CC BY
59
УДК 622.765:504.06
В.И. Мурко, В.А. Волченко, Д.А. Дзюба, В.И. Федяев,
В.М. Коржов, Д.П. Суслопаров
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ КЛАССИФИКАЦИИ ОТХОДОВ ФЛОТАЦИИ И ОСВЕТЛЕНИЯ ОБОРОТНОЙ ВОДЫ В ТОНКОСЛОЙНОМ АППАРАТЕ
Используемая технология переработки угольного шлама на обогатительных фабриках включает подготовку его к обогащению путем осаждения и сгущения в гравитационных аппаратах, преимущественно радиальных сгустителях; последующую классификацию в гидроциклонах или других аппаратах по крупности 0,5 мм. Далее шлам крупнее 0,5(1) мм подается на обогащение в большинстве случаев на отсадку, а более мелкий шлам 0-0,5 мм - на флотацию. Получаемый флотокон-цетрат обезвоживается на дисковых вакуум-фильтрах, а затем вместе с концентратом отсадки подается на термическую сушку и далее отгружается потребителю в виде товарного угля. Образуемые при флотации отходы (флотохвосты) насосами подаются в хвостохранилища, размещаемые на земельных отводах для складирования в них мелкозернистых отходов с остатками реагентов. На некоторых предприятиях флотохвосты сгущаются, обезвоживаются на пресс-фильтрах и складируются в отвалах породы.
Следует отметить, что на обогатительных фабриках Кузбасса флотацией обогащается в год порядка 6 млн. т шлама, из которого образуется 1-1,2 млн. т (флотохвостов) с зольностью 30-75% и теплотой сгорания 1050-2600 ккал/кг. Из-за плохой флотируемости крупно зернистых шламов более 0,5 мм, которые содержатся в питании флотомашин, часть их теряется, попадая в флотохвосты. Потери угля в флотохвостах с условной зольностью 30% на предприятиях Кузбасса составляют порядка 300-350 тыс. т в год. Помимо этого, нужно сказать, что
себестоимость процесса флотации является наиболее высокой (в 7-10 раз дороже стоимости обогащения более крупных классов угля отсадкой и другим методами).
Рассматриваемую Задачу поиска эффективной технологии переработки угольных шламов на обогатительных фабриках и поверхностных комплексах гидрошахт следует решать в направлениях:
- получение из шлама качественного продукта;
- снижение затрат на переработку шлама;
- уменьшение потерь угля с отходами обогащения шлама;
- создание экологически чистой технологии переработки шлама.
Одними из наиболее эффективных средств классификации угольных шла-мов, флотохво-стов, сгущения
этих продуктов и осветления технологической воды являются тонкослойные аппараты, разработанные в институте ВНИИ-гидроуголь. В основе указанных аппаратов использован принцип осаждения твердых частиц в тонком слое. Благодаря этому значительно сокращается путь и время осаждения частиц. Кроме
того, разделение наклонными пластинами потока осветляемой во-
ды на тонкие слои снижает турбулентность в жидкой среде и создает благоприятные условия для осаждения частиц.
На ГОФ «Красногорская» в течение длительного времени эксплуатируются два тонкослойных осветлителя - сгустителя ОТ-600 и два тонкослойных классификатора типа КТ-1000 производительностью по исходному питанию соответственно каждого 600 и 1000 м3/ч.
С целью определения эффективности применения тонкослойных аппаратов для классификации флотохвостов по крупности, осветления оборотной воды и сгущения шлама были проведены экспериментальные исследования.
Технологическая схема стенда показана на рисунке. Стенд состоит из мешалки 1 для
исходное питание
124 В.И.Мурко, В.А.Волченко, Д.А.Дзюба, В.И.Федяев, В.М.Коржов, Д.П.Суслопаров
Таблица 1
Технические параметры стендового оборудования
№№ п/п Наименование оборудования и технических параметров Численное значение параметра
1. Тонкослойный осветлитель-классификатор Производительность по исходному питанию,
л/ч до 100
Площадь осветления (зеркало воды), м2 Эффективная площадь осветления воды (проекция площади пластины на горизонтальную 0,001
плоскость), м2 0,03
Расстояние между пластинами, мм 40
Размеры пластины, мм 1400х22х1
2. Угол наклона пластины, град. Мешалка 60
Вместимость, м3 0,1
Число оборотов мешалки, об/мин 427
приготовления исходного питания с краном 2, стабилизатора нагрузки исходного питания 3, воронки 4 для создания напора, модели тонкослойного осветлителя-классификатора 5, емкостей 6,7,8 для приема соответственно сокращенной части исходного питания, сгущенного продукта, осветленной воды, бачка 9 для флокулянта с краном 10.
Стенд работает следующим образом. Исходное питание в виде угольной пульпы загружается в мешалку 1, где определенное время перемешивается, а затем путем открытия крана 2 подается через стабилизатор 3 в воронку 4 и в тонкослойный осветлитель - классификатор 5. Осветленная вода собирается в емкость 8, а сгущенный продукт накапливается в нижней части (шламонакопителе) осветлителя-классификатора 5 и после каждого опыта выгружается в емкость 7. Для опытов с применением флокулянта подача его производится из бачка 9. Расход флокулянта регулируется краном 10.
Технические параметры основного стендового оборудования приведены в табл. 1.
Оценка результатов опытов производилась по данным гранулометрического состава и выхода продуктов классификации, массовой концентрации твердого в продуктах, извлечению низкозольного класса в сгущенный продукт.
Опыты по классификации флотохвостов и осветлению оборотных вод проводились при исходной производительности 20, 30, 50, 60 и 80 л/ч, что соот-
ветствует удельной производительности (нагрузке на единицу площади осветления по зеркалу воды) 20, 30, 50, 60 и 80 м3/(ч-м2). В качестве исходного
питания использовались флотохвосты ГОФ «Красногорская» и шламы оборотных вод шахты «Тырганская».
Гранулометрическая характеристика флотохвостов и шлама исходного питания приведе-
ны в табл. 2.
Как показали опыты, предельная производительность по исходному питанию при классификации флотохвостов по
зерну 0,25 мм составила 60 л/ч, что соответствует удельной производительности 60
м3/(ч-м2).
Средние показатели классификации флотохвостов ГОФ «Красногорская» приведены в
Таблица 2
Гранулометрическая характеристика продуктов исходного питания
Классы, мм Флотохвосты Шламы подрешетных вод сит ОСО
Выход, % Зольность, % Выход, % Зольность, %
+1 7,3 8,1 - -
0,5-1 1,7 23,3 12,3 6,0
0,25-0,5 1,6 33,1 16,3 5,7
0,1-0,25 4,3 39,2 25,0 5,2
0,05-0,1 13,0 47,9 22,0 4,9
-0,05 72,1 72,5 24,4 21,7
Итого: 100,0 61,7 100,0 9,3
Таблица 3
Средние показатели классификации флотоотходов
Наименование продуктов Массовая доля продуктов, % Массовая концентрация твердого, кг/м3 Выход по твердому, % Зольность, %
+0,25 мм -0,25 мм Итого
Исходное питание 9,8 90,2 100,0 20 100,0 58,9
Слив 0,7 99,3 100,0 15 75,6 66,5
Сгущенный продукт 37,3 62,7 100,0 37 24,4 35,3
табл. 3.
По данным табл. 3 при классификации по зерну 0,25 мм из флотохвостов с исходной зольностью 58,9% можно выделить в осадок продукт с выходом 24,4% и зольностью 35,3 %. Извлечение в этот продукт частиц класса +0,25 мм составляет более 90% при средней их зольности 14,3%. Массовая концентрация твердого в этом же продукте более 500 кг/м3.
Исследования также показали, что применение тонкослойных аппаратов для осветления оборотных вод шахты «Тырганская» позволяет получить осветленную воду с массо-
□ Авторы статьи:
Мурко Василий Иванович
- докт. техн. наук, проф. каф. теоретической и геотехнической механики
вой концентрацией твердого не выше 1 г/л при удельной производительности осветлителя до 30 м3/(ч-м2). Массовая концентрация твердого в сгущенном шламе составила 400-б00 кг/м3. При этом расход флокулянта (ПАА) находился в пределах б0-80 г на 1 т твердого.
Таким образом, применение тонкослойных аппаратов для классификации флотохвостов на ГОФ «Красногорская» позволяет выделить из них низкозольные угольные частицы +0,25 мм, переобогащение которых позволит увеличить выход концентрата по фабрике на 0,5-0,7 %.
Использование тонкослойных осветлителей на поверхностном комплексе шахты «Тырганская» дает возможность
производить осветление оборотных вод в полном объеме и прекратить сброс шлама в земляные отстойники, направляя его на ЦОФ «Зиминка» для переработки.
При этом целесообразно использовать сгущенные шламы и выделенный из флотохвостов менее зольные классы в качестве продукта для приготовления экологически более чистого водоугольного топлива.
Волченко Валентин Анатольевич - канд. техн. наук, гл. специалист ЗАО НПП «Сибэкотехника»
Коржов
Владимир Михайлович - исп. директор УК «Прокопьевскуголь»
Дзюба
Дмитрий Анатольевич - рук. сектора компьютерного моделирования ЗАО НПП «Сибэкотехника»
Суслопаров Дмитрий Петрович -исп. директор ООО «Шахта «Тырганская»
Федяев Владимир Иванович
- ген. директор ЗАО НПП «Сибэкотехника»
УДК 661.183.12
В. А. Журавлёв, Г.В. Ушаков
ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ НАБУХАНИЯ СОПОЛИМЕРОВ СТИРОЛА И ДИВИНИЛБЕНЗОЛА В ОРГАНИЧЕСКИХ РАСТВОРИТЕЛЯХ
Набухание сополимеров стирола и дивинилбензола (ДВБ) является процессом,
имеющим место в производстве ионообменных смол. В производстве сульфокатионита предварительному набуханию подвергается сополимер перед сульфированием анионита — набухание происходит в ходе хлорметилирования. Независимо от технологической ситуации, в которой протекает набухание, для расчёта соответствующих реакторов необходимо знание кинетических закономерностей процесса.
Набухание является гетерогенным процессом, протекающим в системе твёрдое тело -жидкость, включающим после-
довательно протекающие стадии, основными из которых являются: массоперенос на границе раздела фаз, диффузия в полимерной фазе и межмолеку-лярное взаимодействие полимер
- растворитель. Поэтому исследование и описание набухания должно осуществляться с учётом влияния указанных факторов на кинетику этого процесса, что, в свою очередь, требует привлечения методов математического моделирования.
В своей работе мы исходим из допущения, что между процессами набухания сетчатых полимеров и сополимеров в жидких средах и химическим превращением можно провести аналогию. Суть аналогии состо-
ит в том, что набухание, как и химическая реакция, сопровождается разрывом одних связей и возникновением новых. Различие заключается в том, что набухание, как и химическая реакция, сопровождается разрывом одних связей и возникновением новых. Различие заключается в том, что в случае набухания речь идёт о физических связях, то есть о силах межмолеку-лярного взаимодействия, а роль кинетических единиц играют не молекулы, а участки макромо-лекулярных цепей, заключённые между узлами поперечных химических сшивок.
Такая аналогия позволяет привлечь для описания кинетики набухания уравнения, ис-
