Секция «Промышленная экология» УДК 622.765. Ю.Н. Филиппенко, к.т.н., А.Д. Полулях, д.т.н., Л.А. Морозова, к.т.н. (Украина, Луганск, ГП «Укрнииуглеобогащение»)
Технология обогащения углей с замыканием цикла оборотного водоснабжения
Переработка полезных ископаемых с выделением ценных компонентов в товарную продукцию, на всех этапах сопровождается образованием отходов. Накопление отходов является одной из основных причин глобального экологического кризиса. Не составляет исключения и процесс обогащение углей. В прошлые годы существовала практика сброса углей фракции 0-1,0 мм в шламовые отстойники без предварительного обогащения. В настоящее время малоэффективная работа аппаратов по улавливанию, обработке шламовых продуктов и осветлению шламовых вод приводит к повышению содержания твердого в оборотной воде, и как следствие, к снижению эффективности работы основного углеобогатительного оборудования, а также к интенсивному заполнению шламовых отстойников и илонакопителей. Вследствие сброса в илонакопители и шламовые отстойники отходов углеобогатительных фабрик около 2,3 тыс. га земель выведено из сельского хозяйства и занято под сложные гидротехнические инженерные сооружения, требующие особого режима эксплуатации и надзора. Неблагоприятная экологическая обстановка в Донбассе требует ликвидации сброса отходов углеобогатительных фабрик в отстойники и илонакопители. Одним из основных направлений снижения вредного влияния обогатительных предприятий на окружающую среду при их эксплуатации является совершенствование техники и технологии углеобогащения с замыканием цикла оборотного водоснабжения. Такая технология позволит ликвидировать поступление жидких отходов в илонакопители, устранить использование земельных площадей под сбросы углеобогащения, с дальнейшей их рекультивацией и возвращением в сельскохозяйственное использование. В зависимости от физико-механических свойств угля и вмещающих пород, а также технологии добычи, в рядовом угле содержится от 5 до 25% шламов крупностью менее 0,5 мм. В процессах мокрого обогащения, за счет дробления, истирания и размокания, дополнительно образуется ещё до 8% таких шламов. Таким образом, фактически доля шламов с зольностью 35-45% в перерабатываемом угле может составлять 1/3, что создает большие трудности при обогащении. Поэтому, на основании синтеза технологических операций для обработки и обогащения угольных шламов (мокрая винтовая сепарация, флотация, классификация и сгущение в гидроциклонах или иного типа сгустителях, обезвоживание на высокочастотных грохотах, центрифугах нового поколения, ленточных классификаторах и ленточных фильтр-прессах), институтом «Укрнииуглеобогащение» разработана принципиальная обобщенная технологическая схема, которая позволяет не только эффективно обогащать шлам, но и обеспечить замкнутый цикл водоснабжения углеобогатительных фабрик и прекратить сброс жидких отходов в илонакопители и наружные отстойники. Реализация вышеуказанных технических решений позволит исключить сброс жидких отходов и одновременно увеличить выход концентрата на 3-5 % при обогащении шламовых продуктов на обогатительных фабриках. Исследованиями ГП "Укрнииуглеобогащение" установлено, что оборудование отечественных и зарубежных производителей пригодно для решения задачи эффективного обогащения угольных шламов и создания технологических схем обработки шламовых продуктов без илонакопителя. Технологические схемы обработки и сгущения угольных шламов с замкнутым циклом оборотного водоснабжения слагаются из следующих технологических процессов: - подготовки машинных классов из первичных шласов; - обогащения крупнозернистого шлама; - обработки крупнозернистого вторичного шлама; - обогащения мелкозернистого шлама; - обогащение тонкозернистого шлама; - осветления оборотной воды. ГП "Укрнииуглеобогащение" разработаны следующие требования к технологическому процессу обогащения шламов: 1. Подготовку машинных классов необходимо осуществляеть при нагрузке по твёрдому не более 250 тонн в час и содержании зёрен граничной крупности 2мм в исходном питании не более 5%. Границы крупности машинных классов: крупнозернистый шлам – 0,75 – 2мм, мелкозетнистый шлам – 0,3 – 0,75 мм, тонкозернистый шлам – 0 – 0,3мм. 2. При обогащении крупно – и мелкозернистого шлама зольность обезвоженного концентрата на выходе из процесса не должна превышать: коксового 12%, энергетического – 23%, антрацитового – 25%; зольность отходов должна быть меньше 75% при обогащении шлама коксового угля, и 76% при обогащении энергетического угля и антрацита. Влажность концентрата не должна превышать 12%, влажность отходов – 22%. 3. Зольность выделенного из оборотной воды и обезвоженного шлама коксового угля не должна превышать 18%. При большей зольности вторичный шлам необходимо обогащать гравитационными методами. 4. Зольность флотоконцентрата при обогащении тонкозернистого шлама не должна превышать 12%, влажность после обезвоживания не более 15%, зольность обезвоженных прессованием флотоотходов должна быть не менее 70% при влажности не более 25%. Обезвоживание оборотной воды в сгустителях в здании фабрик осуществляется с применением флокулянтов и обязательным образованием осветлённого слоя чистой воды, который удаляется в слив и далее в оборотное водоснабжение. Содержание твёрдого в сливе не должно превышать норматив 1 кг/м3 . 5. Для обеспечения работы фабрики с замкнутым циклом оборотного водоснабжения без применения илонакопителей, осветление оборотной воды проводится при сгущении флотоотходов и обезвоживании сгущенных флооотходов прессованием с последующим их складированием в смеси с отходами гравитационных процессов обогащения или шахтной породой. Рис. Схема обогащения шламовых продуктов с замкнутым циклом оборотного водоснабжения. В последнее время институтом проводится большое количество работ по разработке и усовершенствованию технологий обогащения угля на фабрик и установках по переработке илонакопителей с применением флокулянтов. Работы по улучшению сгущения отходов флотации на Авдеевском КХЗ, по выделению твердой фазы из жидких отходов на ЦОФ «Комендантская», улавливанию и обогащению текущих жидких отходов и содержимого шламовых отстойников для ГОФ «Центросоюз». В каждом случае изыскивались оптимальные флокулянты, их дозировка и концентрация. Осаждение шламовых продуктов желательно проводить в сгустителе С-10 с осадкоуплотнителем. Этот сгуститель позволяет сгущать шламы до содержания твердого 250-400 г/л, и более, и получать осветленную воду с содержанием твердого менее 5 г/л. Режим работы такого сгустителя – периодический, загрузка флокулянта – многоступенчатая, позволяющая проводить тщательное перемешивание шламовых частиц с флокулянтом для более полного контактирования с образованием структурированных агрегатов с высокой скоростью седиментации. Различные технологические схемы и оборудование применялись при обработке жидких отходов на ЦОФ "Чумаковская", "Киевская", "Павлоградская", "Торезская" и "Червоноградская", но вывод один - замыкание водно-шламовой схемы и работа обогатительных фабрик без илонакопителей возможна только при наличии камерных фильтр-прессов. Производительность камерных фильтр-прессов невелика, поэтому в технологических схемах обработки жидких отходов углеобогащения необходимо как можно больше извлекать твердые шламы из угольных суспензий на другом оборудовании. Обезвоженные в фильтр-прессах отходы флотации пригодны для складирования в смеси с породой гравитации или породой шахты.
СХЕМА ЦЕПИ АППАРАТОВ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ И ОБОГАЩЕНИЯ УГОЛЬНИХ ШЛАМОВ С ЗАМЫКАНИЕМ ЦИКЛА ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ Список литературы1. ПАЛИВО ТВЕРДЕ. Ситовий метод визначенння гранулометричного складу. ДСТУ 4082-2002,-Київ: Держстандарт України.-2002. 2. ТОПЛИВО ТВЁРДОЕ МИНЕРАЛЬНОЕ. Методы определения зольности (метод медленного озоления). ГОСТ11022-95 (ISO 1171-81). 3. ВУГІЛЛЯ. Методи оцінювання флокулянтів для використовування у вуглезбагаченні. Частина 1. Основні параметри (ISO 10086 - 1: 2000, IDT). - Київ: Держстандарт України. - 2006. – С. 12 |
