ФРОЛОВ В.С., РУШ Е.А. (КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ, СИБА ШПЕЦИАЛИТЕТЕНХЕМИ ЛАМПЕРТХАЙМ ГМБХ, ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Тезисы конгресса обогатителей стран СНГ 2003г.
Современные углеобогатительные предприятия постоянно сталкиваются с проблемой обогащения и обезвоживания шламов. Решение этой проблемы во многом связано с правильным подбором наиболее эффективных флокулянтов для процессов обезвоживания угольных шламов. Это относится как к предприятиям с обогащением до 0 мм, с процессом флотации, так и к фабрикам, не обогащающим шламы, но вынужденным обезвоживать их.
Особенно большое значение приобретает использование флокулянтов в замкнутых циклах углеобогащения, в технологических процессах, где время осаждения в радиальных сгустителях, как правило, минимальное, а требования к содержанию твердого в сливе и к плотности сгущенного продукта достаточно жесткие (соответственно менее 1 г/л и 350 – 450 г/л).
Именно появление в последние 10 – 15 лет в нашей стране новых эффективных синтетических флокулянтов, позволило многим углеобогатительным фабрикам перейти на замкнутые водно-шламовые схемы без использования гидроотвалов. Применяемые ранее флокулянты были недостаточно эффективны, имели низкую молекулярную массу, невысокое содержание основного вещества. В отдельных случаях они позволяли получить необходимый эффект, но при наличии большого количества тонких глинистых частиц, как правило, были неэффективны. Это относится к флокулянтам «Метас», «Комета», гелевый ПАА. Иногда применялся полиэтиленоксид, но его производство было малотоннажным, стоимость была достаточно велика и в результате он так и не получил широкого распространения.
В Кузбассе, в начале 90-х годов наибольшее применение получили флокулянты фирмы «Аллайд Коллоидс», в настоящее время фирмы «Сиба». И сейчас они используются на подавляющем большинстве обогатительных фабрик.
Объясняется это тем, что впервые потребителям был предложен ряд флокулянтов анионных, катионных, неионогенных, с молекулярной массой от 8 до 25 миллионов, с различной ионной активностью от 0 до 100 %. Все эти флокулянты являются сополимерами акриламида, как и большинство остальных применяемых, сейчас на углеобогатительных фабриках.
Хорошая научная база и богатый опыт использования полимеров в минеральных процессах позволяет решать самые сложные технологические задачи.
В качестве примера, остановимся на нескольких углеобогатительных фабриках Кузбасса: ЦОФ «Беловская», ЦОФ «Абашевская», ЦОФ «Кузбасская».
Все эти предприятия имели следующую технологическую схему обогащения шламов: флотация, обезвоживание флотоконцентрата на вакуум – фильтрах, с последующей термической сушкой; сгущение отходов флотации в гидроотвале (радиальном сгустителе), с возвратом осветленного слоя в оборот фабрики.
Таблица 1
Гранулометрический состав твердой фазы отходов флотации ЦОФ «Абашевская»
Класс, мм |
Выход,% |
Зольность,% |
+ 0,5 |
1,3 |
22,2 |
0,4-0,5 |
4,9 |
22,6 |
0,2-0,4 |
1,7 |
48,4 |
0,05-0,2 |
10,6 |
62,0 |
-0,05 |
81,5 |
86,9 |
ВСЕГО |
100,0 |
79,6 |
Таблица 2
Гранулометрический состав твердой фазы отходов флотации ЦОФ «Беловская»
Класс, мм |
Выход,% |
Зольность,% |
+ 0,5 |
4,3 |
12,3 |
0,4-0,5 |
5,7 |
23,6 |
0,2-0,4 |
9,2 |
50,0 |
0,05-0,2 |
1,2 |
63,4 |
-0,05 |
79,6 |
78,2 |
ВСЕГО |
100,0 |
69,2 |
Таблица 3
Гранулометрический состав твердой фазы отходов флотации ЦОФ «Кузбасская»
Класс, мм |
Выход,% |
Зольность,% |
+ 0,5 |
5,6 |
10,8 |
0,4-0,5 |
7,6 |
31,4 |
0,2-0,4 |
3,0 |
48,3 |
0,05-0,2 |
8,3 |
60,7 |
-0,05 |
75,5 |
74,7 |
ВСЕГО |
100,0 |
65,9 |
Из таблиц видно, что значительная часть отходов флотации представлена высокозольными глинистыми частицами крупностью менее 50 микрон. Тем не менее, с помощью эффективных флокулянтов Магнафлок® и Алклар® (фирмы «Сиба») удалось решить проблему сгущения и обезвоживания этих шламов.
До применения флокулянтов содержание твердого в сливе, направляемом в оборот превышало все допустимые нормы, так на ЦОФ «Абашевская» оно составляло 35 – 40 г/л.
Сейчас все эти предприятия перешли на новые технологические схемы: ЦОФ «Абашевская» и «Беловская» направляют отходы флотации в радиальный сгуститель, применение анионных флокулянтов соответственно Алклар® 600 и Магнафлок® 156 с расходом 60 – 80 г/т, позволяет получить чистый слив, с содержанием твердого 0,2-0,3 г/л и сгущенный продукт 300 – 450 г/л. Для более эффективной работы применяются катионные коагулянты: синтетический Магнафлок® 1597 и сернокислый алюминий. Слив, получается настолько чистым, что даже используется для приготовления растворов флокулянта. Сгущенный продукт направляется для обезвоживания на ленточный фильтр – пресс. Применяемые флокулянты: Магнафлок® 156 и Магнафлок.® 1597. В результате получаем фильтрат, возвращаемый в радиальный сгуститель и обезвоженный осадок W – 30 %, вывозимый автотранспортом в сухой породный отвал.
ЦОФ «Кузбасская» после перехода на замкнутый цикл углеобогащения отказалась от процесса флотации. В результате, на сгущение и обезвоживание подаются не отходы флотации, а шламы зольностью 40 – 50 %. Проблема разделения твердой и жидкой фаз, состоит в накоплении большого количества тонкодисперсных частиц фугата центрифуг «Декантер» (более 70% класса минус 32 микрона), именно этим и объясняется высокий расход синтетического коагулянта Магнафлок® 1597 - до 1,5 кг/т. Расход анионного Магнафлок® 155 составил 70 г/т для процесса сгущения. Для обезвоживания сгущенного продукта на ленточных фильтр – прессах применяют Магнафлок® 345 и Магнафлок® 1597 расходы соответственно 80 и 120 г/т.
Несмотря на большое количество тонкодисперсных частиц, сложную технологию удалось получить чистый (менее 1 г/л) слив радиального сгустителя в обороте фабрики и обезвоженный осадок с влажностью 30 – 35%.
Для оптимизации реагентного режима на фабриках важно соблюдать ряд условий:
- концентрация раствора флокулянта и его точки подачи в процесс должны быть подобраны с учетом турбулентности потока, воздействия механических факторов на образовавшиеся агрегаты (не допуская разрушения);
- расход флокулянта должен быть минимально возможным, передозировка приведет к накоплению полимера в оборотном цикле и влиянию его на процессы флотации и обезвоживания;
- приготовление раствора флокулянта должно исключить образование нерастворенных гелеобразных сгустков, необходимо гомогенное распределение полимера в растворе.
Переход на новые замкнутые технологические схемы, привел к ликвидации гидроотвалов, в связи с этим значительно улучшилась экологичность процессов обогащения. Полностью исключена возможность загрязнения почвы и подземных вод жидкими отходами флотации и флотореагентами, испарения в атмосферу использованных нефтепродуктов.
Использование синтетических флокулянтов позволило оптимизировать процессы обезвоживания шламов углеобогащения.