Назад в библиотеку

Переработка шламов илонакопителей и шламоотстойников.

В. Г. Самойлик, Н.А. Цевма

В настоящее время при незначительной добыче угля и в связи с его низким качеством возникает дефицит энергетических и коксующихся углей. В связи с этим за последние несколько лет в Украине резко возрос интерес к переработке вторичного сырья, содержащегося в шламоотстойниках и илонакопителях, которые, по сути, являются техногенными месторождениями. Это обусловлено рядом причин:

— высокое содержание горючей массы — до 50% и даже более;

— несложность добычи сырья и его невысокая себестоимость;

— критическое состояние большинства действующих илонакопителей, что значительно усложняют работу ОФ.

Вторичная переработка отходов углеобогащения важна не только для увеличения резервов топлива, но и для сокращения нерационального отчуждения земельных ресурсов, снижения эксплуатационных затрат на содержание отстойников, для защиты от загрязнений водного и воздушного бассейна.

По разным оценкам в илонакопителях сейчас находится около 110 млн. т шламов с зольностью 45-50%. Эксплуатация шламовых отстойников и илонакопителей требует отторжения больших земельных площадей. Под шламовые отстойники в Украине занято более 500 га земель, под илонакопители — более 1500 га. Для строительства новых хранилищ необходимо земли из расчета 15-25 га на 1 млн. т складируемых отходов флотации или илов, что соответствует примерно 100 га в год.

Следует учитывать и большие затраты на сооружение и содержание илонакопителей. Отходы флотации и высокозольные фугаты, содержащие 50-100 г/л твердого, направляются гидротранспортом (в отдельных случаях специальными закрытыми автосамосвалами) в илонакопители, которые обычно располагаются в оврагах и балках, ограждаясь с одной или нескольких сторон защитными дамбами. Вместимость илонакопителей от 1 до 8-10 млн.м3, срок службы не менее 10-25 лет. Для сброса осветленной воды илонакопители в зависимости от площади осветления оборудуются сливными колодцами и донными водоспусками. Необходимым условием нормальной эксплуатации хвостохранилищ так же является прокладка к ним дорог с твердым покрытием, освещение плотин всех прудов, входящих в комплекс очистных сооружений. Илонакопитель рекомендуется сооружать секционным с таким расчетом, чтобы одна из секций заполнялась, а другая очищалась с вывозкой твердых хвостов на отвалы крупной породы.

Применяемые на углеобогатительных фабриках схемы обработки отходов флотации могут быть сведены к следующим основным вариантам.

1. Простейшая схема сгущения предусматривает подачу илов в наружные секционные отстойники или пруды-илонакопители непосредственно после флотационных машин без предварительного сгущения.

2. Предварительное сгущение отходов флотации в радиальных сгустителях с добавкой флокулянтов и последующей перекачкой сгущенного продукта в наружные отстойники или илонакопители насосами.

3. Обезвоживание предварительно сгущенных отходов флотации в осадительных центрифугах.

4. Сгущение отходов в радиальных сгустителях, одно или двухстадийная классификация сгущенного продукта в гидроциклонах, подача выделенной зернистой части отходов на ленточные вакуум-фильтры, а слива гидроциклонов в илонакопитель.

5. Глубокое сгущение отходов флотации в цилиндро-конических или радиальных сгустителях с последующей подачей сгущенного продукта в горизонтальные камеры или ленточные крупно метражные фильтр-прессы. Обезвоженный продукт вывозится потребителям или на складирование в отвал.

6. Продукт, полученный по предыдущей схеме, подвергается термической обработке в сушильных барабанах с цепными насадками перед отправкой потребителям.

Обезвоженные по вариантам 3, 4 и 5 флотохвосты могут складироваться в определённой пропорции и по специальной технологии в смеси с отходами гравитации, а обезвоженные отходы по вариантам 5 и 6 могут служить в качестве компонентов топлива при изготовлении продукции строительной индустрии.

Разработка илонакопителей в настоящее время производится по различным схемам, включающим операции классификации, обезвоживания и, в некоторых случаях, обогащения зернистого продукта.

В зависимости от характеристик исходного продукта могут быть использованы следующие схемы:

1. Извлечение хвостов флотации из илонакопителя производится земснарядом, далее из извлеченной массы выделяют крупнозернистые низкозольные шламы с помощью грохотов. Полученный материал (класс +0,1мм) используется в качестве энергетического топлива. Класс —0,1 мм возвращается в илонакопитель.

2. Извлеченные из илонакопителя хвосты направляют на классификацию на грохота или гидроциклоны. Выделенный крупнозернистый шлам (класс +0,1мм) подвергается обогащению на спиральных сепараторах, обезвоживанию и используется в качестве энергетического топлива. Отходы обогащения вместе с тонкими шламами (класс-0,1мм) и фугатом возвращаются в илонакопитель.

3. Схема отличается от предыдущей тем, что отходы обогащения вместе с тонкими шламами и фугатом после сгущения обезвоживаются на пресс-фильтрах и коржи отгружаются в породный отвал.

Недостатками схем 1 и 2 является то, что в илонакопитель вновь сбрасываются еще более высокозольные отходы, что не решает проблему освобождения накопителей и ухудшает ценность их твердой фазы в связи с увеличением содержания илистых частиц.

Схема 3 лишена этого недостатка, однако в этом случае в породный отвал складируется материал с зольностью 60- 65%, т.е. имеют место потери горючей массы.

В связи с перечисленными недостатками применяемых технологических схем переработки шламов илонакопителей и шламовых отстойников предлагается комплексная схема, обеспечивающая безотходность и замкнутость технологического цикла, что исключает потребность в дополнительной подпитке технической водой и сброс неочищенной шламовой воды во внешние водоемы.

Схема упрощенная

По данной схеме шлам, извлеченный из отстойника, классифицируется. Зернистый продукт поступает на обогащение. Концентрат, после обезвоживания на ленточном вакуум- фильтре, направляется в барабанный термогранулятор. Тонкие шламы и слив вакуум-фильтров поступают на сгущение в цилиндро-конический сгуститель и далее вместе с отходами обогащения после обезвоживания — в обжиговый барабан.

На всех технологических операциях может быть использовано оборудование отечественного производства. Так для классификации можно принять ленточный классификатор КЛ-10 и гидроциклон ГЦМ-360; для обогащения зернистого продукта — циклон-сепаратор ЦС500/360 или винтовой сепаратор СВЗ—1250, для обезвоживания отходов и концентрата — ленточный вакуум-фильтр с сетчатой лентой ЛПБ-10.

В результате переработки шлама получается:

1. гранулированное энергетическое топливо, подготовленное к эффективному сжиганию на теплоэнергетических установках;

2. обожженные пористые заполнители бетона (аглопорит, керамзит) или дорожно-строительные материалы;

3. осветленная оборотная вода для повторного использования при гидровыемке и гидротранспортировке шлама из илонакопителя.

Определенная часть гранулированного топлива потребляется на месте для сжигания в топках установок термогрануляции и обжига.

Список литературы

1. Ю.Л. Папушин. Илонакопители, Сборник трудов кафедры ОПИ ДонНТУ .

2. Г.Г. Пивняк, П.И. Пилов, А. С. Кирнарский, В. В. Кочетов. Вторичные ресурсы твердого топлива Украины. Научно-технический сборник Обогащение полезных ископаемых, выпуск 1(42), Днепропетровск-1998.

3. Ю.Л. Папушин, А.Г. Резниченко. Илонакопители — источники бытового и энергетического топлива. Сборник тезисов докладов конференций молодых обогатителей Украины, Донецк- 2006.

4. И.П. Курченко, А.А. Золотко, П.Т. Скляр. Извлечение в товарную продукцию забалансовых угольных шламов. Уголь Украины. 2001, вып.1.