ФРОЛОВ В.С., РУШ Е.А. (КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ, СИБА ШПЕЦИАЛИТЕТЕНХЕМИ ЛАМПЕРТХАЙМ ГМБХ, ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
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
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
|
|
|
4,9
|
22,6
|
|
|
1,7
|
48,4
|
|
|
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
|
|
|
5,7
|
23,6
|
|
|
9,2
|
50,0
|
|
|
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
|
|
|
7,6
|
31,4
|
|
|
3,0
|
48,3
|
|
|
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
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.