книги из ГПНТБ / Фоменко Т.Г. Водно-шламовое хозяйство углеобогатительных фабрик
.pdfТогда
|
F3ß3 = Vß, кг/л. |
|
|
|
|||
Согласно условию |
|
|
|
|
|
|
|
н |
Ѵх(1 — /г) = (1 — п) F, м3/ч, |
|
|
||||
ßi = ^o±V ß = ß + _ |L) |
КГ/Ч| |
|
|||||
|
|
||||||
где Ѵ1 (1 — п) — количество шламовой |
воды, |
поступающей |
в сгу |
||||
ститель, м3/ч. |
|
значения |
F x (1 — п) и ßx в равенство |
||||
Подставляя полученные |
|||||||
(147), получим |
|
|
|
|
|
|
|
F 2ß.2 = |
(1 - п) V |
Q-°- ty-ß ■= |
g„ - |
в (Q0+ Fß) |
|
||
пли |
У9_ Qо —n (<?o4~cß) |
|
|
|
|
||
|
, |
м3/ч. |
|
(148) |
|||
|
|
ß2 |
|
|
|
|
|
Следовательно, |
согласно |
равенству |
|
(146) |
|
|
|
F i n = F n = - ^ ----- Q.o -» ((? o + Cß) |
мз/ч _ |
(149) |
|||||
|
РБ |
P2 |
|
|
|
|
|
Откуда после преобразования |
|
|
|
|
|
||
|
n _ |
Qo (ßa—ßs ) ___ |
|
(150) |
|||
|
ß5[C(ß2-ß )-C o ] |
• |
|
|
|||
Таким образом, количество шламовой воды, направляемой не
посредственно на флотацию, |
будет |
|
|
|
||
|
F п |
--------- ffpT (ßa |
ß5> |
з I |
(151) |
|
|
1 |
ßB[F(ßa-ß)-GoJ ’ |
' |
|
||
Количество |
шламовой воды, поступающей в сгуститель |
|||||
или |
|
(1 —B)F, |
м3/ч, |
|
|
|
|
|
QoV (ß2 —Рб) |
|
|
||
|
(1 —H)F 1 = F- |
|
(152) |
|||
|
ßB[C(ß2-ß)-C o] , М3/ч. |
|||||
Количество |
сгущенного продукта, |
поступающего на |
флотацию |
|||
Так как |
|
• Ѵ2 = ѴЬ— V-ji, м3/ч. |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
F — |
— -2«- а V п — пѴ |
|
|||
|
|
5 _ ß5 |
~ ßB ’ |
ѵіп - |
пѵ- |
|
где Q6 — количество |
шлама, |
поступающего |
на флотацию,- кг/ч, |
|||
то |
|
FS= 4S — nF, м3/ч. |
|
(153) |
||
2 2 1
К о л и ч е с т |
в о ш |
л а |
м |
о в |
о |
й |
в о д ы , п о с |
т |
у п а ю |
щ е й в |
с л и в с г у с т и т е л я , |
о п р е д е л я е т с я |
п о |
ф |
о р |
м |
у |
л е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К3 = 7 - У 4, |
м3/ч. |
|
(154) |
|
Так как количество воды, уходящей с продуктами обогащения |
|||||||||||
флотацией, |
относительно |
невелико |
и |
им |
можно |
пренебречь, то |
|||||
|
|
|
|
V t = |
V b = V in + |
V ü, м3/ч. |
|
||||
Подставляя в это выражение значения Ѵгп и Ѵ2 из формул (151) и (153), после преобразований получим
Ѵі = пѴ -f go-wCyß + go) ) мз/ч_ P2
Подставив полученное выражение для Ѵі в формулу (154), будем
иметь |
|
(155) |
Ѵ, = (1 - п ) Ѵ ---- <?o-"(yp + go) |
, мз/ч> |
|
P2 |
|
|
Содержание твердого в сливе сгустителя при этом будет |
||
Рз= Vß~ J 4ß4 , кг/м3. |
|
(156) |
При невысоком содержании твердого в |
воде, |
возвращаемой |
в процесс после осветления отходов флотации и фильтрата, вели
чиной ß4 можно пренебречь. Тогда |
|
|
|
|||
|
ßs = |
Iß . |
кг/м3, |
|
|
|
т. е. |
Т3 ’ |
|
|
|||
_Zß___________ |
|
|
||||
ß3= ----------- |
кг/м3. |
(157) |
||||
|
Qo—n (^ß + Qо) ’ |
|||||
(1 —л) Т' |
|
|
|
|||
ßs
Количество отходов флотации и фильтрата, подлежащих осветле нию, можно принять ориентировочно равным количеству шламовой воды, поступающей на флотацию.
В комбинированных схемах, где на флотацию подается часть слива сгустителя, количество шламовой воды, поступающей в сгу ститель, равно количеству оборотной воды. Когда на флотацию вместе со шламовой водой и сгущенным продуктом сгустителя по
дается фильтрат, формула |
(150) приобретает вид |
„ _ |
<?о (Рг— ßs) |
|
Рб[П Р 2 -Р ')-С о] ’ |
где ß' — содержание твердого, определяемое с учетом суммарного количества шламовой воды и фильтрата, поступающих на флотацию. Твердым в фильтрате пренебрегаем.
Количество сгущенного продукта
^°~ -raI ßl , м3/ч. |
(159) |
ßa |
|
2 2 2
Количество шламовой воды, поступающей в слив |
|
|||
УЯ= У - У , = У- |
ßs |
, М3/ч. |
( 160) |
|
8 ~ г |
2 _ ' |
|
|
|
Количество слива сгустителя, направляемого на флотацию |
|
|||
Ург — пѴ- |
O.lQo |
м3/ч, |
(161) |
|
|
|
Рф |
|
|
где 0.1(?о — количество фильтрата, м3/ч.
Таким образом, получены все необходимые формулы для расчета нагрузок аппаратов водно-шламового хозяйства при комбинирован
ной схеме с предварительным сгу |
|
|
|||||||||
щением части шламов. |
и |
содержа |
|
|
|||||||
Величины потоков |
|
|
|||||||||
ние в них твердого при |
комбини |
|
|
||||||||
рованных схемах без предваритель |
|
|
|||||||||
ного |
сгущения |
рассчитываются |
|
|
|||||||
в двух вариаптах, так как |
значе |
|
|
||||||||
ние содержания твердого |
в пита |
|
|
||||||||
нии |
флотационной |
установки и |
|
|
|||||||
в оборотной воде |
жестко связаны |
ціПуіП^ І |
|||||||||
между собой. |
В |
первом варианте |
|||||||||
задается |
содержание |
|
твердого |
|
|
||||||
в оборотной |
воде, |
а |
содержание |
\Ф ло т а ц и ь |
|||||||
твердого |
в |
питании |
|
флотации |
|
ОсВетленная Вода |
|||||
|
|
атходоВ и уш льт рат |
|||||||||
определяется. |
Во втором, |
наобо |
I |
ОбезВоженные |
|||||||
рот, |
определяется |
|
содержание |
|
продукты ф лот ации |
||||||
твердого в оборотной воде. |
|
Рис. |
107. Комбинированная схема |
||||||||
По первому варианту задается |
|||||||||||
осветления шламовой воды без пред |
|||||||||||
количество шлама, |
поступающего |
варительного сгущения шламов |
|||||||||
в систему и подлежащего удале
нию Q0, количество оборотной воды У н содержание твердого в оборотной воде ß. При этом имеется в виду, что крупнозерни стый шлам из системы полностью выводится..
Количество шламовой, воды, направляемой на флотационную установку, согласно рис. 107 будет равно Ург, м3/ч, где іг — часть шламовой воды, направляемой на флотацию, доли ед.
Так как количество свежей воды У0, добавляемой в процесс, мало по сравнению с количеством оборотной воды, то справедливо равенство
У1 = У
и
Ѵ>
(162)
Согласно условию на флотацию направляется столько же шлама, сколько его поступает в систему. ■
223
Следовательно
<?іГС=(?0,
тогда |
|
|
|
|
Так как Q1 = |
Vyii = |
Pi |
, м3/ч. |
(163) |
+ Q, а У, = |
У, |
T O |
|
|
|
ßi = 4 ^ + ß’ кг/ді3. |
(164) |
||
Если в уравнение (163) подставить значение ßx из уравнения |
||||
(164), то получим |
|
QoV |
|
|
|
Т\п-. |
■, м3/ч . |
(165) |
|
Подставляя значение Ух/г в формулу (162), окончательно получим
Qo+ W ■ |
(166) |
|
Количество шламовой воды, возвращаемой в оборот, будет
(1 — n) Fx = (1 —п) У, |
м3/ч. |
|
Подставив в эту формулу значение |
п, получим |
|
(1 - « ) 1 = 7 ^ 7 . |
м3/ч. |
(167) |
Содержание твердого в шламовой воде, возвращаемой в оборот
ßi = ß -f -^г- » кг/м3. |
(168) |
При расчете комбинированной схемы без предварительного сгущения части шламов по второму варианту задаются следующие величины: количество шлама, поступающего в процесс и подлежащего удалению Q0, количество оборотной воды У и содержание твердого в питании флотации ßv
Для определения величины п подставим в формулу (162) значение
V-ji из выражения (163) |
|
|
п |
Qо |
(169) |
|
ßxF ' |
|
Количество шламовой воды, возвращаемой в оборот, будет |
||
(1_ и )У 1==У----j k , м3/ч. |
(170) |
|
Общее содержание твердого в оборотной воде можно определить по формуле
yß = ^ißi + <?0, кг/ч.
224
Откуда |
|
|
ß = Iiß i+ ^ L , |
кг/м3. |
|
Так как Ѵг = V, то |
|
|
' ß = ßi + -pL » |
кг/м3- |
(171) |
Наиболее часто применяются схемы, в которых только часть шламовой воды направляется на предварительную классификацию
по крупности с последующей |
ооЛ |
|
|||||
флотацией |
слива. |
Крупно |
L M /3 |
|
|||
зернистый |
шлам |
возвра |
|
||||
щается |
при |
этом в отсадоч |
|
|
|||
ные машины (рис. 108). Коли |
а,л,рі |
|
|||||
чество |
шламовой |
воды, на |
|
||||
|
|
||||||
правляемой |
на флотацию, |
f Q,(t-n),v,(М,fl, |
|||||
как и прежде равно пѴ. |
|||||||
Однако |
в этом случае |
вели |
0,n,v, n,pi |
|
|||
чина п определяется по фор |
I Классификаций |
OeI ve>ße |
|||||
муле |
|
|
|
|
as,vs,ßs |
Крупнозернистый ш лам |
|
r |
<?o + rß |
|
(172) |
|
|||
|
' 1 |
Осветленная Вода |
|||||
|
<?o+ 2Fß |
||||||
|
|
[Флотация]------------------отходов и ер и лт р а т |
|||||
Содержание твердого в пи |
|||||||
|
|
||||||
тании |
флотации |
при |
этом |
Обезвоженные |
|||
|
|
|
|
|
|||
продукты рлотации
будет
Рис. 108. Комбинированная схема освет
ß5=~S^’ кг/м3- (173) ления шламовой воды с циркуляцией крупнозернистого шлама
Таким образом, получены параметры основных потоков комби нированных схем осветления оборотных шламовых вод. Количество воды, поступающей с отходами флотации и фильтратом на осветление, можно ориентировочно принять равным количеству шламовой воды, поступающей на флотационную установку.
Для выбора и расчета основного технологического оборудования необходимо знать зависимость его производительности от характе ристики потоков шламовых вод, поступающих на обработку.
Требуемая площадь сгустительно-осветлительного аппарата можно определить исходя из требуемой удельной нагрузки. Эксперимен тально установлено, что удельная нагрузка на сгуститель зависит от содержания твердого в питании и требуемого содержания твердого
впродуктах сгустителя.
Врезультате статистической обработки экспериментальных дан
ных получена следующая зависимость удельной нагрузки:
q = / | А2— В I + А, и3/и2• ч, |
.(174) |
15 Заказ 35G |
225 |
г д е
Л = |
6,5 - 1,08 ln С г ~ 0 ,5 0 7 Х ХІ |
ß = |
|(1,34 — 0,437 ln C„) Х г I, |
C1 = 100--I]^ J - , с»=Ю (АГв--Уі),
Л1
|
|
V |
Р |
|
V |
Р |
|
|
|
|
|
Г П |
’ |
1 сл |
’ |
|
|
||
|
|
1 = |
100 |
2 |
100 |
|
|
||
|
|
|
у |
_ |
Р с г . |
|
|
|
|
|
|
|
3 — |
100 ’ |
|
|
|
|
|
Р п — содержание твердого |
в |
питании |
сгусти теля, |
г/л; |
[ Р сл — со |
||||
держ ание твердого в сливе, г/л ; |
Р сг — содержание |
твердого в сгу |
|||||||
щ енном |
п родукте, |
г/л . |
|
|
|
|
|
|
|
З н ая |
удельную |
н агр у зк у |
и |
требуем ое |
содерж ание |
твердого |
|||
в |
продуктах сгусти теля и количество |
ш лам овой воды, н ап равляем ой |
|
в |
сгуститель, легко определить |
требуемую площ адь осветления |
|
|
F = |
Ѵх |
M “ , |
где V j — количество ш ламовой воды, направляем ой в сгусти тель, м 3/ч.
Т ребуем ая площ адь сгустителя на 1 т обрабаты ваем ого ш лам а будет
|
|
|
|
f = |
|
|
|
мѴ*чг. |
|
|
(175) |
|
|
Задано количество шламовой |
воды, |
направляемой |
на сгуститель |
Т х = |
|||||||
= 2000 м3/ч; |
содержание твердого в |
питании сгустителя |
Р п = 100 г/л; |
содер |
||||||||
жание твердого в сливе сгустителя Р сл |
= |
67 г/л; содержание твердого в сгущен |
||||||||||
ном |
продукте |
сгустителя |
Р сг = |
200 г/л, |
количество |
обрабатываемого |
шлама |
|||||
<?о = |
'160 т/ч. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Хі |
100 |
A4 |
J L - n r v |
У |
200 |
|
|
|||
|
|
100 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
100 |
0,fl7, |
Хз |
100 |
|
|
||
|
|
|
с 1= 100 |
1 |
— = |
33; |
Со = 10 (2 - 1 ) = |
10; |
|
|||
£ = |(1,34 —0,437 In 10)0,67 | = 0,0234,
А = 6,5 — 0,507 ■1 — 1,08 In 33=2.213,
g = V 2 , 2133 — 0.0234 + 2,213 = 4,413 м3/м= • ч.
Требуемая площадь осветления при этом будет
2000
455 м2,
4,413
т. е. потребуется радиальный сгуститель диаметром
|
Y |
4P |
V3,14 |
|
D = |
|
я |
|
м. |
|
|
|
|
2 2 6
Требуемая площадь сгустителя на 1 т обрабатываемого шлама опреде ляется по формуле (175)
2000 /=■ 100-4.413 = 4,54 м2/т ■ч.
Производительность флотационных машин но твердому при Прочих равных условиях зависит от содержания твердого в питанип. Эту зависимость можно представить в виде [70]
|
Q’ = Q'oy ( ^ y > |
т/ч, |
(176) |
где Q' — производительность флотационных машин при требуемом |
|||
содержании твердого |
в питании Р, т/ч; |
Q'a — производительность |
|
флотационных машин |
при первоначальном |
содержании твердого |
|
в питании Р0, т/ч. |
|
|
|
Следовательно, при уменьшении содержания твердого в питании
с Р0 до |
Р производительность флотационных машин |
уменьшается |
|
с (?о Д° |
<?'. т. е. в |
_____ |
(177) |
|
m — |
% r ~ V ( - k Y v™- |
|
Если, например, содержание твердого в питании флотации уменьшится с 200 до 100 г/л, то производительность флотационных
машин уменьшится в |
|
|
|
|
|
|
m= V ( |
) 2 =w1’6 |
Р |
а |
з |
а |
- |
Во столько же раз потребуется увеличить количество флота ционных машин при обогащении одного и того же количества шлама.
В прямой связи с содержанием твердого в питании флотации находится содержание твердого в пенном продукте. По данным практики эту зависимость, при содержании в питании 50—350 г/л, можно представить в виде
Рпен=Ю0 + (1 ,2 -1 ,3 )Р , г/л, |
(178) |
||
где Р пен — содержание |
твердого |
в пенном продукте, |
г/л; Р — |
содержание твердого в |
питании |
флотационных машин, |
г/л. |
При более глинистых шламах следует принимать числовой коэффициент в формуле (178) равным 1,2, а при менее глинистых 1,3.
С уменьшением твердого в пенном продукте снижается произво дительность вакуум-фильтров. Следовательно, уменьшение содержа ния твердого в питании флотации снижает производительность флотационных машин и вакуум-фильтров.
Для расчета удельной производительности вакуум-фильтров
можно воспользоваться |
формулой |
|
|
g |
А |
,т/м2-ч, |
(179) |
|
|||
|
1/ _ L _ ± |
|
|
|
У с |
р |
|
15* |
227 |
где А — коэффициент, учитывающих! особенности вакуум-фильтра; С — содержание твердого в питании фильтров, кг/м3; р — плотность твердого, кг/м3.
По данным лабораторных исследований и практики работы вакуум-фильтров для флотационных концентратов коксующихся углей коэффициент А можно принять равным 0,0197.
По формуле (179) при увеличении плотности твердого умень шается расчетная производительность вакуум-фильтров. Это объясня ется тем, что увеличение плотности флотационного концентрата сопровождается, как правило, увеличением его зольности, т. е. увеличением содержания тонких глинистых частиц, создающих дополнительное сопротивление осадка.
Таким образом получены необходимые зависимости для опре деления требуемых характеристик шламовых потоков в различных водно-шламовых схемах, а также для расчета удельных нагрузок на аппаратуру и определения количества требуемого основного оборудования.
Ниже приводится расчет водно-шламовых схем Чумаковской ЦОФ (схема с неглубоким осветлением всей шламовой воды), Кали нинской ЦОФ (комбинированная схема с предварительным сгуще нием части шламовых вод) и углеобогатительной фабрики Яснновского коксохимического завода (комбинированная схема без предварительного сгущения шламовых вод).
Ч у м а к о в с к а я ЦОФ. Водно-шламовая схема Чумаков ской ЦОФ (рис. 109) предусматривает предварительную классифи кацию шламов в конусном сгустителе диаметром 12 м, слив которого направляется в радиальный сгуститель. Крупнозернистый шлам конусного сгустителя возвращается в отсадочную машину совместно с рядовым углем.
Слив радиалыхого сгустителя используется в качестве оборотной воды, а сгущенный продукт подается на флотационную установку вместе с фильтратом вакуум-фильтров. Отходы флотации осветляются с помощью флокулянта в отдельном радиальном сгустителе, а чистая вода возвращается в оборот.
На рис. 109 показана водно-шламовая схема, построенная по фактическим результатам работы фабрики при производительности 540 т/ч.
Исходные данные для расчета схемы следующие: Q0 = 135 500 кг/ч; У = 1974 м3/ч; ß5 = 144 кг/м3; ß = 57 кг/м3.
Количество шламовой воды, поступающей на флотацию, опре
деляется по формуле |
(140) |
|
|
|
ѵ |
1, 1<?0 |
1.1-135 500 |
1035 м3/ч. |
|
6~ |
ßs |
144 |
||
|
Количество сгущенного продукта определяется по формуле (141)
С>о (ІЛРф—O.lßs) РфРь
135 500 (1.1-35-0.1-144) = 6 4 g |
, , |
35-144 |
' |
228
Содержание твердого в сгущенном продукте по формуле (142)
РфРь |
35•144 |
'210 кг/м3. |
ß2 = ІЛРф-ОЛРй |
1Л -3 5 -0 Л -144 |
м елпии про»продукт Ю.9
Рис. 109. Баланс продуктов водно-шламового хозяйства Чумаковской ЦОФ (схема с неглубоким осветлением всей шламовой воды — первая цифра т/ч,
вторая — м3/ч по воде, третья — м3/ч по пульпе, четвертая — г/л)
Количество шламовой воды, поступающей в радиальный сгусти тель, равно количеству оборотной воды
ѴХ= Ѵ = 1974 м3/ч.
Содержание твердого в питании сгустителя по формуле (137) составляет
|
:ß + 4 < L = 57- |
135 500 |
лЗ |
ßi = |
|
1974 |
= 126 кг/м: |
|
|
229
Количество слива |
сгустителя |
|
|
= 7 , - 7 , = 7- |
<?о (І.іРф —ОЛРб) |
||
|
|
||
=1974■ |
135 500 (1.1-35 —0,1-144) |
=1326 м3/ч. |
|
|
35 • 144 |
|
|
Содержание твердого в сливе сгустителя определяется по формуле (136)
_ |
j m |
1974 • 57 ■210 |
=84 кг/м3. |
|
Рз = |
F ß ,— Q 0 |
1974-210 —135 500 |
||
|
Количество фильтрата, возвращаемого на флотацию, по формуле (144) будет
7 а = •0,1 Со 0,1 -135 500 |
= 393 м3/ч. |
35 |
|
Удельная нагрузка на сгуститель рассчитывается по формулам
(174) |
|
|
|
|
х і = 100126 |
• и * |
^ “ - е т - 0'84' х > = т я Ь 2-‘ ; |
||
Сх= 100 — Аі-Y- |
|0 0 |
13 0Ж- = 3 3 ,3; |
||
|
1,^0 |
|||
Cs = |
10 (Х8- |
X,) = 10 (2,1 -1,26) = 8,4; |
||
В = I (1,34 — 0,437 ln Сг) Хо I = I (1,34-0,437 In 8,4) 0,84 - 0,344; |
||||
А = 6,5 - 0 , 51Х, - 1 ,1 ln Сг = 6,5 - |
0,51 -1,26 -1,1 ln 33,3 = 2,01; |
|||
q = У \А2 — В \+ А = 1/2.012-0,344 + 2,01 = 3,93 м3/м2 • ч.
Расчетные н фактические показатели работы водно-шламового хозяйства Чумаковской ЦОФ следующие:
|
|
|
|
|
_ |
Факти- |
|
|
|
|
|
Расчетыые |
ческие |
Количество, |
м3/ч; |
поступающей па флота |
|
|
||
шламовой |
воды, |
|
|
|||
цию ....................................................................... |
|
|
|
|
1035 |
1035 |
сгущенного продукта................................... |
|
648 |
638 |
|||
Содержание твердого в сгущенном продукте, |
210 |
212 |
||||
кг/м3 ................................................................... |
|
|
|
питании ради |
||
Количество шламовой воды в |
1974 |
1974 |
||||
ального сгустителя, м3/ ч .................................... |
|
|||||
Содержание твердого в питании радиального |
126 |
121 |
||||
сгустителя, |
кг/м3 |
............................................... |
|
м3/ ч |
||
Количество слива сгустителя, |
1326 |
1336 |
||||
Содержание твердого в сливе сгустителя, |
84 |
78 |
||||
кг/м3 ........................................................................... |
|
|
м3/ ч |
|
||
Количество фильтрата, ........................... |
|
393 |
398 |
|||
Удельная нагрузка |
на |
сгуститель, м3/м2 • ч |
3,93 |
4.05 |
||
.230