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

комбината

почти в 2 раза меньше, чемпри предварительном сгущении его на ячейковых фильтрах-сгустителях.

Приведенные данные показывают, что применение фильтровсгустителей перед фильтрованием флотационного концентрата целе­ сообразно.

4.ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ФЛОТАЦИОННОГО КОНЦЕНТРАТА

СПРИМЕНЕНИЕМ ПЕРЕГРЕТОГО ПАРА

Впоследние годы изучению работы вакуум-фильтров уделено значительное внимание. Разработаны способы повышения их произ­ водительности добавкой крупнозернистого шлама и растворов флокулянтов. Созданы новые, более совершенные конструкции вакуумфильтров. Однако все эти мероприятия позволили увеличить только производительность, а вопрос снижения влажности флотационного концентрата остался нерешенным. Практически влажность флота­ ционного концентрата после фильтрования колеблется от 21 до 25%.

Применение физико-химических методов для снижения влажности

не дало пока желаемых результатов.

Подогрев пульпы паром в ванне вакуум-фильтров до 313—323 К уменьшает вязкость жидкой фазы, что способствует снижению влажности на 2—3% [68]. Более глубокое обезвоживание флота­ ционного концентрата осуществляется термической сушкой. Однако процесс термической сушки громоздкий и дорогостоящий.

В связи с этим были выполнены работы по изысканию новых путей снижения влажности флотационного Концентрата. Сделана попытка промыть осадок керосином. В результате влажность

181

уменьшилась всего лишь на 2%, а расход керосина при этом был равен 50 кг/т [65].

В Бельгии пытались использовать для этой цели горячие дымовые газы [11]. Оказалось, что для подогрева слоя осадка толщиной 25 мм необходимо подводить газ температурой 873 К и более. При этом верхние слои осадка быстро нагреваются вплоть до полного их высушивания, полукоксования и даже воспламенения.

Просушка осадка прн более низкой температуре (573 и 548 К) снижает содержание влаги в осадке соответственно всего лишь на 4,2 и 3,2% [65].

В США был опробован способ подогрева осадка инфракрасными лучами [11]. Результаты ничем не отличались от тех, которые были получены при использовании горячих дымовых газов.

Установлено, что осадок прогревается в основном не за счет теплопроводности его, а за счет конденсации пара, образующегося в верхних слоях и проходящего через толщину всего осадка. Это дало основание полагать, что прогрев осадка можно осуществить более эффективно, если вместо горячих дымовых газов подавать перегретый пар, который позволяет нагревать осадок до определен­ ной температуры и исключает полукоксование п воспламенение верхних его слоев.

Поэтому, с точки зрения отдачи тепла прн просушке флотацион­ ного концентрата, пар является хорошим теплоносителем. При соприкосновении с холодным осадком пар почти мгновенно конден­ сируется с выделением тепла, израсходованного на парообразование.

Под действием вакуума зона конденсации (прогрева осадка) проходит через всю толщу осадка очень быстро. Тепло, отдаваемое осадку, расходуется на нагрев как твердой, так и жидкой фаз. Жидкая фаза стремится нагреться до температуры кипения прн данном давлении. Вязкость жидкой фазы резко уменьшается. В даль­ нейшем тепло будет расходоваться на испарение жидкой фазы, достиг­ шей температуры кипения.

За зоной конденсации происходит парообразование из жидкой фазы осадка и устанавливается равновесное состояние. Образую­ щийся пар и нагретая вода благодаря вакууму отсасываются из осадка, за счет чего и происходит более глубокое, чем при обычном фильтровании, обезвоживание флотационного концентрата.

Скорость перемещения линии конденсации зависит от возмож­ ности подачи пара. Чем быстрее происходит перемещение зоны кон­ денсации, тем большим может быть слой осадка. Отсюда скорость продвижения линии конденсации в осадке пропорциональна объему, подлежащему охвату конденсацией и обратно пропорциональна толщине осадка.

Если путь проникновенпя фронта конденсации через осадок

182

где к — постоянная величина, зависящая от характеристики осадка и от величины вакуума.

Глубина проникновения фронта конденсации в осадке за опреде­

Следовательно, время, необходимое для достижения границей конденсации в осадке глубины х, прямо пропорционально квадрату этой глубины, или глубина проникновения границы конденсации х

В лабораторных условиях прн времени контакта пара с осадком 90 и 150 с и температуре перегретого пара от 373 до 473 К были получены результаты, характеризующиеся кривыми рис. 91. Эти кривые показывают, что наибольший эффект обезвоживания получен при пропускании пара со степенью перегрева 413—423 К. Дальней­ ший перегрев пара нерационален, так как увеличение температуры от 423 до 473 К повышает теплосодержание пара всего лишь на 23,5 ккал. А вследствие медленной конденсации пара, перегретого выше 423 К, он в течение времени просушки отдает незначительное количество своего тепла, и общий эффект снижения влаги в осадке уменьшается.

Насыщенный водяной пар при температуре меньше 413 К легко конденсируется на стенах труб, кожухов, и потому применение пара с такой температурой менее рационально.

При более продолжительной просушке осадка паром характер кривой (см. рис. 91) несколько изменяется — кривая выравнивается [65, 68].

183

Процессы, происходящие в осадке при пропускании через него пара, в некоторой мере характеризуются данными, приведенными в табл. 59 и 60 [65].

его высоте различная — она уменьшается от верхних слоев осадка к нижним. Верхние слоп почти сразу прогреваются; в течение 10— 15 с пх температура достигает своего конечного значения. В средних и нижних слоях осадка, особенно лежащих непосредственно на сетке, температура остается неизменной более продолжительное время.

Влияние вакуума на результаты обезвоживания осадка с про­

184

При просушке осадка воздухом вакуум, начиная с 400 мм рт. ст.( влияет значительнее, чем при просушке паром. Однако при более низком вакууме интенсивность снижения влажности осадка при применении пара большая. Из этого следует, что при применении пара наиболее приемлемая величина вакуума находится в пределах 400—450 мм рт. ст.

В конце периода конденсации осадок приходит в состояние тер­ мического равновесия, т. е. практически наступает состояние равно­ весия обезвоживания, и дальнейшее воздействие пара на осадок становится малоэффективным, так как снижение влажности после определенного предела незначительно. Это хорошо видно из следую­ щих данных:

При фильтровании с применением пара и без него большое зна­ чение имеет гранулометрический состав фильтруемого материала.

Содержание тонких классов в флотационном концентрате в зна­ чительной степени влияет на влажность осадка при просушке как воздухом, так и паром. Но эффект снижения влаги в случае приме­ нения пара выше, чем воздуха.

Осадок флотационного концентрата после просушки паром нагревается до температуры 353 и даже 363 К. Естественно, что флотационный концентрат после просушки паром будет охлаждаться, и при этом часть влаги, находящейся в осадке, будет испаряться. В этом случае большое значение приобретают дальнейшее транспор­ тирование и складирование флотационных концентратов. Если

185

обезвоженный таким путем флотационный концентрат поступает непосредственно на ленту и на ней находится некоторое время, то влажность осадка за 5 мин остывания уменьшается на 2—2,5%.

Расход пара по различным данным различен. Он колеблется от 68 до 118 кг на 1 т сухого флотационного концентрата при снижении влаги с 23—26% до 15—16% [11, 65].

Сравнение нескольких способов обезвоживания флотационного концентрата на дисковых вакуум-фильтрах (рис. 92) показывает, что лучшие показатели по влажности осадка получены при просушке

Таким образом, применение перегретого пара для просушкп флотационного концентрата на дисковых вакуум-фильтрах вполне возможно, но при относительно небольшой толщине слоя осадка, которая может быть обеспечена при большой частоте вращения

дисков.

П р и м е н е н и е п а р а н а л е н т о ч н ы х в а к у у м - ф и л ь т р а х 1. Ленточные вакуум-фильтры по сравнению с диско­ выми имеют то преимущество, что время просушки осадка флотацион­ ного концентрата не ограничивается так строго, как на ди­

сковых.

Для установления некоторых зависимостей с учетом условий обезвоживания флотационного концентрата на ленточных фильтрах, были проведены лабораторные опыты по выявлению времени про­ сушки.

1 В проведении экспериментов по применению пара на ленточных вакуумфильтрах принимали участие А. П. Бескровный п Д. В. Сычева.

186

Опытами установлена зависимость влажности осадка и расхода пара от толщины осадка при времени просушки 13 мин и темпера­ туре пара 423 К (табл. 65).

Т а б л и ц а 65 Зависимость влажности осадка и расхода пара от толщины осадка

Данные показывают, что с увеличением толщины осадка влаж­ ность его в случае применения для просушки пара увеличивается, а удельный расход пара снижается. По-видимому, фильтрование фло­ тационного концентрата при слишком толстых осадках окажется малоэффективным.

Дальнейшие исследования обезвоживания флотацпоппого кон­ центрата с применением перегретого пара были выполнены на стен­ довой полупромышленной установке (рис. 93). Она включает ленточ­ ный вакуум-фильтр ЛУ 1,6-0,5-3,2 2 площадью фильтрования 1,6 м2, мешалку для приготовления пульны 7, вакуум-насос ВВН-50 7, газодувку ВК-12 8, растворонасос 5 для возврата пульпы в мешалку, сборник фильтрата с насосом 6, пароперегреватель 9, вакуум-реси­ вер 3 и смеситель 4.

Ленточный вакуум-фильтр закрыт специальным термоизоляцион­ ным кожухом, состоящим из отдельных секций, позволяющих пода­ вать пар на отдельные участки по длине фильтра.

Пар на стенд подавался из котельной через пароперегреватель. При температуре пара 413 К, давлении 3,5—5 кгс/см2 и содержании твердого в питании 300—400 г/л были получены результаты, при­ веденные в табл. 66.

Т а б л и ц а 66

488

Несмотря на то что содержание фракции менее 0,06 мм в флота­ ционном концентрате довольно высокое и равно 40%, применение пара для просушки позволило снизить содержание влаги до 11—12%.

Ш лам

Рис. 93. Схема полупромышленной установки для исследования процесса обезвоживания шла­ мов перегретым паром

При более благоприятном гранулометрическом составе показа­ тели работы ленточного вакуум-фильтра будут, видимо, значительно выше.

5. ОБЕЗВОЖИВАНИЕ АНТРАЦИТОВОГО ШЛАМА ФИЛЬТРОВАНИЕМ 1

Особенностью антрацитовых шламов является более высокая плотность, относительно большой выход крупных и тонких классов. Например, выход класса более 1 мм в среднем равен 24%, а в отдель­ ных случаях достигает 53%, выход класса менее 0,06 мм в среднем равен 29%, а в отдельных случаях 56%.

Для оценки фильтруемости антрацитовых шламов использо­ вался показатель, характеризующий удельное сопротивление осадка-

1 В проведении экспериментов принимал участие А. П. Бескровный.

189

Удельное сопротивление осадков, сформированных из антрацитовых шламов 25 обогатительных фабрик Донбасса, колеблется в значи­ тельных пределах и характеризуется следующими данными:

Значительные колебания удельного сопротивления осадков объясняются большим различием гранулометрического и минерало­ гического составов антрацитовых шламов. В связи с этим были выделены группы шламов с относительно близким удельным сопро­ тивлением, позволившим все антрацитовые шламы разделить на четыре категории (табл. 67).

Исследованиями установлено, что принадлежность антрацито­ вого шлама к той или иной категории определяется содержанием класса менее 0,06 мм и глинистого вещества. Так, в шламах труднофпльтруеіиых содержание класса менее 0,06 мм составляет 43— 56%, а глинистого вещества 18—24%, тогда как в легкофильтруемых шламах содержание класса менее 0,06 мм значительно меньше, а глинистого вещества всего лишь 0,7—16%.

Весьма важным показателем для антрацитовых шламов является их осаждаемость. Если высокая осаждаемость антрацитового шлама при фильтровании на ленточных вакуум-фильтрах является поло­ жительным фактором, то при фильтровании на дисковых вакуумфильтрах происходит сильное расслоение материала в ванне фильтра и тем самым снижается эффективность пх работы.

Осаждаемость шламов изучалась по методике, изложенной

в работе [39].

Показатель осаждаемости антрацитовых шламов крупностью

0—0,5 мм колеблется от 0,3 до 0,86.

Из 25 фабрик шламы только шести имеют низкий показатель осаждаемости (менее 0,5). Остальные шламы имеют более высокий показатель осаждаемости, что указывает на их быструю расслаивае-

1 9 0