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

Процесс разделения твердых частиц с помощью фильтрующей перегородки характеризуется извлечением твердой фазы в фильтрат и ее весовым содержанием в фильтрате. На этот процесс значитель­ ное влияние оказывает продолжительность фильтрования и грануло­ метрический состав твердой фазы.

Зависимость извлечения твердой фазы в фильтрат и ее содержа­ ние в фильтрате С от содержания твердого в питании при различной продолжительности фильтрования и содержании фракции мельче

в фильтрат уменьшается при любой продолжительности фильтрова­ ния (рис. 83, б). Содержание твердого в фильтрате повышается с ростом его в питании до 500—600 г/л, а затем снижается, причем тем интенсивнее, чем продолжительнее процесс фильтрования (рис. 83, а). Например, при продолжительности фильтрования 35 с (эквивалентно частоте вращения дискового вакуум-фильтра равной

а извлечение снизилось с 10,5 до 4,5%. При дальнейшем повышении твердого в питании до 700 г/л содержание твердого в фильтрате снизилось до 50 г/л.

171

Это объясняется тем, что в первый момент фильтрования, когда осадок еще не сформирован, в фильтрат попадает тем больше частиц твердого, чем выше их содержание в питании. После образования осадка переход частиц твердого в фильтрат определяется размером пор осадка и не зависит от содержания твердого в пульпе. С повыше­ нием содержания твердой фазы в питании продолжительность периода фильтрования осадка и объем фильтрата уменьшаются.

а

Доля участия первой порции фильтрата в общем объеме превали­ рует при содержании твердого в питании до 500—600 г/л. При более густых пульпах основной объем составляет фильтрат, получаемый в период, когда осадок уже образовался. Вследствие этого содержа­ ние твердого в фильтрате снижается.

При повышении в питании содержания фракции менее 0,063 мм извлечение твердого в фильтрат (рис. 84, б) и содержание твердого в фильтрате (рис. 84, а) возрастают, но чем выше содержание твер­ дого в питании, тем извлечение твердого в фильтрат и содержание твердого в фильтрате меньше. Например, при содержании твердого

в питании 300 г/л и увеличении содержания фракции менее 0,06 мм с 25 до 55% извлечение твердого в фильтрат возросло с 5,5 до 13%, а при содержании твердого в питании 600 г/л — с 2 до 4,5%.

Из изложенного следует, что предварительное сгущение флота­ ционного концентрата перед его фильтрованием не только повышает производительность вакуум-фильтров, но и в значительной степени уменьшает унос твердой фазы в фильтрат.

Рис. 85. Кинетика сгущения флотационного концентрата с различным исходным содержанием твердого, г/л:

1 — 100; г — 150; 3 — 200; 4 — 250; 5 — 300

и 50%-ном содержании фракции менее 0,06 мм.

Результаты исследований показаны на рис. 85. Характер кри­ вых указывает на то, что для получения осадка с содержанием твердого 350 г/л необходимое время для осаждения и уплотнения твердых частиц, независимо от содержания твердого в исходной пульпе, равно приблизительно 34 мин.

Это объясняется тем, что в более разжиженных пульпах ско­ рость осаждения частиц выше, и, естественно, прирост содержания твердого в осадке в единицу времени больше. Вследствие этого кри­ вые сгущения пересекаются при указанном времени. Однако с уве­ личением содержания в пульпе крупных зерен пересечение кривых сгущения несколько смещается, а время, необходимое для достиже­ ния этого, уменьшается.

173

Содержание твердого в осадке по окончании процесса тем больше, чем выше слой осадка п крупность частпц.

С другой стороны, при сохранении высоты осадка на одном и том же уровне, но с увеличением содержания мелких фракций наблго-

Удельная п р о и зво д и т ельн о ст ь, Т/м2-

дается снижение содержания твердого в полученном осадке. Например

1 7 4

1

Также установлено, что для достижения содержания твердого в осадке не менее 600—700 г/л высота слоя осадка в статических условиях не должна быть меньше 300 мм.

Данные, приведенные в табл 56, показывают, что с повышением исходного содержания твердого в пульпе производительность по твердому увеличивается, а по пульпе снижается. Эта зависимость сохраняется для пульп с различным содержанием фракции менее 0,06 мм. Однако при меньшем ее содержании удельная производи­ тельность по твердому возрастает.

С г у щ е н и е ф л о т а ц и о н н о г о к о н ц е н т р а т а в

д и н а м и ч е с к и х у с л о в и я х .

При динамических условиях процесс осаждения твердых частиц отличается от статических условий. Здесь имеет место движение потоков, которые в радиальных сгустителях способствуют более быстрому осаждению частиц, так как сила тяжести и направление движения потока совпадают.

Лабораторные исследования показали, что удельная производи­ тельность сгущения флотационного концентрата в отстойных устрой­ ствах характеризуется зависимостями, показанными на рис. 86 и 87.

G увеличением содержаиия твердого в питании удельная произ­ водительность отстойных устройств по пульпе снижается, а с увели­ чением расхода флокулянта — увеличивается.

Удельная нагрузка по твердому увеличивается с увеличением как расхода флокулянта, так и содержания твердого в питании. Резуль­ таты работы лабораторного вакуум-фильтра характеризуются сле­ дующими данными:

Общее извлечение твердого, %, в фильтрат от питания (при сгущении и фильтровании) при содержании твердого в питании, г/л:

175

без предварительного сгущения

Для фильтрования флотационного концентрата с содержанием класса крупностью менее 0,063 мм 35% необходимая площадь соста­ вляет 400 м2, а при предварительном его сгущении она значительно уменьшается (на 81%) при небольшом увеличении извлечения твердого в фильтрат.

Полиакриламид

Рис. 88. Схема обработки флотоконцентрата на Колосниковской ЦОФ

Поэтому предварительное сгущение флотационного концентрата перед его фильтрованием вполне эффективно.

С г у щ е н и е ф л о т а ц и о н н о г о к о н ц е н т р а т а в п р о м ы ш л е н н ы х у с л о в и я х . Предварительное сгущение флотационного концентрата в радиальном сгустителе осуществляется на Колосниковской ЦОФ по схеме, показанной на рис. 88. Флота­ ционный концентрат из флотационных машин поступает в зумпф 2, в который поступают и переливы фильтров. Насосом 3 флотацион­ ный концентрат из зумпфа подается в радиальный сгуститель 4. Кроме концентрата в радиальный сгуститель поступает фильтрат

176

дисковых вакуум-фильтров 5 и подается флокулянт — гидролизо­ ванный полиакриламид. Сгущенный флотационный концентрат посту­ пает на вакуум-фильтры, а слив во флотомашину 1.

Качественно-количественная водно-шламовая схема Кояосниковской ЦОФ, включающая частичное сгущение флотационного кон-

С л и В б а г е р - з у м п р а

Рис. 89. Качественно-количественная водно-шламовая схема Колосниковской ЦОФ

центрата, представлена на рис 89, где Q — твердое, т/ч; V — чистая вода, м3/ч; С — содержание твердого в пульпе, г/л; Ас — зольность продукта, %; — влажность, %

Результаты работы установки по предварительному сгущению флотационного концентрата на Колосниковской ЦОФ приведены в табл. 57.

178

П р о д о л ж е н и е т а б л . 5 (

центрата (вместе с переливами около 42% общего веса) получены положительные результаты.

Только малая площадь радиального сгустителя (диаметром 12 м) не позволяет сгущать весь флотационный концентрат.

Благодаря сгущению части флотационного концентрата в ради­ альном сгустителе среднее содержание твердого в питании вакуумфильтров повысилось с 260 до 300 г/л. Это позволило вместо трех вакуум-фильтров площадью 224 м2 использовать для обезвоживания всего флотационного концентрата только два вакуум-фильтра пло­ щадью фильтрования 156 м2

Удельная нагрузка по обезвоженному продукту повысилась с 0,163 до 0,246 т/м2-ч, т. е, примерно в 1,5 раза, а зольность осадка снизилась на 0,2%

Подобные схемы сгущения флотационного концентрата перед фильтрованием уже несколько лет успешно применяются на угле­ обогатительных фабриках Магнитогорского и Карагандинского метал­ лургических комбинатов.

Для предварительного сгущения флотационного концентрата в последние годы начали применять специальные ячейковые филь­ тры-сгустители (рис. 90) [32, 35].

Ячейковый фильтр-сгуститель состоит из ванны 1, в которую подается флотационный концентрат. Избыток пульпы удаляется через перелив, а сгущенный продукт выпускается из ванны самоте­ ком. В ванну опускаются четыре ряда фильтровальных плит 2. В каждом ряду по 10 плит, общая фильтрующая поверхность кото­ рых составляет 50 м2. Плиты, обтянутые фильтровальной тканью

иполые внутри, снабжены устройствами для отвода воды и отдувки осадка. Устройства соединены с воздуховакуумными сборниками 3

и4. Осадок после подъема плит отдувается и сваливается в ванну, а фильтрат удаляется через трубу 5.

Для подъема и опускания плит предусмотрен механизм 6, состоя­ щий из лебедки, привода, тормоза, тросов, роликов и электриче­ ского переключающего устройства.

Для устранения возможностн зашламования ванны предусмот­ рена маятниковая мешалка 7, приводимая в движение отдельным электродвигателем.

Фильтры-сгустители работают в автоматическом цикле. Цикл состоит из опускания в ванну фильтровальных плит, включения

Рис. 90. Ячейковый фильтр-сгуститель

вакуума для отвода фильтрата, подъема плит, отключения вакуума и включения системы для отдувки осадка. Продолжительность пол­ ного цикла определяется опытным путем и составляет 1—3 мин.

Работа ячейковых фильтров-сгустителей характеризуется дан­

ными табл. 58.

При фильтровании флотационного концентрата без предвари­ тельного сгущения, удельная производительность ^вакуум-фильтра

180