Реферат за темою випускної роботи
Зміст
- Вступ
- 1. Мета роботи і завдання дослідження
- 2. Обґрунтування теми і короткий аналіз стану питання
- 2.1 Загальна характеристика флокулянтів
- 2.2 Застосування флокулянтів в процесі збагачення корисних копалин
- 3. Перевага флокулянтів
- 3.1Дослідження процесу прояснення оборотних вод
- Список джерел
Вступ
Охорона природи від забруднень є актуальною проблемою сьогодення, якою в нашій країні приділяється велика увага. У цьому зв'язку проблема очищення природних і стічних вод здобуває особливо важливе значення, так як вона тісно пов'язана з охороною водних ресурсів. Більшість способів очищення природних і виробничих стічних вод, а також способів ущільнення і зневоднення осадів різного типу засноване на застосуванні реагентів.
В останні 20 років в якості реагентів все більшого поширення набувають водорозчинні високомолекулярні речовини - флокулянти. Їх використання дозволяє поліпшити якість очищення, підвищити продуктивність очисних споруд, а деякі технологічні методи, наприклад центрифугування, взагалі неможливо здійснити без застосування флокулянтів [4].
Флокулянти - це водорозчинні високомолекулярні сполуки, які при введенні в дисперсні системи адсорбуються або хімічно зв'язуються з поверхнею частинок дисперсної фази і об'єднують частинки в агломерати (флокули), сприяючи їх швидкому осадженню. Історія застосування високомолекулярних речовин для очищення рідин від зважених домішок сягає своїм корінням в глибоку старовину. Так, ще за 2000 років до н.е. в Індії витяжки деяких рослин, що містять природні полімери, застосовувалися для очищення води, а в Давній Греції природний полімер - яєчний білок використовувався для освітлення вин. У XVIII-XIX століттях природні полімери - желатину і крохмаль стали використовувати для очищення фруктових соків. Незважаючи на настільки давню історію, практичне застосування флокуляції в промислових процесах почалося в період між 30-ми і 50-ми роками XX століття. Флокулянти використовували для очищення шахтних вод від частинок вугілля і глини, для виділення і зневоднення шлаків фосфоритів при отриманні уранових солей, для інтенсифікації очищення промислових стічних вод. Але дійсно широке застосування флокулянти отримали з середини 50-х років у зв'язку з необхідністю очищення збільшуються обсягів стічних вод і модернізації технологічних процесів, пов'язаних з поділом твердих і рідких фаз. Коли зрослий попит в флокулянти не міг більше задовольнятися природними полімерами, почалося впровадження органічних штучних (похідних крохмалю і целюлози) і частіше синтетичних полімерів. Серед синтетичних полімерів найбільше поширення і застосування отримала група поліакриламідних флокулянтів (ПФ)[5]..
Більшість флокулянтів, використовуваних в даний час, це органічні синтетичні полімери на основі поліакриламіду, що володіють різною молекулярною масою і зарядом. Флокулянти застосовуються для кондиціонування осадів міських стічних вод, опадів від водопідготовки, гальваношламов, нафтошламів і т. д. перед механічним зневодненням на центрифугах, фільтр - пресах та іншому обладнанні, а також для інтенсифікації очищення забруднених стічних вод. [1].
Флокулянти випускаються у вигляді гранульованого порошку з розміром частинок від 0,5 до 0,8 мм, використовуються у вигляді розбавлених водних розчинів з концентрацією 0,1-0,2%. Ефективність дії робочого розчину флокулянту залежить від правильності приготування розчину.
Розчинення флокулянта здійснюють на установках різного типу при перемішуванні розчину лопатевими або пропелерними мішалками до отримання однорідної в'язкої маси, яка не містить згустків[1].
Флокуляція - це процес, при якому відбувається адсорбційну взаємодію частинки забруднень води з високомолекулярними речовинами (флокулянтами). У процесі взаємодії флокулянтів з частинками, що знаходяться в очищується стічної воді, відбувається процес утворення пластівців з утворенням агрегатів (пластівців, комплексів), що мають тривимірну структуру. Механізм дії флокулянтів складається з трьох фізико - хімічних процесів: адсорбції молекул флокулянта на поверхні колоїдних частинок, утворення сітчастої структури молекул флокулянта і злипанні колоїдних частинок за рахунок сил Ван-дер-Ваальса[2].
1. Мета роботи і завдання дослідження
-Вивчення процесів зневоднювання продуктів збагачення і освітлювання шламових вод на збагачувальних фабриках;
Завдання дослідження:
1. - Експериментально дослідити процесу прояснення шламових вод з використанням полімерних флокулянтів типу «Besfloc» - продукції південнокорейської компанії «KolonLifeScience, Inc».
-Пошук інноваційних рішень, пов'язаних кращої очищенням оборотної води, затребуваною на збагачувальній фабриці, визначення якісного флокулянта, що має низьку собівартість і високі характеристики.
2. Обґрунтування теми і короткий аналіз стану питання
Полімерні флокулянти знайшли широке застосування в області збагачення вугілля та руди. Флокулянтами називають природні чи синтетичні хімічні сполуки, які при введенні в дисперсну систему (наприклад, в суспензію рудних шламів) можуть утворювати механічні зв'язки між частинками твердої фази і викликати, завдяки тому, дестабілізацію системи.
Вони використовуються в більшості систем поділу твердої / рідкої фаз, збільшуючи швидкість осадження, покращуючи прозорість освітленої води, підвищуючи продуктивність обладнання, підвищуючи ефективність фільтрування та істотно знижуючи витрати.
Застосування синтетичних флокулянтів забезпечить високу ефективність очищення шламової води з отриманням чистої води для технологічних потреб фабрики, і згущених опадів. При дії флокулянтів між колоїдними частками утворюються тривимірні структури, здатні до більш швидкого і повного відділення рідкої фази[2].
Спеціальні серії високомолекулярних флокулянтів забезпечать:
-Високу швидкість осадження;
-Високу продуктивність згущувачів, освітлювачів, і т.д.;
-Стабільну роботу водно-шламових схем замкнутих усередині промислових майданчиків фабрик;
-Згущені продукти з великим вмістом твердої речовини (300-800г / л);
-Низька витрата флокулянтів.
А використання флокулянтів у процесах фільтрації забезпечує:
-Кращу пористість кеку;
-Збільшення виходу кеку;
-Зниження вологості;
-Більшу прозорість фільтрату;
-Більш чистий з'їм кеку;
-Збільшення середнього терміну служби фільтрувальна;
-Збільшення продуктивності обладнання [8].
Рис. 1. – Схема застосування флокулянтів марки BESFLOC для очищення стічних вод.
Мінімально можливі витрати реагентів забезпечують найменші витрати на переробку мінеральної сировини і кращі результати флотації. Необхідний витрата реагентів визначають за допомогою лабораторних флотаційних дослідів, уточнюють в напівпромислових і промислових умовах[2].
2.1 Загальні відомості про флокулянти
Флокулянтами називаються розчинні у воді високомолекулярні речовини, застосовувані для відділення твердої фази від рідини й утворюють з знаходяться у воді грубодисперсними і колоїдними частками тривимірні структури (агрегати, пластівці, комплекси) незалежно від того, чи мають ці частинки чітко виражену поверхню розділу фаз (кварц, глинисті речовини, гідроксиди металів) або вони являють собою макромолекули, що не мають такої поверхні (білки, гумусові речовини). Це визначення охоплює всі флокулянти, застосовувані для очищення природних і стічних вод, а також ущільнення і зневоднення осадів і шламів. Флокулянти застосовуються як самостійно, так і в поєднанні з сірчанокислим алюмінієм, хлорним залізом, вапном і іншими мінеральними реагентами.
У 30-50-х роках флокуляція отримала практичне застосування в багатьох технологічних процесах, пов'язаних з відділенням твердої фази від рідини: для відділення частинок вугілля і глини з шахтних вод, в технології отримання уранових руд, для освітлення виробничих стоків в кольоровій металургії, в калійної , целюлозно-паперовій промисловості, на цементних заводах, у харчовій промисловості та ряді інших областей.Высокомолекулярные флокулянти зазвичай ділять на три групи: активна кремнієва кислота; синтетичні органічні полімери (поліакриламід, поліоксиетилену, поліакрилат, поліетиленімін та ін); флокулянти на основі природних речовин (крохмаль, ефіри целюлози, гуарова смола, хітозан та ін.) Синтетичні високомолекулярні флокулянти отримали набагато більш широке поширення, ніж флокулянти природного походження, оскільки вони більш ефективні, селективні, обходяться дешевше, краще хранятся.Отлічітельним ознакою полімерів, зокрема, водорозчинних флокулянтів, є Цепочечная, лінійна або розгалужена структура макромолекул. Полімери можуть бути однорідними (гомополімери) і різнорідними (сополімери), кількість ланок-мономерів може становити 250-70000, а загальна довжина молекулярного ланцюжка досягати 7,5 х10 - 110х103 нм. Синтетичні полімери одержують шляхом полімеризації або поліконденсації мономерів або полимераналогичних перетворень вже наявних полімерів[7].
2.2 Застосування флокулянтів в гірничо-збагачувальної промисловості
Полімерні флокулянти знайшли широке застосування в області збагачення вугілля та руди.
Вони використовуються в більшості систем поділу твердої / рідкої фаз, збільшуючи швидкість осадження, покращуючи прозорість освітленої води,підвищуючи продуктивність обладнання, підвищуючи ефективність фільтрування та істотно знижуючи витрати.
Седиментація:
Застосування синтетичних флокулянтів забезпечить високу ефективність очищення шламової води з отриманням чистої води для технологічних потреб фабрики, і згущених опадів. При дії флокулянтів між колоїдними частками утворюються тривимірні структури, здатні до більш швидкого і повного відділення рідкої фази. Спеціальні серії високомолекулярних флокулянтів і коагулянтів забезпечать:
- Високу швидкість осадження;
- Високу продуктивність згущувачів, освітлювачів, і тд;
- Стабільну роботу водно-шламових схем замкнутих усередині проммайданчиків фабрик;
- Згущені продукти з великим вмістом твердого (300-800г / л.);
- Низька витрата флокулянтів.
Фільтрування:
Широкий спектр полімерних флокулянтів забезпечить оптимальний варіант для кожного типу фильтруемого матеріалу. Флокулянти широко використовуються для оптимізації роботи фільтрувального обладнання, обробного флотоконцентрати, згущені шлами, відходи збагачення і т. д. У процесі фільтрування флокулірований маса утворює рівномірну пористу структуру, яка зневоднюється з більшою ефективністю.
Використання флокулянтів у процесах фільтрації забезпечує:
• кращу пористість кеку;
• збільшення виходу кеку;
• зниження вологості;
• більшу прозорість фільтрату;
• більш чистий з'їм кеку;
• збільшення середнього терміну служби фільтрувальна;
• збільшення продуктивності обладнання
Застосування флокулянтів Bestfloc:
- В комунальному господарстві, енергетиці та інших галузях промисловості для інтенсифікації процесів підготовки питної і технічної води;
- В комунальному господарстві, металургії, машино та приладобудуванні та інших галузях промисловості для інтенсифікації процесів очищення стічних вод, ущільнення опадів і зневоднення шламів;
- У гірничодобувній промисловості для інтенсифікації процесів освітлення пульп, ущільнення, фільтрації та механічного зневоднення шламів та (або) цільових продуктів;
- У целюлозно-паперовій промисловості для утримання дрібного волокна і наповнювачів в обсязі формованої паперової маси, для інтенсифікації процесів водопідготовки, очищення стічних вод і зневоднювання шламів;
- У хімічній, нафтохімічній, нафтопереробній та інших галузях промисловості для інтенсифікації процесів розділення фаз «тверда речовина-рідина», «рідина-рідина», «рідина - тверда речовина - рідина», в тому числі поділу нафтошламів;
- В нафтовидобувній і інших галузях промисловості для використання в якості загусника в складі бурових розчинів, що пов'язує і загусника в водоізолюючі складах і системах вище-ня нафтовіддачі, для інтенсифікації процесів очищення бурового розчину від вибуреного порід [9].
Рис 2. – Цех реагентів. Відділення приготування коагулянту: а - з сухим зберіганням; б - з мокрим зберіганням; 1 - розчинний бак; 2 - насос перекачування розчину в видатковий бак; 3 - видатковий бак коагулянту, 4 - насос-дозатор, 5 - вантажопідйомний механізм; 6 - склад. 
Рис 3 . – Анімація процесу осадження (обсяг 12 кб, 8 кадрів, затримка між кадрами 0,5 мс) 3.Перевага флокулянтів на прикладі продукції Bestfloс
• швидке і повне розчинення;
• швидке утворення сфлокулірованного осаду;
• економічність застосування за рахунок зменшення доз у порівнянні з аналогами;
• ефективне використання при малих дозуваннях;
• можливість автоматичної і ручної подачі матеріалу.
• можливість застосування на різних технологічних стадіях очищення стічних вод підприємств різних галузей промисловості, сільського господарства, комунально-побутових підприємств, при збагаченні руд, вугілля, виробництві будівельних матеріалів. Дані полімери розроблені спеціально для розділення твердої і рідкої фаз у процесах очищення питних, комунальних і промислових стічних вод в різних галузях промисловості, вуглезбагачення, збагаченні корисних копалин[2].
3.1.Дослідження процесу прояснення оборотних вод
Для підвищення якості шламових вод і зниження вартості їх очищення на підприємствах постійно випробовуються і впроваджуються у виробництво спеціальні технологічні заходи і нові реагенти.
В даний час пошук ефективних і дешевих реагентів для очищення води є важливим завданням у вирішенні проблеми якості зворотних вод на виробництві. Тому, в ході проходження переддипломної практики, метою якої було вивчення процесів зневоднювання продуктів збагачення і освітлювання шламових вод, експериментальне дослідження процесу прояснення шламових вод з використанням полімерних флокулянтів типу «Besfloc» - продукції південнокорейської компанії «KolonLifeScience, Inc» були проведені випробування.
Для апробації були взяті 8 зразків високомолекулярних полімерних флокулянтів марки «Besfloc» - К4000, К4020, К4032, К4034, К4041, К4043, К4045 і К4046 різних типів:
- Неіоногенні (К4000, К4020)
- Неіоногенні (К4000, К4020)
Методика проведення досліджень:
При експериментальному дослідженні процесу прояснення оборотних вод необхідні наступні апаратура, пристрої, матеріали та реагенти:
1. Хвости (відходи) флотації.
2. Мірні циліндри місткістю 1000 см3.
3. Ручна мішалка - 1 шт.
4. Секундомір - 1 шт.
5. Піпетки для реагентів - 1 шт.
6. Ваги з важками.
7. Розчини флокулянтів 0,15%: водні розчини флокулянтів «Bestfloc» К4000, К4020, К4032, К4034, К4041, К4043, К4045 і К4046.
Методика виконання роботи:
1. Відібрали 9 проб хвостів флотації масою 100 (120) г кожна.
2. Висипали проби хвостів флотації в мірні циліндри (кожну - в окремий).
2. Висипали проби хвостів флотації в мірні циліндри (кожну - в окремий).
4. Заповнили мірні циліндри водою до відмітки 1000 см3.
5. У мірному циліндрі вручну за допомогою мішалки ретельно перемішали суміш хвостів флотації з водою.
6. Після перемішування суміші встановили мірні циліндри на рівну площадку і засікали час за секундоміром. З інтервалом часу виробляли вимірювання висоти освітленого шару в мірному циліндрі без додавання флокулянта, використовуючи шкалу з міліметрового паперу.
7. У що залишилися мірні циліндри після перемішування додавали задану кількість одного з флокулянтів і суміш знову перемішували.
8. Вимірювання висоти освітленого шару при дослідженні впливу на процес флокулянта виробляли через кожні 10-30 с.
Весь ряд дослідів проводився по два рази. Використовуючи експериментальні дані вирахували середні значення висоти освітленого шару і визначили швидкість освітлювання.
Весь ряд дослідів проводився по два рази. Використовуючи експериментальні дані вирахували середні значення висоти освітленого шару і визначили швидкість освітлювання.
Vосв = Hi / 1000 * ti,
де Vосв-швидкість освітлювання, м / с; Hi-висота освітленого шару, мм; ti-час освітлювання, с.
Результати дослідження занесені в таб. 1 - 4.
При експериментальному дослідженні процесу освітлювання результати показали, що використання флокулянтів в процесі очищення оборотних вод дає безперечний позитивний ефект як для прискорення процесу коагуляції, так і для поліпшення якості освітленої води. Отримані дані свідчать, що найбільш високу швидкість освітлення має неіоногенний флокулянт К4020, а найбільш низьку - аніонний флокулянт К4045.
Рис 4. – До додавання флокулянта 
Рис 5 . – Динаміка освітлення вугільного шламу із застосуванням флокулянта Перелік посилань
- Офіційний сайт Біфар [Електронний ресурс] – Режим доступа:http://bifar.ru/main/output/pr3.aspx.
- Офіційний сайт ДонСибПоставка [Електронний ресурс].БИО»; ЖУРНАЛ «МЕЖДУНАРОДНАЯ БИОЭНЕРГЕТИКА» [Электронный ресурс]. – Режим доступа:http://donsp.com.ua/home/item....
- Дайджест-промислова безпека [Електронний ресурс]. – Режим доступа:http://ru-safety.info/post/101065100050011/.
- База даних рефератів [Електронний ресурс]. – Режим доступа:http://www.refsru.com/referat-19736-1.html.
- Pereplet.ru [Электронний ресурс]. – Режим доступа:http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/362.html.
- Наукова стаття [Електронний ресурс]. – Режим доступа:http://www.panor.ru/upload/iblock/4d4/6_exlkun%20mesknaw.pdf.
- Офіційний сайт про хімічні елементи [Електронний ресурс]. – Режим доступа:http://www.chemicals-el.ru/chemicals-5632-1.html.
- Науково-виробнича компанія "СибРеагент" [Електронний ресурс]. – Режим доступа:http://sibreagent.ru/content/articles/index.php?article=2.
- Офіційний сайт ЗАТ "ПТХ" [Електронний ресурс]. – Режим доступа:http://www.teplochim.ru/content/section/10/55/.