Селективная флокуляция угольного шлама на ОФ «Распадская» Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

------------------------------------------------- © В.И. Новак, В.И. Долматов,

В.А.Козлов, 2010

УДК 622.7; 622.793.1; 622.772; 622.752.4

В.И. Новак, В.И. Долматов, В.А.Козлов

СЕЛЕКТИВНАЯ ФЛОКУЛЯЦИЯ УГОЛЬНОГО ШЛАМА НА ОФ «РАСПАДСКАЯ.»

Рассмотрены результаты работы ОФ «Распадская» по переработке угольного шлама способом селективной флокуляции. Приведено описание технологической схемы переработки угольных шламов. Показана эффективность процесса селективной флокуляции по сравнению с флотацией для угля марки КЖ добываемого на ш. Распадская.

Ключевые слова: обогащение угля, селективная флокуляция, угольный шлам, радиальный сгуститель, флокулянт, зольность.

Я а текущий момент ОФ «Распадская» является самой мощной фабрикой в России по переработке коксующего угля. Мощность фабрики составляет І5 млн. тонн в год. Фабрика состоит из трех секций: первая и вторая секция были запущены в эксплуатацию в ноябре 2005 года, третья секция - в августе 2008 года.

Технологической схемой предусмотрено разделение рядового угля на четыре машинных класса:

1) Класс І3-І50 мм:

- обогащение производится в тяже-лосредных колесных сепараторах;

- обезвоживание класса 25-І50 мм на вибрационном грохоте «Tabor»,

- класса ІЗ-25 мм на вибрационной центрифуге «Тета».

2) Класс І, З- ІЗ мм:

- обогащение в тяжелосредных гидроциклонах;

- обезвоживание на вибрационной центрифуге «Тета».

3) Класс 0,І5-І,З мм:

- обогащение в спиральных сепараторах;

- обезвоживание на осадительно-фильтрующих центрифугах «Dekanter».

4) Класс 0-0,І5 мм:

- двух стадиальное осаждение в радиальных сгустителях;

- обезвоживание на ленточных фильтр-прессах «Phoenix».

Особенностью технологической схемы фабрики для России является то, что для обогащения угольных шламов класса 0-0,15 мм вместо традиционного процесса флотации применена технология селективной флокуляции.

Первоначально проектом предусматривалась флотация шламов, что является общепринятой схемой при обогащении коксующих углей с глубиной обогащения до «нуля».

Гранулометрическая характеристика шлама класса 0-0,5 мм шахты ОФ «Распадская» приведена в табл. 1.

Таблица І

Гранулометрическая характеристика шлама 0-0,5 мм________________________________

Классы, Выход, Золь- Суммарно, %

мм % ность,

% Выход Золь- ность

0,2-0,5 З,І З,І З,І З,2

0,І-0,2 І4,5 4,З І7,6 4,І

0,05-0,І 28,2 7,9 45,8 6,4

0-0,05 54,2 З9,4 І00,0 24,З

Итого: 100,0 24,3

Таблица 2

Результаты дробной флотации шлама 0-0,5 мм

Продукты флотации Выход, % Зольность, % Суммарные продукты, %

Всплывшие Потонувшие

Выход Зольность Выход Зольность

Концентрат 1 5,3 27,2 5,3 27,2 100,0 24,7

Концентрат 2 2,1 28,0 7,4 27,4 94,7 24,6

Концентрат 3 3,7 24,8 11,1 26,6 92,6 24,5

Концентрат 4 3,9 25,9 15,0 26,4 88,9 24,5

Концентрат 5 6,0 21,1 21,0 24,9 85,0 24,4

Концентрат 6 5,5 24,8 26,5 24,9 79,0 24,7

Концентрат 7 6,4 17,1 32,9 23,3 73,5 24,7

Концентрат 8 5,2 24,4 38,1 23,5 67,1 25,4

Концентрат 9 7,5 16,4 45,6 22,3 61,9 25,5

Концентрат 10 3,7 23,4 49,3 22,4 54,4 26,7

Концентрат 11 4,1 20,6 53,4 22,3 50,7 26,9

Итого: 53,4 22,3 100,0 24,7 46,6 27,5

Отходы 46,6 27,5

Всего: 100,0 24,7

Таблица 3

Гранулометрический состав продуктов сгустителя 1-й стадии осаждения

Класс, Питание сгустителя Нижний продукт Слив

mm 1-й стадии сгустителя

Выход, Зольн., Выход, Зольн., Выход, Зольн.,

% % % % % %

+1 0.4 16.4 0.4 16.4 0.0 -

0.5-1 2.8 13.0 3.5 13.0 0.0 -

0.25-0.5 4.4 8.0 5.5 8.0 0.0 -

0.125-0.25 7.2 5.5 8.9 5.0 0.5 41.2

0.063-0.125 16.2 5.4 19.7 4.1 2.8 40.2

0.032-0.063 13.9 12.0 15.6 7.6 7.4 47.7

0-0.032 55.2 38.0 46.4 27.0 89.3 60.0

Итого: 100.0 24.7 100.0 15.9 100.0 58.5

Содержание твердого, г/л 27.9 369.1 6.1

Содержание 54,2% класса менее 0,05 мм оказывает негативное влияние на селективность процесса разделения.

Результаты дробной флотации в лабораторной флотомашине с объемом камеры 1 л приведены в табл. 2.

Время флотации составило 11 минут при расходе реагентов: собирателя - 2,5 кг/т и вспенивателя - 0,24 кг/т.

Выход концентрата составил 53,4% зольностью 22,3% при выходе отходов 46,6% зольностью 27,5%. Можно сделать вывод, что угольный шлам плохо

не обогащается методом флотации, и наблюдаются большие потери угольной составляющей с отходами флотации.

Проведенные исследования по флокуляции шлама класса 0-0,15 мм зольностью 25,0-28,0 % показали, что при обработке шлама анионным флокулянтом в осадок выпадают низкозольные угольные частицы. Зольность угольного осадка составляет 14,0-16,0% , при этом в слив уходят высокозольные глинистые частицы с зольностью твердого 65-70%.

Схема переработки шламов класса 0-0,15 мм на ОФ «Распадская»

Таким образом, происходит селективная флокуляция и осаждение угольного шлама с выходом низкозольного угольного осадка 75-80%. Присаживая низкозольный шлам к основному концентрату, получается общий концентрат с зольностью, удовлетворяющий требованием потребителей. На основании проведенных исследований были выполненных расчеты капитальных вложений и предполагаемых эксплуатационных затрат. Результаты расчетов позволили на стадии проекта принять решение применить вместо флотации процесс селективной флокуляции шламов.

Принятая схема предполагает следующее: шламовая пульпа, обработанная анионным флокулянтом, поступает в радиальный сгуститель, сгущенный угольный шлам обезвоживается на двух

ленточных фильтр-прессах и присаживается к основному концентрату. Слив радиального сгустителя первой стадии, обрабатывается дополнительно катионным флокулянтом и переливается в радиальный сгуститель второй стадии осаждения, в котором и происходит окончательное осветление технологической воды. Сгущенный продукт второго радиального сгустителя обезвоживается на ленточном фильтр-прессе и направляется в отходы. Слив второго сгустителя поступает в бак оборотной воды.

Четырех летний опыт эксплуатации фабрики подтвердил правильность принятого решения. Принятая водношламовая схема позволяет с высокой степенью эффективности осаждать угольные шламы и осветлять оборотную воду, стабильно поддерживая содержа-

Таблица 4

Сравнение стоимости флотореагентов и флокулянтов

Реагент Процесс Уд. расход, кг/т Общий расход, т/сут Стоимость реагентов, тыс.дол/сут

Собиратель Флотация 2,5 15,6 13,0

Вспениватель Флотация 0,24 1,5 1,25

Анионник Флокуляция 0,04 0,25 1,6

ние твердого в ней на уровне 0,2 г/л, и это достигается при относительно высоком содержании глинистых частиц в исходном рядовом угле. Расход анионного флокулянта для осаждения угольных частиц в первом радиальном сгустителе составляет 40 г/т обрабатываемого шлама при общем количестве шлама 270 т/ч.

За период эксплуатации фабрики неоднократно проводились исследования флотируемости шламов. Эти исследования по флотации угольного шлама, показали, что удельный расход собирателя (газойля) в среднем составляет 2,5 кг/т, а вспенивателя (КЭТГОЛ) 0,24 кг/т обрабатываемого шлама.

В табл. 3 приведены гранулометрический состав питания и продуктов радиального сгустителя 1-й стадии осаждения угольного шлама.

Осевший уголь имеет зольность 15,9%, в то время как в слив сгустителя попадает твердое зольностью 58,5%.

В табл. 4 приведены результаты сравнения стоимости флотореагентов и флокулянта при суточной переработке шлама на фабрике при среднем объеме 6250 т.

Таким образом, материальные затраты только на реагенты при обогащении

шлама методом флотации почти на порядок превышают затраты на флокулянт при селективном осаждении угольного шлама. Себестоимость флотации составляет 2,53 дол/т, в то время как себестоимость флокуляции составляет 0,32 дол/т.

На рисунке приведена технологическая схема одной секции ОФ «Распадская» по переработке шлама.

Применение на стадии проекта и дальнейшая оптимизация технологии стадиального осаждения твердого в радиальных сгустителях на практике в условиях действующего производства ОФ «Распадская», доказало свою эффективность по сравнению с процессом флотации шламов. Себестоимость двух стадиальной переработки шламов в радиальных сгустителях методом селективной флокуляции составила 0,32 дол/т, что на порядок меньше себестоимости процесса флотации. Отработанные технологические решения селективной флокуляции угольного шлама были приняты при проектировании и строительстве в 2008 году второй очереди фабрики. В настоящее время на ОФ «Распадская» перерабатывается более 6000 тонн шлама в сутки. ШИН

— Коротко об авторах -----------------------------------------------------------------

Новак В.И. - директор угольного департамента фирмы ООО «Коралайна Инжиниринг (СЕТСО),

Долматов В.В. - главный инженер ОФ «Распадская», г. Междуреченск,

Козлов В.А. - кандидат технических наук, доцент, инженер-технолог фирмы ООО «Коралайна Инжиниринг» (СЕТСО), vak@cetco.ru