Совершенствование замкнутого цикла использования технологической воды в процессе обогащения угля с помощью эффективного модифицированного флокулянта

Счастливцев Е.Л.; Юкина Н.И.

вестиций и другой материальной помощи реализовать технопарко-вую технологию весьма сложно. Другой немаловажной проблемой является подбор менеджмента для технопарка, способного грамотно и в соответствии с постоянно изменяющимися условиями конкурентной среды воплотить идею интеграции высшего образования, науки, промышленности, предпринимательства и местных властей, регулировать финансовые потоки и осуществлять отбор идей для технопарка.

Дальнейшее техническое развитие отечественной промышленности неразрывно связано с активизацией инновационной деятельности, а успешная инновационная деятельность в экономике России является одним из главных факторов, влияющих на возможность становления ее в ряд наиболее развитых в мировых держав. ЕШ

— Коротко об авторах -

Барнаев И.А., Полторацкий Л.М. - ОАО "Западно-Сибирский металлургический комбинат".

А_

2008

УДК 622.7

Е.Л. Счастливцев, Н.И. Юкина

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЗАМКНУТОГО ЦИКЛА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ВОДЫ В ПРОЦЕССЕ ОБОГАЩЕНИЯ УГЛЯ С ПОМОЩЬЮ ЭФФЕКТИВНОГО МОДИФИЦИРОВАННОГО ФЛОКУЛЯНТА

138

Во

настоящее время на обогатительных фабриках способы 'отделения твердой фазы в угольно-глинистых суспензиях недостаточно эффективны и не удовлетворяют возросшим экологическим требованиям. Имеющиеся технические решения зачастую не учитывают особенностей того или иного технологического процесса, физико-технических свойств горных пород, а также требуют значительных финансовых затрат.

Совершенствование замкнутой системы водоснабжения заключается в эффективном удалении взвешенных частиц из воды в каждом цикле водооборота.

Способность разделения угольно-глинистых суспензий на твердую и жидкую фазы определяется при помощи коэффициента эффективности улавливания взвешенных частиц, определяемого из выражения [1]:

К = С 1 (Гп )- С 2 (Гп )

С1 (гп )

(1)

где С1 - содержание взвешенных частиц в исходной угольно-глинистой суспензии, г/дм3 ; С2 - содержание взвешенных частиц в угольно-глинистой суспензии после очистки, с соответствующим размером частиц, г/дм3 ; гп - размером частиц, мкм.

Зависимость эффективности улавливания взвешенных частиц угольно-глинистой суспензии от их размеров представлены на рис. 1.

1.0

£

& 0,9

О

= £2 0,8

3

Ё 0,7

(О

-6- 0,6

Е 0,5

1>

^ 0,4

-э- о.з

■е-

о 0,2

0,1

■ ПАА ПАА и ЭГ

о,оо 0,05 0,10 0.15 о,го

Размер частиц, мкм

0,25

0,30

139

Рис. 1. Зависимость эффективности улавливания частиц от их размеров в диапазоне 0-0,33 мкм

Как видно из графиков, изображенных на рис. 1, взвешенные частицы, размер которых находится в диапазоне 0,1 -0,3 мкм, в 2,5 раза лучше улавливаются модифицированным флокулянтом, а значит, в 2,5 раза увеличивается эффективность удаления взвешенных частиц из угольно-глинистой суспензии.

Содержание дисперсной фазы Сп в воде после "п" - кратного ее использования рассчитываем по следующей формуле:

где С0 - начальное содержание в воде дисперсных частиц с размером г; К - коэффициент эффективности улавливания частиц в технологическом процессе; ¡1 - коэффициент водооборота (учитывает потери воды и ее возмещение в каждом цикле водопользования из расчета 10% от общего объема); Р - относительное содержание дисперсных частиц в воде «/»-го класса дол.ед

При добавлении модифицированного флокулянта (ПАА и ЭГ) в обрабатываемую угольно-глинистую суспензию коэффициент эффективности улавливания взвешенных частиц увеличивается на 50 %, а значит, интенсивность накопления взвеси уменьшается.

1-[(1-К(г))-л\" 1-[(1- К(г))л]

"

Сп = С0(г). Р(г).(1-К(г))

(2)

1,00

0,70

0,65

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 Размер частиц, мкм

140

Рис. 2. Зависимость коэффициента эффективности улавливания частиц с применением модифицированного флокулянта от их размеров: 1 - аппроксимирующая кривая, 2 - исходная

Для усовершенствования замкнутого водоснабжения на обогатительных фабриках, в которых используются угольно-глинистые суспензии с высоким исходным содержанием взвешенных частиц получены выражения позволяющие определить их накопление в повторно используемой воде (4) [2].

C помощью пакета прикладных программ STATISTЮA 6 получена аппроксимация представленной на рис. 1 зависимости при использовании модифицированного флокулянта.

Качество аппроксимации оценены методом наименьших квадратов. Наименьшее среднеквадратическое отклонение для модифицированного флокулянта имеет полиномиальная кривая 5-й степени (рис. 2).

Y= 0,7293+0,0864x-0,0015x2-0,002x3+0,0002x4-7,7075E-6x5

(3)

Подставив полученное соотношение (3) в (2) получим выражение для определения содержания взвешенных веществ в воде после «п» - кратного ее использования с применением модифицированного флокулянта (4):

141

Рис. 3. Предлагаемая схема основного узла очистки угольно-глинистой суспензии от взвешенных частиц

СП = С0(г)Р(г)(0,27 - (0,0864х-0,0015Х-0,002Х + 0,0002x1 -7,7075Е6х5)) х

1 - [(0,27- (0,0864х 0,0015Х - 0,002Х + 0,0002?! - 7,7075Е 6х5))^]я Х 1 - [(0,27- (0,0864х 0,0015хХ - 0,002Х + 0,0002хХ - 7,7075Е 6х5))^]

(4)

Исходя из проведенных исследований, предлагается технологическая схема очистки угольно-глинистой суспензии, приведенная на рис. 3.

Применяемая схема очистки обеспечивает максимальное использование очищенных вод. На первой стадии идет приготовление модифицированного флокулянта. Для приготовления модифицированного флокулянта используем емкость, оснащенную мешалкой и подогревом. Рассчитанное количество флокулянта и модификатора

142

подается в эту емкость, одновременно смешиваемые с водой. Далее перемешиваем, причем скорость перемешивания не должно превышать 20 об/мин, и нагреваем до температуры 45-50 0С. Затем, поддерживая заданную температуру, продолжаем перемешивание в течение 2 часов. После этого готовый модифицированный флокулянт подается в емкость для приготовления рабочего раствора флокулянта и разбавляется до нужной концентрации водой.

Затем, готовый раствор флокулянта подается в трубопровод, где смешивается с угольно-глинистой суспензией в течение 10 секунд. На следующем этапе данная система поступает в радиальный сгуститель диаметром 25 м, где происходит непосредственно фло-куляция.

Через сливной желоб удаляется вода, образовавшаяся в процессе флокуляции, которая используется в последующих стадиях производства. Через разгрузочный конус выгружается сгущенный осадок.

Затем сгущенный осадок по трубопроводу движется в наружный отстойник. В отстойнике происходит отстаивание: крупные куски осадка оседают, а отстоявшаяся вода сливается через установленный на отстойнике желоб, повторно в радиальный сгуститель.

При использовании эффективного модифицированного флоку-лянта в процессе обогащения угля процент улавливания дисперсных частиц достаточно высок и поэтому сокращается количество наружных отстойников.

Выводы

1. Получена зависимость изменения концентрации взвешенных частиц от их размеров в повторно используемой воде, с учетом их накопления.

2. Разработаны рекомендации по усовершенствованию замкнутого цикла использования технологической воды в процессе обогащения угля, очищенной с помощью модифицированного флоку-лянта (ПАА и ЭГ).

3. Предложена технологическая схема с модифицированным флокулянтом, которая позволяет существенно повысить эффективность улавливания частиц с размером 0,1-5,0 мкм и увеличивает эффективность очистки угольно-глинистой суспензии в 2,5 раза. - СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

143

1. 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». Институт угля и углехимии СО РАН, 2003. Том 2, С. 303-316.

2. Юкина Н.И. Разработка способа очистки загрязненных вод на основе модифицированного флокулянта и создание оборотного водоснабжения обогатительных фабрик: Дис. канд.техн.наук /Н.И. Юкина.-Барнаул., 2007 г.- 96 с. шиз

— Коротко об авторах -

Счастливцев Е.Л. - д-р техн. наук, Юкина Н.И. - канд. техн. наук, Институт угля и углехимии СО РАН.

144

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Счастливцев Е.Л., Юкина Н.И.