CC BY
30
© В.И. Новак, В.И. Долматов, В.А.Козлов, 2012
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.
На текущий момент ОФ «Распадская» является самой мошной фабрикой в России по переработке коксующего угля. Мощность фабрики составляет 15 млн тонн в год. Фабрика состоит из трех секций: первая и вторая секция были запушены в эксплуатацию в ноябре 2005 года, третья секция — в августе 2008 года.
Технологической схемой предусмотрено разделение рядового угля на четыре машинных класса:
1) Класс 13—150 мм:
• обогащение производится в тяжелосредных колесных сепараторах;
• обезвоживание класса 25—150 мм на вибрационном грохоте Tabor,
• класса 13—25 мм на вибрационной центрифуге Теша.
2) Класс 1, 3— 13 мм:
• обогащение в тяжелосредных гидроциклонах;
• обезвоживание на вибрационной центрифуге Теша.
3) Класс 0,15—1,3 мм:
• обогащение в спиральных сепараторах;
• обезвоживание на осадительно-фильтрующих центрифугах Decanter.
4) Класс 0—0,15 мм:
• двух стадиальное осаждение в радиальных сгустителях;
• обезвоживание на ленточных фильтр-прессах Phoenix.
Таблица 1
Гранулометрическая характеристика шлама 0—0,5 мм
Классы, мм Выхол, % Зольность, % Суммарно, %
Выхол Зольность
0,2—0,5 3,1 3,1 3,1 3,2
0,1—0,2 14,5 4,3 17,6 4,1
0,05—0,1 28,2 7,9 45,8 6,4
0—0,05 54,2 39,4 100,0 24,3
Итого 100,0 24,3
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.
Содержание 54,2 % класса менее 0,05 мм оказывает негативное влияние на селективность процесса разделения.
Результаты дробной флотации в лабораторной флотомаши-не 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 %.
Таблица 2
Результаты дробной флотации шлама О—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, шш Питание сгустителя 1-й стадии Нижний продукт Слив 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
Схема переработки шламов класса 0—0,15 мм на ОФ «Распалская»
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 фло-куляции 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 пере-
Таблица 4
Сравнение стоимости флотореагентов и флокулянтов
Реагент Процесс Уд. рас- Общий Стоимость
ход, кг/т расход, т/сут 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
ливается 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 водно-шламовая
схема позволяет с высокой степенью эффективности осаждать угольные шламы и осветлять оборотную воду, стабильно поддерживая содержание твердого в ней на уровне 0,2 г/л, и это достигается при относительно высоком содержании глинистых частиц в исходном рядовом угле. Расход анионного фло-кулянта 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 вспени-вателя (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 фло-тореагентов и флокулянта при суточной переработке шлама на фабрике при среднем объеме 6250 т.
Таким образом, материальные затраты только на реагенты при обогащении шлама метолом флотации почти на порядок превышают затраты на флокулянт при селективном осаждении угольного шлама. Себестоимость флотации составляет 2,53 лол/т, в то время как себестоимость флокуляции составляет 0,32 лол/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, ггш
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Новак Валим Игоревич — директор угольного департамента Коралайна Инжиниринг — СЕТСО, novak@cetco.ru,
Долматов Валерий Влалимирович — главный инженер ОФ «Распадская», г. Междуреченск,
Козлов Валим Анатольевич — кандидат технических наук, доцент, главный технолог, vak@cetco.ru, Коралайна Инжиниринг — СЕТСО.
