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

крупные, компактные, хорошо седпментирующие флокулы. Осве­ тленный слой воды прозрачный. В присутствии других соеди­ нений, напротив, образуются мелкие, медленно осаждающиеся фло­ кулы. Осветленный слой остается мутным.

При большом содержании таких соединений, как сернокислый калий, едкий натрий, фосфорнокислый двузамещепный натрий п угле­ кислый безводный натрий, процессы флокуляции и осаждения резко ухудшаются [67, 68].

Солевой состав воды углеобогатительных фабрик, как показали специальные исследования, различен. Установлено, что оборотные воды и особенно воды отходов флотации значительно эффективнее осветляются в присутствии минеральных солей, накапливающихся в процессе обогащения углей, чем в менее минерализованных водах. Осветление оборотных вод благодаря флокуляции шламов протекает особенно эффективно при содержании минеральных солей до 2000 г/м3, а вод отходов флотации — при содержании до 6000 г/м3 [29].

Большое влияние на процесс образования флокул оказывают крупность зерен шлама, зольность, температура среды, механическое воздействие и присутствие флотационных реагентов.

Влияние крупности и зольности шлама на флокуляцию полиакри­ ламидом изучалось на чистом угольном, породном и необогащенном шламах. Флокулируемость этих шламов оценивалась по скорости их седиментации (табл. 25).

Установлено, что для зерен чистого угля крупностью менее 250 мкм и особенно менее 150 мкм со свежераскрытой поверхностью без добавок полиакриламида совершенно четко наблюдается есте-

70

ственная коагуляция, после которой начинается интенсивная седи­ ментация. При просвечивании столба воды, в котором происходит осаждение сфлокулировэнных частиц, просматриваются крупные игольчатые агрегаты. Угольные зерна с несвежераскрытой (загряз­ ненной пли окисленной) поверхностью, имеющие крупность более 250 мкм, естественно, не коагулируют и не флокулируют при добав­ ках полиакриламида, зерна крупностью менее 250 мкм при добавках полиакриламида хорошо флокулируют и седиментируют.

При флокуляции тонких зерен рядового шлама крупностью ме­ нее 250 мкм скорость седиментации увеличивается в 13—14 раз, породного шлама крупностью менее 90 мкм — в 10 раз, а чистого угля — всего лишь в два раза [62, 68].

На скорость седиментации как сфлокулнрованных, так и не сфло-

71

Степень разрушения флокул при механическом воздействии на них выяснялась на шламах крупностью менее 90 мкм. Перемеши­ вание производилось в лабораторной флотационной машине. Степень разрушения флокул определялась по скорости седиментации шлама до и после интенсивного перемешивания (табл. 27).

Т а б л и ц а 27

Зависимость скорости осаждения шлама от времени механического воздействия на сфлокулированный шлам

Данные табл. 27 показывают, что скорость осаждения флокул угольного шлама равна 0,363 мм/с, но при перемешивании пульпы в течение 5 мин уменьшается до скорости осаждения несфлокулированных зерен, т. е. до 0,182 мм/с.

Скорость осаждения породного шлама с увеличением времени перемешивания уменьшается до 0,18 мм/с, но она все же выше скорости осаждения несфлокулированного шлама, равной в данном случае 0,158 мм/с. Оставшиеся после интенсивного механического воздействия флокулы весьма прочны и состоят из наиболее тонких и зольных частиц.

При перемешивании сфлокулированного необогащенного шлама флокулы разрушаются в первые 10 мин, при дальнейшем переме­ шивании скорость осаждения уменьшается менее интенсивно. Даже после 80-минутного механического воздействия на флокулы скорость осаждения шлама осталась почти в два раза большей (0,065 мм/с), чем без применения полиакриламида (0,035 мм/с).

Агрегаты, образовавшиеся в результате естественной коагуляции из чистых свежераскрытых угольных зерен, при механическом воз­ действии легко разрушаются, но по истечении некоторого времени образуются вновь.

Результаты наблюдения показывают, что после механического воздействия флокулы значительно уменьшаются в размере и оса­ ждаются медленнее. Замечено, что легче и быстрее разрушаются фло-

72

кулы, включающие относительно крупные зерна. После разрушения флокул отделившиеся крупные частицы осаждаются сразу, а остав­ шаяся часть флокулы, состоящая из тонких высокозольных частиц, осаждается значительно медленнее.

расхода. Негидролизованиый полиакриламид при расходе до 100 г/т твердого практически почти полностью адсорбируется на поверх­ ности твердой фазы. При более высоких расходах, особенно выше 350 г/т, остаточное содержание его в жидкой фазе высокое.

Например:

При флокуляции угольных шламов остаточное содержание поли­ акриламида в осветленном слое имеет место и при значительно меньших расходах, чем 100 г/т.

«Ко м е т а» — анионактивное соединение (полимер метакрило­ вой кислоты), нейтрализованное щелочью на 50—60% в процессе его производства. Вначале выпускалась «Комета» в виде геля 30— 35%-ной концентрации, расфасованного в бумажные пакеты. В по­ следнее время выпущены опытные партии «Кометы» в виде гранул, полученных осадительной сополимеризацией в системе ацетон — вода. В дальнейшем «Комета» будет выпускаться также в виде гра­ нул с содержанием основного вещества порядка 60%. Употребляется «Комета» в виде водного раствора 0,05%-ной концентрации. Раствор готовится в две стадии. Сначала приготовляется 1%-ный раствор, который затем разбавляется до 0,05%-ной концентрации.

Особенностью «Кометы» является более высокая плотность, чем у полиакриламида. Поэтому растворение следует проводить прп энергичном перемешивании во избежание осаждения на дно кусков флокуляпта и образования там слипшегося слоя.

Концентрированный раствор «Кометы» перемешивается в течение 1,5—2 ч, а в разбавленном виде — дополнительно еще в течение 0,5 ч; подщелачивание воды при растворении «Кометы» не требуется [50].

Раствор «Кометы» не рекомендуется хранить более двух суток, так как при длительном хранении снижается его активность.

Расход «Кометы» в зависимости от характеристики отходов фло­

73

мешки [50]. Применяется «Метас» в виде водного 0,05%-ного рас­ твора.

Растворяется «Метас» в две стадии: сначала получают более кон­ центрированный раствор (1—3%-ный), а затем разбавляют его до 0,05%-ного раствора.

На первой стадии растворения к «Метасу» рекомендуется доба­ влять щелочь (NaOH) из расчета 32 кг на 100 кг сухого (100%-ного) полимера.

Гранулы «Метаса» перемешиваются до полного их растворения в течение 3—4 ч. Разбавление раствора до 0,05%-ного также сопро­ вождается перемешнваппем в течение 0,5 ч [50].

Расход флокулянта в зависимости от характеристики хвостов флотации составляет 30—60 г/т твердого.

Эффективность любого флокулянта рекомендуется подсчитывать по следующей формуле:

74

r.iasa T '

ВЫДЕЛЕНИЕ ШЛАМА ИЗ УГЛЯ

Характерной особенностью всех процессов обогащения углей является то, что каждый нз них можно эффективно использовать для относительно узкого и определенного по размеру класса угля. Если какой-то процесс успешно применяется для обогащения круп­ ных классов угля, то он малоэффективен или совершенно неприго­ ден для обогащения шлама и наоборот.

Поэтому на современных фабриках, обогащающих уголь от мель­ чайших частичек до кусков размером 250—300 мм, применяются два и даже три процесса, например, обогащение в тяжелых суспензиях, отсадка и флотация.

Поэтому рядовой уголь, поступающий на фабрику, перед обо­ гащением делится на классы по крупности. Выделяемые классы должны содержать минимальное количество зерен угля, крупность которых не свойственна этому классу. Значительное содержание мелочи в классах нарушает процесс обогащения, в результате чего качественно-количественные показатели работы фабрики ухудша­ ются.

Для улучшения технологии обогащения в схемах углеобогати­ тельных фабрик используются различного рода гидравлические классификаторы для выделения мелочи из отдельных классов угля. Выделение класса размером менее 0,5 мм из углей перед обогащением диктуется следующими обстоятельствами:

получаемый после грохочения рядовых углей класс 0—13 (10) мм подвергается обогащению в отсадочных машинах. Но так как в рядо­ вых углях содержание класса 0—0,5 мм во многих случаях достигает 18—20% , то при производительности фабрики 800 т/ч на отсадочную машину, перерабатывающую мелкий уголь, поступает около 150 т/ч шлама, т. е. продукта, который по существу не поддается обогаще­ нию отсадкой.

Если же учесть, что при обогащении особенно непрочных углей происходит интенсивное дополнительное их измельчение, то излиш­ няя нагрузка отсадочных машин за счет этого может быть значи-

76

тельно большей. Большое количество шлама ухудшает процесс обо­ гащения мелких классов угля в отсадочной машине и увеличивает потери с отходами. Кроме того, при выделении шлама крупностью менее 0,5 мм из рядовых углей в гидравлических классификаторах попутно происходит более благоприятное распределение серы между выделенным шламом и обесшламленным классом 0—13 (10) мм. При гидравлической классификации все пиритные и сильно пиритизированные частицы размером 0,15—0,2 мм имеют примерно такую же скорость осаждения, как и частицы угля размером 0,5 мм. Поэтому пиритные и сильно пиритизировэнные зерна размером более 0,15 мм, как правило, при гидравлической классификации осаждаются и по­ падают в класс 0,5—13 мм. Затем они вместе с этим классом угля обо­ гащаются в отсадочной машине или гидроциклонах не только по зольности, но и по содержанию серы. Поступление пиритных зерен в шлам сопряжено с повышением содержания серы в флотационном концентрате.

Применение гидравлической классификации в технологических схемах помимо улучшения процессов обогащения, обезвоживания

иуменьшения потерь угля значительно упрощает водно-шламовые схемы, устраняет излишнюю циркуляцию продуктов, снижает до­ полнительное измельчение угля и размокание породы, а также умень­ шает требуемые площади и устройства для процессов седиментации

исгущения шламов.

Гидравлическая классификация осуществляется в аппаратах и устройствах, которые по способу разгрузки крупнозернистой части материала делятся на классификаторы с механической раз­ грузкой (скребковые, элеваторные, центробежно-шнековые) и с раз­ грузкой самотеком (пирамидальные, конические, гидроциклоны).

По принципу действия гидравлические классификаторы делятся на отстойные, процесс разделения в которых осуществляется благодаря действию гравитационных сил (пирамидальные, кониче­ ские, скребковые, элеваторные), центробежные, в которых разделе­ ние происходит под действием центробежных сил (центробежно­ шнековые, гидроциклоны), противоточные с использованием для разделения восходящего потока и центробежно-ситовые, в которых

узлах технологической схемы обогащения углей. К ним относятся пирамидальные отстойники, конусные воронки, отстойные класси­ фикаторы с механической выгрузкой осевшего материала и багерзумпфы.

с пирамидальным днищем (рис. 26), имеющим угол наклона 65— 70°. Пирамидальные днища снабжены патрубками с кранами для выпуска осевшего материала.

77

Исходная вода, содержащая шлам, поступает в первую ячейку классификатора и проходит через все ячейки к сливному порогу (схема последовательного включения). На рис. 26 стрелками по­ казано движение потоков загрязненной воды. Иногда направление потоков бывает другим (схема параллельного включения).

Пирамидальные классификаторы применяются в первой стадии водно-шламовых схем для классификации шлама на крупнозернистый и тонкий. Поступающая пульпа имеет относительно большое раз­ бавление. При большой ширине классификатора скорость движения пульпы мала, что обеспечивает хорошее осаждение зернистого ма­ териала. Крупность частиц осевшего материала при последователь­ ной схеме уменьшается по мере движения пульпы от первой ячейки

Нагрузка классификатора определялась водосливом трапецеидаль­

где тп — коэффициент, равный 0,25; Ъ — ширина узкой части водо­ слива, м; а — угол наклона боковой кромки водослива к вертикали, град; Н — высота потока, м.

Результаты измерения скоростей движущихся потоков в пирами­ дальных классификаторах приведены в табл. 29.

Наблюдения показали, что в прямоточном пирамидальном клас­ сификаторе со сливным порогом в конце основной поток движется вдоль классификатора относительно равномерно и спокойно. Часть от него отделяется и плавно уходит вниз, немного завихряясь в пи­ рамидальной части. Незначительная часть потока последующей камеры переходит в предыдущую. При открытых кранах для вы­ пуска сгущенного продукта вращение жидкости в пирамидальной части классификатора почти отсутствует [23, 68].

78

79