Источник: http://4kib.org
Одной из важнейших проблем переработки углей в настоящее время является необходимость эффективного обогащения шламов, прежде всего коксующихся углей. До сравнительно недавнего времени (80-е - 90-е годы XX века) угольные шламы крупностью -0,5 мм обогащались флотацией. Совершенствование оборудования и технологий для гравитационных методов обогащения углей обусловило снижение верхнего предела крупности шламов, обогащаемых флотацией до -0,2 (0,3) мм. В настоящее время зернистые шламы 0,2-1,0 мм обогащаются преимущественно в винтовых (спиральных) сепараторах, тяжёлосредных гидроциклонах, шламовых отсадочных машинах, гидросайзерах и т.д.
Основным способом эффективного обогащения тонких шламов (-0,2 мм) до настоящего времени остаётся флотация.
Ограничения применения флотации для обогащения тонких угольных шламов связаны с низкой селективностью разделения частиц крупностью -0,05 мм; сравнительно высокими капитальными и эксплуатационными затратами; сложность обезвоживания продуктов разделения крупностью -0,2 (0,1) мм.
Анализ характеристик шламов коксующихся углей, с учётом вторичного шламообразования, показал, что зольность классов более 0,1 (0,05) мм составляет 8-10%. Очевидно, что при эффективном разделении по крупности, данный класс может быть отгружен потребителю, как кондиционный концентрат без дальнейшего обогащения.
В то же время класс крупностью менее 0,05 мм имеет достаточно высокуюзольность (например, на ОФ «Нерюнгринская» выше 20%, на ЦОФ «Печорская» - порядка 35%) и не может быть эффективно обогащен существующими методами. Не менее сложной проблемой является эффективное обезвоживание тонкодисперсных шламов.
В этой связи актуальной является задача разработки технологии обогащения шламов, основанной на разделении шламов по крупности 0,2 (0,1) мм.
Известные способы классификации угольных шламов по указанной крупности на дуговых ситах, гидроциклонах и т.д. отличаются сравнительно низкой селективностью разделения по зольности, и кроме того требуют дополнительного обезвоживания крупнозернистого продукта.
При обезвоживании мелкого концентрата (или необогащенного шлама) на фильтрующих центрифугах зольность осадка может существенно снижаться по сравнению с зольностью исходного питания. Это объясняется тем, что тонкие частицы, обычно имеющие повышенную зольность, извлекаются преимущественно в фугат. В результате получается обезвоженный осадок с кондиционной зольностью. Но до настоящего времени фильтрующие центрифуги применяются только для обезвоживания концентратов, промежуточных продуктов и необогащенных шламов. Целенаправленное применение фильтрующих центрифуг для обогащения угольных шламов практически не предпринималось. В то же время, совершенствование технологий и оборудования для обогащения углей, прежде всего - переход к нефлотационным методам обогащения крупнозернистых шламов, обусловило повышенный интерес к фильтрующим центрифугам как к машинам, потенциально способным не только к обезвоживанию, но и классификации шламов по крупности, что, в свою очередь, при определённых параметрах питания центрифуг позволяет обеспечить возможность получения осадка, качество которого соответствует требованиям к концентрату.
Новая технология обогащения угольных шламов с применением фильтрующих центрифуг внедрена на ОФ «Нерюнгринская», перерабатывающей коксующие угли марки “К”. В соответствии с проектной технологической схемой предусмотрено обогащение шлама крупностью -0,5 мм, составляющего более 30% от исходного рядового угля, флотацией. По данным исследований шлама выявлено существенное различие значений зольности крупнозернистых и тонких частиц шлама.
Так, например, среднее значение зольности зернистой части (более 0,063 мм) составляет около 10%, при зольности класса 0-0,63мм 24,2%, при содержании более 30%. Для получения кондиционного концентрата с зольностью не более 10% достаточно удалить из шлама крупностью -0,5 мм высокозольную его составляющую, то есть частицы с верхним пределом крупности 0,05-0,1 мм. Выход концентрата с кондиционной зольностью менее 10% при этом может достигать 70%. Тонкодисперсная часть (класс менее 100 мкм) с зольностью порядка 20-25% согласно технологии ОФ «Нерюнгринская» является конечным продуктом - энергетическим концентратом.
В процессе испытаний шлам крупностью 0-0,5 мм, выделяемый в багер-элеваторе, направлялся на предварительное сгущение в сгуститель С-10. Слив сгустителя с содержанием твердого 2-3 г/л используется в качестве оборотной воды, сгущенный продукт с содержанием твердого 300-350 г/л подается в фильтрующую центрифугу EBW48-HR со шнековой выгрузкой осадка, где осуществляется разделение по крупности. В фугат центрифуги выделяются тонкодисперсные частицы класса 0-0,1 мм, а в осадок - материал крупностью 0,1-0,5 мм.
Результаты первоначальных испытаний подтвердили принципиальную возможность осуществления данной технологии в условиях действующей ОФ.
В ходе последующих испытаний для определения наиболее рациональных значений параметров режима шлама было выявлено влияние параметров питания центрифуг (содержание твёрдого, выход класса крупностью -0,05 мм) на технологические показатели разделения: влажность, выход и зольность осадка; извлечение класса -0,05 мм в фугат.
Анализ вариантов технологической схемы переработки шламов позволил установить, что наиболее эффективной является схема, включающая следующие операции:
1. Сгущение необогащённого шлама в цилиндро-коническом сгустителе с применением флокулянта, с выделением чистого слива, направляемого в оборот;
2. Разделение сгущенного до плотности 300-350 г/л продукта в фильтрующей центрифуге с получением: осадка зольностью не более 10,0% и влажностью 15,0-16,0%, присаживаемого к концентрату; фугата с содержанием твёрдого порядка 300 кг/м3 и зольностью 19,0-21,0%.
3. Сгущение фугата центрифуги в сгустителе С-10, с направлением сгущенного продукта на обезвоживание на ленточный фильтр-пресс с получением осадка, присаживаемого к промежуточному продукту, и фильтрата, направляемого в линию оборотного водоснабжения фабрики.
Предлагаемая технологическая схема обогащения шлама по сравнению с проектной является значительно более простой и малооперационной. Исключается весьма дорогостоящая операция флотационного обогащения. Обезвоживание концентрата в центрифуге позволяет обеспечить уменьшение количества влаги, поступающей на сушку с продуктами обогащения, в 1,5 раза, и, следовательно, снижение затрат на сушку концентрата.