с применением селективной флокуляции [1], комбинации флокулянтов [2] и др.
Авторами предлагается использовать для очистки вод обогатительных фабрик модифицированный флокулянт по-
1000 -900 -800 -700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 -О
огас\г'с\г'-моог~.ч-(чч>с\1п
а а о о о а .-Г г-i fí i/í К
Размер частиц
Рис. 2 Концентрация взвешенных частиц в угольноглинистой суспензии,мг/дм3: 1-угольно-глинистая суспен-зия;2- осветленная вода с использованием ПАА.
01 о
3-
п:
£
Доза флокулянта, мг/л
Доїз флокулянта, мг/л
Рис. 4 Сравнительная характеристика эффективности очистки угольно-глинистой суспензии с использованием модифи-
цированного (ПАА и ЭГ) и немодифицированного (ПАА) флокулянтові на верхнем рисунке- зависимости влияния дозы фло-
кулянта на концентрацию твердых частиц в осветленном слое угольно-глинистой суспензии, на нижнем- влияние дозы
лиакриламид и этиленгликоль (ПАА и ЭГ).
На рис.3 приведены результаты эффективности улавливания взвешенных частиц в зависимости от их размера с использованием ПАА (нижняя кривая) и ПАА и ЭГ (верхняя кривая).
Частицы, размер которых находится в диапазоне 0,1-0,19 мкм, лучше улавливаются модифицированным флокулянтом в 2,5 раза по сравнению с немо-дифицированным (рис.3).
Для сравнения, на рис.4 показан процесс осветления угольно-глинистой суспензии с использованием модифицированного и немодифицированно-го флокулянтов при разных дозах.
Как следует из приведенных данных, использование модифицированного флокулянта, по сравнению с немодифициро-ванным, увеличивает скорость седиментации частиц более чем в 2 раза.
Для установления возможности замкнутого водоснабжения на обогатительных фабриках, на которых используются угольно-глинистые суспензии с высоким исходным содержанием взвешенных частиц, использована эмпирическая зависимость их накопления в повторно используемой воде (3).
С помощью (8ТАТ18Т1СА 6) аппроксимируем представленные выше зависимости (рис.4) при использовании для осветления суспензии модифицированного и немодифициро-ванного флокулянтов (рис.5):
У = 0,78582 + 0,02483 *X,
(2)
где X - размер частиц, мкм.
Используя выражение (2), получим содержание взвешенных веществ в воде после «п» -кратного ее использования, с применением модифицированного флокулянта, которое определится как
Сп _ С0Р/(0.21 - 0.025 • X) х 1 - [(0.21 - 0.025 • X) -¡и]п Х 1 - [(0.21 - 0.025 • X) •¡и] ’
(3)
где С0 - концентрация частиц исходной угольно-глинистой
суспензии, г/дм3; Р, - относительное содержание взвешенных частиц в воде /-го класса дол.ед.; /и - коэффициент водо-оборота (учитывает потери воды и ее возмещение в каждом цикле водопользования из расчета 10% от общего объема):
У = 0,65412 + 0,04210 *X,
(4)
Предельное содержание
взвешенных веществ в воде после «п» - кратного ее использования, с применением немоди-фицированного флокулянта определится из выражения
Сп _ С0Р(0,35-0,04^) х 1-[(0,35-0,04^)• и]п (5)
х
1-[(0,35-0,04X)•и]
Динамика накопления
взвешенных частиц в повторно используемой воде представлена на рис.6.
1.05
1.00
0.05
0.90
0.85
0.80
0.75
0.70
0.65
---
/Л/
>/
77
Iі*: 8511 сопАйепсе
0 1 2 3 4 5 6 7
9 10 11 12 13
РАЗМЕР ЧАСТИЦ. МКМ
РАЗМЕР ЧАСТИЦ МКМ
Рис. 5 Зависимость эффективности улавливания частиц от их размеров, на рисунке слева - при использовании модифицированного флокулянта, справа - немодифицированного
Рис.6. Зависимость накопления взвешенных веществ в оборотной воде от количества циклов
Как видно из рис.6, накопление взвешенных частиц в осветленной воде происходит в первые два цикла повторного водопользования. При увеличении числа циклов содержание взвешенных частиц увеличивается незначительно, причем интенсивность накопления
взвеси тем выше, чем меньше эффективность улавливания
частиц в оборотной воде.
Таким образом, при использовании эффективного модифицированного флокулянта процент улавливания взвешенных частиц достаточно высок, что позволяет на обогатительных фабриках создать замкнутый цикл водопользования, в котором используются угольноглинистые суспензии с высоким исходным содержанием взвешенных частиц.
Выводы
1. Определены основные параметры использования мо-
дифицированного флокулянта (ПАА и ЭГ), который эффективно улавливает взвешенные частицы размером 0,1-0,33 мкм.
2. Апробация модифицированного флокулянта (ПАА и ЭГ) на технологической воде ОФ «Коксовая» увеличивает эффективность очистки угольно-глинистой суспензии с размером частиц от 0,1-0,19мкм в 2,5 раза по сравнению с немо-
дифицированным флокулянтом (ПАА).
3. Эмпирическая зависимость накопления дисперсных частиц в повторно используемой воде, позволяет теоретически обосновать создание замкнутого цикла использования технологической воды, очищенной с помощью модифицированного флокулянта.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Байченко А.А., Кардашов А.В. Интенсификация процесса очистки сточных вод отходов флотации в углеобогащении // Вест. КузГТУ. 2005. №4 С. 33-36
2. Байченко А.А., Кардашов А.В. Селективная очистка шламовых вод углеобогащения // Вест. Куз-ГТУ. 2005. №3 С. 70-73
3. Скрынник Л.С. Экологическая безопасность водоемких процессов добычи угля в Кузбассе// В кол. монографии «Региональные проблемы перехода к устойчивому развитию :ресурсный потенциал и его рациональное использование в целях устойчивого».ИУУ СО РАН, 2003.Том 2,С.303-316.
□ Авторы статьи:
Скрынник Юкина
Леонид Степанович Наталья Ивановна
- докт. техн. наук, проф. каф. экономики -инженер-исследователь Ин-
и организации горной промышленности ститута угля и углехимии СО
РАН
