РЕФЕРАТ
В связи с
развитием промышленности загрязнение атмосферы,
почвы и водоемов стало одной из наиболее острых
проблем современности. Проектирование и
эксплуатация любого предприятия должны
учитывать комплексное решение технологических и
технико-экономических задач, связанных с
экологическими аспектами.
Одним из действенных факторов борьбы с
загрязнением водных бассейнов является
организация безотходных производств и
технологических схем с оборотным
водоснабжением. При обогащении углей
расходуется 0.3 м3/т свежей технической воды. Общий
расход воды - 3-4 м3/т рядового угля. Вода, проходя
технологический цикл, насыщается мельчайшими
частицами твердого, минеральными солями и
различными органическими веществами,
применяемыми при обогащении и экстрагируемыми
из угля. Для очистки повторно используемых вод от
взвесей на углеобогатительных фабриках имеются
системы аппаратов и устройств, соединенных между
собой коммуникациями для шламовых вод и
продуктов разделения, которые представляет
собой водно-шламовую систему предприятия.
Водно-шламовое хозяйство углеобогатительных
фабрик является сложным комплексом, включающим
классификацию частиц по крупности, осветление
шламовых вод для их повторного использования,
сгущение и обезвоживание шламов, обезвоживание и
складирование продуктов обогащения.
Водно-шламовые системы предназначены для:
1) обработки шламовой воды с целью улавливания из
нее и обогащения угольной мелочи,
2) обеспечения водой технологических процессов,
3) сокращения расхода воды из наружных
источников,
4) предотвращения сброса промышленных стоков за
пределы фабрики.
В результате многократного использования
больших количеств воды в технологических
процессах и неполного вывода тонкодисперсных
частиц из замкнутых циклов происходит
накопление шламов в системе.
Шлам углеобогатительных
фабрик делится на зернистый (более 45мкм) и тонкий
(менее 45мкм). Зернистый шлам относительно легко
обогащается, осаждается и обезвоживается. Тонкий
шлам труден для обработки, повышает вязкость
оборотной воды, затрудняет гравитационное
обогащение, обезвоживание.
Источником образования
шламов является дробление, измельчение и
истирание угля в процессе добычи,
транспортирования, обогащения и размокания в
воде глинистых компонентов.
Шламообразование зависит
от твердости угля и размокаемости пород, от
применяемых схем обогащения и обработки шлама.
Оборотная вода, содержащая шлам, приобретает
новые свойства по сравнению с чистой технической
водой. Из-за насыщения оборотной воды тонкими
глинистыми частицами ее вязкость повышается. При
этом твердые частицы находятся в воде во
взвешенном состоянии, хотя их плотность выше
плотности воды. Наличие взвесей, минеральных и
органических примесей, а также динамика
накопления их в значительной степени влияют на
показатели гравитационных процессов обогащения
угля и особенно на флотацию. Присутствие
взвешенных, растворенных и эмульгированных
примесей влияет и на эффективность процессов
седиментации, флокуляции, обезвоживания шламов,
используемых при очистке шламовых вод. С
увеличением вязкости и плотности оборотной воды
снижается эффективность разделения мелких
частиц. При этом повышается нижний предел
эффективно обогащаемых зерен. При значительном
содержании твердого в воде в классифицирующих
устройствах не осаждаются частицы угля 0.5 и даже
1мм. Поступая на флотацию, эти зерна теряются в
отходах. Возрастание вязкости оборотной воды
начинается с содержания твердого в ней 50 кг/м3 для
глинистых шламов и 80 кг/м3 для менее глинистых.
Установлено, что дополнительное образование
тонких шламов зависит от циркуляции продуктов и
количества зернистого шлама, поступающего в
систему, а также от физических свойств углей и
сопутствующих пород.
Управляемым фактором
является циркуляция потоков, которая зависит от
построения замкнутой водно-шламовой схемы. Чем
меньше циркуляция потоков в системе, тем меньше
накопление шлама в оборотной воде.
На углеобогатительных
фабриках имеется большое разнообразие
водно-шламовых схем. Это обусловлено рядом
сложностей при обработке шламовых вод,
различиями в свойствах шламов, применением
большого количества разных машин и аппаратов для
реализации процессов. При разработке и
проектировании систем осветления оборотной воды
возникают проблемы, связанные с выбором
наилучшей топологии (структуры) системы,
оптимальной организации взаимодействия
элементов. Для решения поставленной проблемы
повышения эффективности осветления оборотных
вод углеобогатительных фабрик разработана
численная модель функционирования систем
регенерации и кинетики накопления шламов в
оборотной воде. Система осветления оборотных вод
представляется в виде графа, т.е. схемы из точек
(вершин), соединенных линиями. Вершины графа
соответствуют отдельным узлам (аппаратам)
системы. Линии - трубопроводы (потоки продуктов и
шламов).
Анализ работы систем
осветления оборотных вод может быть
автоматизирован с помощью применения
компьютерных технологий - использования
имитационного моделирования. При имитационном
моделировании воспроизводится поведение
исследуемой системы и на основании полученных
результатов делаются выводы о свойствах системы
и ее поведении. Просчитывается несколько
вариантов построения системы и из них выбирается
оптимальный с точки зрения циркуляции и
накопления шламов в оборотной воде.