CC BY
25
© А.В. Засядько, Ф.А.
Панфилов,
Г.Ю. Гольберг,
УДК 622.766.44
А.В. Засядько, Ф.А. Панфилов, Г.Ю Гольберг
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФЛОКУЛЯЦИОННОГО КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ СУСПЕНЗИЙ
Одной из перспективных технологий в обогащении углей является обезвоживание тонкодисперсных шламов и продуктов флотации на ленточных фильтр-прессах. Указанные фильтры широко применяются за рубежом на протяжении более 20 лет; в последние годы находят применение в отечественной практике углеобогащения. Необходимо отметить, что данная технология требует предварительного кондиционирования суспензии с применением флокулянтов (по крайней мере двух: анионактивного и катионактивного) для образования в зоне дренирования ленточного фильтр-пресса механически устойчивого осадка, легко отдающего влагу. Следовательно, предварительное флокуляционное кондиционирование оказывает существенное влияние на структурномеханические свойства осадка, его фильтрационные и другие характеристики, определяющие рентабельность выделения целевого продукта. Указанные характеристики должны соответствовать требованиям, предъявляемым к обезвоживаемым на ленточных фильтр-прессах продуктам:
- в зоне дренирования осадок должен легко отдавать свободную влагу и не растекаться по ленте; к концу данной зоны должен образовываться осадок, на поверхности которого не должно быть жидкой фазы;
- в клиновой зоне и зоне отжима осадок должен отдавать связанную (межпоровую и, частично, поровую влагу), при этом осадок не должен продавливаться сквозь ленты и выдавливаться за пределы лент.
До настоящего времени не разработан способ, позволяющий определить эффективность флокуляционного ко: т: Р= pgh ензий пере т+А т: Р' = Р^ІГ
ленточных фильтр-прессах. ИОТТ совместно с ОФ
2003
''НерюнТринская'1, "ТТТ™т
эффек
АО
..разработали-. уляционног^ -її
О Чо
О г>
о ч
I)
"НИИХИМ-МАШ" и ф]
дь
рмой
способ—опреде пения ания
8
V
о чо о о д о
V = V+ дV
суспензий (Лобанов Ф.И. и др. Способ определения эффективности
флокуляционного кондиционирования суспензий. Пат. 2191058 Россия, МКИ В0Ш 21/01). Данный способ
предназначен для лабораторных исследований.
Сущность указанного способа
заключается в следующем. Процесс,
разделения суспензии в зоне дренирования ленточного фильтр-
пресса представляет собой фильтрование под действием гидростатического давления столба разделяемой суспензии (то есть давление переменное), как это можно видеть на рис. 1. Следовательно, для описания данного процесса применимы закономерности, описывающие фильтрование суспензий с образованием осадка, в частности, основное уравнение фильтрования:
ао = 2Рэквит/(Г ц)
(1)
где а0 - удельное объемное сопротивление осадка, м ; т -время дренирования, с; Г - толщина осадка, м; ц - вязкость фильтрата (0,001 Па с); и - отношение объема осадка к объему фильтрата, м3/м3; Рэкв - среднее эквивалентное давление, Па: т
Р экв = (1/т) І Р (т) dт (2)
0
Чем меньше величина удельного объемного сопротивления осадка б0, тем меньше время дренирования, и, следовательно тем больше эффективность процесса.
Для определения механической устойчивости кондиционированных осадков нами были разработаны методика, основанная на вибрационном воздействии, и лабораторная вибрационная установка (рис. 2). Проба осадка помещалась в кювету с определённым углом откоса; затем кювета приводилась в колебательное движение с постоянной амплитудой и переменной частотой. В качестве критерия механической устойчивости осадка нами предложена максимальная величина ускорения колебательного движения J тах, при котором сохраняется угол откоса пробы осадка. Величина J тах рассчитывается по формуле:
JMAX = 4Р2^А^2/3600 (3)
где а - амплитуда колебаний, мм, п - частота колебаний,
мин-1.
Нами предложена следующая градация механической устойчивости осадков в зависимости от величины J тах :
1 - очень слабая устойчивость: J тах < 8;
2 - слабая устойчивость: 9 < J тах < 12;
3 - достаточная устойчивость: 13 < J тах < 16;
4 - хорошая устойчивость: 17 < J тах < 19;
Р
Рис. 1. Схема разделения суспензии в зоне дренирования ленточного фильтр-пресса
б0 от суммарного расхода флокулянтов позволили установить, что данная зависимость представляет собой кривую с минимумом (рис. 3).
Как можно видеть на рис. 3, значение б0 весьма мало изменяется в относительно большом диапазоне значений суммарного расхода флокулянтов. Следовательно, можно предположить, что суммарный расход флокулянтов, необходимый для удовлетворительного кондиционирования суспензии, находится в пределах диапазона, условно рассматриваемого как оптимальный. С этой точки зрения представляет интерес нисходящая ветвь экспериментальной кривой, поскольку минимальное значение б0 (бшй) достигается при избыточном расходе флокулянтов. В качестве диапазона, условно рассматриваемого как оптимальный; нами предлагается такой диапазон значений суммарного расхода флокулянтов, в пределах которого величина б0 не должна превышать значение бшй более, чем на 50%; при этом механическая устойчивость осадка должна
Рис. 2. Схема лабораторной вибрационной установки: 1 -
электродвигатель; 2 - вибропривод; 3 - кювета; 4 - стойка; 5 -оптический компенсатор смещения; 6 - лабораторный
автотрансформатор; 7 - счетчик
Рис. 3. Экспериментальная зависимость удельного объемного сопротивления осадков различных продуктов от суммарного
расхода флокулянтов: 1 - проба № 1; 2 - проба № 2; 3 - проба № 3; 4 - проба № 4; 5 - флотационный концентрат; 6 - флотационный промежуточный продукт
быть как минимум достаточной. В этом и заключается критерий эффективности флокуляционного
кондиционирования суспензий перед обезвоживанием на ленточных фильтр-прессах.
Предложенный способ был применён в ходе лабораторных исследований, проведённых ИОТТ с целью разработки новой (не имеющей аналогов в мировой практике) технологии - обезвоживания флотационных концентратов на ленточных фильтр-прессах применительно к ОФ "Нерюнгринская". Полученные в результате исследований данные позволили определить расход
флокулянтов, позволяющий обеспечить эффективное
удаление влаги в зоне дренирования и весьма высокую производительность ленточных фильтр-пресов по твёрдому. Разработанная на основании полученных данных технология была внедрена на ОФ "Нерюнгринская", причём были подтверждены данные, полученные в результате лабораторных исследований.
Дальнейшие исследования по совершенствованию предложенного способа предполагается осуществлять в направлении снижения расхода флокулянтов при
кондиционировании суспензий. В связи с этим следует отметить, что для любого процесса с применением флокулянтов остаточное содержание полимера в фильтрате (сливе, фугате) должно быть минимальным. Поэтому планируется разработать способ для непрерывного контроля остаточного содержания флокулянтов в воде. Это позволит автоматически осуществлять точную подачу флокулянтов и, следовательно приблизить расход флокулянтов к оптимальному значению .
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Засядько А.В. - кандидат технических наук, ОФ "Нерюнгринская". Панфилов Ф.А. - кандидат технических наук, ИОТТ.
Гольберг Г.Ю. - кандидат технических наук, ИОТТ.
