книги из ГПНТБ / Фоменко Т.Г. Водно-шламовое хозяйство углеобогатительных фабрик

Весьма эффективным методом интенсификации процесса филь­ трования и повышения производительности вакуум-фильтров яв­ ляется физико-химический, основанный на изменении некоторых физических свойств обезвоживаемого флотационного концентрата. В качестве интенсификаторов применяются различного рода флокулянты.

Раствор флокулянта — полиакриламида — во флотационный кон­ центрат подается в питающую трубу на расстоянии 1,5 мот коллек­ тора, распределяющего пульпу по ванне вакуум-фильтра. Ввод раствора полиакриламида ближе указанного расстояния дает зна­ чительно меньший эффект в результате недостаточного перемеши­ вания раствора флокулянта с пульпой.

Исследования показали, что основная роль подаваемого поли­ акриламида заключается не в дополнительном сгущении пульпы за счет удаления части воды, а в изменении физических свойств пульпы — замедлении осаждения крупных флокул и агрегатов в ванне. Гранулометрический состав твердой фазы становится более стабильным, предотвращая в значительной степени расслоение материала по крупности.

Результаты расслоения сфлокулированного флотационного кон­ центрата в ванне дискового вакуум-фильтра приведены в табл. 50.

Из сопоставления данных табл. 46 и 50 видно, если без добавки раствора полиакриламида содержание класса мельче 0,06 мм от дна ванны до перелива увеличивается в 4 раза, то с добавкой раствора полиакриламида только в 1,4 раза, а содержание твердого в пульпе по глубине ванны в первом случае изменяется почти в 2 раза, а во втором только в 1,4 раза.

На рис. 76 показана интенсивность расслоения флотационного концентрата в ванне с применением полиакриламида и без него.

Уменьшение расслаивающей способности пульпы посредством образования флокул и их агрегатов обеспечивает осадки большой1

водопроницаемости и более равномерного сопротивления по радиусу фильтрующего диска.

В случае фильтрования сфлокулированного флотационного кон­ центрата уменьшается расслоение материала в ванне вакуум-фильтра и создаются условия для формирования осадка с равномериым сопро­ тивлением. Это явилось причиной того, что толщина осадка воз­ росла и стала более равномерной по радиусу диска.

Увеличение содержания твердого в фильтруемой пульпе предот­ вращает расслоение ее по крупности в ванне вакуум-фильтра, а в комплексе с полиакриламидом позволяет получать осадки большой толщины. Если толщина осадка без подачи

производительность в значительной мере возрастает за счет увели­ чения толщины слоя осадка.

Влажность получаемого осадка при малых добавках полиакрил­ амида остается неизменной, а при значительных добавках наблю­ дается тенденция к ее увеличению.

В случае применения полиакриламида для интенсификации про­ цесса фильтрования установлено, что его действие различно для разных флотационных концентратов. При большом содержании илистых частиц в питании вакуум-фильтров получается большой относительный прирост производительности, когда же содержание их мало, увеличение производительности соответственно снижается. Это подтверждается следующими данными:

Такой характер изменения прироста производительности вакуумфильтров объясняется петрографо-минералогическим составом обез­

162

воживаемого продукта и разным механизмом взаимодействия поли­ акриламида с чистым углем и глинистыми частицами, которыми в осиовном представлены тонкие частицы шлама. Флокулы, образо­ ванные глинистыми частицами, более прочны, чем флокулы, образо­ ванные чистыми угольными частицами. Флокулы, состоящие из относительно чистых угольных частиц, быстро разрушаются при механическом воздействии.

Флокуляция флотационного концентрата перед вакуум-фильтрами, кроме увеличения производительности, уменьшает содержание твер­ дого в фильтрате, что весьма важно. Если при работе вакуум-филь­ тров без полиакриламида содержание твердого в фильтрате соста­ вляет в среднем 30—40 г/л, то с применением полиакриламида содер­ жание твердого не превышает 10—20 г/л, на некоторых фабриках даже менее 10 г/л.

Питание

Й й ,

ции предназначены преимущественно для обезвоживания быстро­ осаждающихся материалов.

Общий вид ленточного вакуум-фильтра, выпускаемого заводом «Прогресс», показан на рис. 77. Он состоит из резинотканевой ленты 1, натянутой на приводном 2 и натяжном 3 барабанах. Верх­ няя ветвь ленты при движении скользит по горизонтальному столу, посредине которого по всей длине устроена из разобщенных между собой отсеков вакуум-камера 4. Нижняя ветвь ленты опирается на ролики 5. При переходе с натяжного барабана на плоскость стола благодаря боковым направляющим лента принимает форму же­

лоба.

Рабочая поверхность ленты рифленая, что позволяет отводить фильтрат к сквозным отверстиям 6, сообщающимся с вакуумкамерами.

Фильтровальная ткань по краям ленты закрепляется в пазу резиновым шнуром и покрывает всю рабочую поверхность ленты.

Пульпа подается на ленту по лотку 7. Через дренирующую си­ стему ленты и отверстия в ней фильтрат проходит в расположенный под лентой отсек, а образовавшийся на ленте осадок отделяется от ткани ножом н попадает в течку.

При обезвоживании флотационного концентрата на ленточном вакуум-фильтре были получены следующие данные:

на рис. 78. Он состоит из фильтровальных плит 1, опорной плиты 2, электромеханического зажима 3, фильтрующей ткани 4, камеры регенерации 5, верхней 6 и нажимной плиты 7. Верхняя плита со­ единена с нижней стяжками 8.

Схема установки фильтр-пресса показана на рис. 79. Флотацион­ ный концентрат насосом 1 из зумпфа 2 под давлением до 5 кгс/см2 подается в фильтр-пресс 3. Обезвоженный осадок из фильтр-пресса

164

поступает на ленточный конвейер 4. Фильтрат из фильтр-пресса поступает в зумпф 5 для использования в качестве оборотной воды. Вода для подачи в полости, образуемые между верхними плитами

идиафрагмами фильтровальных камер, подается насосом 7 из бака 6-

Вкамеры регенерации вода подается под давлением до 4 кгс/см2.

Для просушки осадков после отжима используется сжатый воз­ дух под давлением 6 кгс/см2.

Рпс. 79. Схема установки автоматического фильтр­ пресса ФПАКМ-25у с механическим зажимом плит

Работа фильтр-пресса ФПАКМ-25у характеризуется следующими данными [42]:

Несмотря на малую производительность и сложность конструк­ ции, фильтр-прессы привлекают к себе внимание низкой влажностью получаемых осадков и малым содержанием твердого в фильтрате.

165

3.ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ФЛОТАЦИОННОГО КОНЦЕНТРАТА

СПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ СГУЩЕНИЕМ ЕГО і

Предварительное сгущение флотационного концентрата заклю­ чается в отделении части жидкости от пульпы, поступающей на фильт­ рование, повышении содержания твердого в ней. Это позволяет зна­ чительно повысить производительность вакуум-фильтров.

Более густые пульпы обладают и н ы м и свойствами, чем разжи­ женные — повышается их вязкость, уменьшается текучесть.

В практике углеобогащения известны следующие методы сгуще­ ния флотационного концентрата:

осаждение твердой фазы под действием силы тяжести; сгущение твердой фазы под действием сил центробежного поля; сгущение твердой фазы фильтрованием.

Вкачестве сгустительных устройств, в которых твердая фаза осаждается под действием силы тяжести, применяются радиальные сгустители пли другие большие емкости.

Вкачестве центробежных устройств были попытки использовать гидроцпклоны. Однако эти аппараты не нашли применения, главным образом вследствие большого уиоса твердой фазы в слив.

Впоследние годы все большее распространение находит процесс предварительного сгущения флотационного концентрата фильтро­ ванием. Предварительное сгущение фильтрованием можно осущест­ вить сгущением с образованием осадка и периодическим его удале­ нием и без образования осадка.

Сгущение с образованием осадка осуществляется в таких аппа­ ратах, как дисковые и барабанные вакуум-фильтры и ячейковые вертикальные фильтры-сгустители.

Метод фильтрования без образования осадка осуществляется в аппарате, представляющем собой трубу в трубе, одна из которых пористая. Протекающая в кольцевом пространстве пульпа отдает через фильтрующую перегородку часть жидкости и не позволяет образоваться осадку [19].

Этот способ не нашел применения в углеобогатительной про­ мышленности из-за быстрого заиливания фильтрующего элемента.

Предпринимались и другие попытки для предварительного сгу­ щения флотационного концентрата, однако в практике углеобога­ щения применяются лишь два способа сгущения — в ячеистых фильтрах-сгустителях и радиальных сгустителях-

С в о й с т в а ф л о т о к о н ц е н т р а т н ы х п у л ь п . Ис­ следования и опыт работы некоторых углеобогатительных фабрик показывают, что предварительное сгущение флотационного концент­ рата перед фильтрованием значительно увеличивает производитель­ ность вакуум-фильтров.

Однако следует иметь в виду, что с увеличением содержания твердого до 600—700 г/л реологические свойства пульп изменяются1

1 В проведении экспериментов по предварительному сгущеппю флотацион­ ных концентратов принимали участие А. П. Скрипов и Л. И. Бузакова.

166

Т а б л и ц а 51 Статическое напряжение едпнга сгущенных флотационных концентратов

не так резко, как более густых (рис. 80). Слишком густые пульпы малоподвижны, обладают значительным сопротивлением. Для харак­

Коэффициент текучести сгущенных пульп определялся по фор-

где Dр — средний диаметр круга, образованного растекшейся пуль­ пой, см; D — внешний диаметр стеклянного круга, см; сі — внутрен­ ний диаметр основания конуса, см.

Значение коэффициента текучести сгущенных пульп приведено в табл. 52.

167

ный диск 5 и покрывается перфорированным поршнем 3 и обой­ мой 4 [26].

Удельная нагрузка в нашем случае изменялась в диапазоне О—500 кн/м2 (0—5 кгс/см2). Давление на поршень передается через рычаг. Деформация осадка фиксируется индикатором ИЧ-10.

Испытывались осадки, сформированные при фильтровании пульп с содержанием твердого 300, 400, 500 и 700 г/л и содержанием класса менее 0,06 мм 45%.

Величина деформации образца у0 представляет собой разность между суммарной деформацией ус и деформацией прибора уп, т. е.

где Р — вес образца осадка, г; 6 — плотность частиц осадка, г/см3; S — площадь образца осадка, равная 25 см2; hQ— начальная высота

При дальнейшем повышении давления пористость осадков продол­ жает уменьшаться, но менее интенсивно. Уменьшение пори­ стости при невысоких давлениях происходит не за счет разрушения относительно крупных частиц, а за счет заполнения более мелкими частицами пор, что приводит к более плотной их укладке.

Коэффициент сжимаемости осадков и модуль усадки наиболее интенсивно изменяются тоже в зоне давлений менее 100 кн/м2.

Следовательно, осадки, образованные из частиц флотационного концентрата, независимо от содержания в них твердого можно от­ нести к слабо сжимаемым осадкам.

Основным критерием, характеризующим осадок, является его удельное сопротивление, т. е. сопротивление, оказываемое потоку фильтрата слоем осадка толщиной 1 м. Удельное сопротивление измерялось на осадках с различным содержанием твердого и класса менее 0,06 мм. Средняя величина полного сопротивления осадка за определенное время подсчитывается по формуле (107).

169

Значения сопротивления осадка в зависимости от содержания класса менее 0,06 мм без добавки флокулянта приведены в табл. 54, а в табл. 55 — с добавкой 40 г/т полиакриламида.

Несмотря на то что приведенные значения имеют значительный разброс, тенденция к повышению удельного сопротивления с увели­ чением количества фракции менее 0,06 мм явно выражена-

То же самое подтверждают и данные, полученные при фильтро­ вании флотационного концентрата с добавками флокулянта — поли­ акриламида.

Абсолютное значение удельного сопротивления осадка при добав­ ках полиакриламида уменьшается, что хорошо видно из сравнения данных табл. 54 и 55.

170