ГЛАВНАЯ КЛИЕНТЫ КОНТАКТЫ
Модуль очистки и обезвоживания высокодисперсных илов углеобогатительной фабрики
Модуль очистки и обезвоживания высокодисперсных илов углеобогатительной фабрики

В настоящее время в процессе обогащения угля на ООО "ЦОФ "Кураховская" получают тонкие отходы (илы) зольностью 70% с содержанием класса < 50 мкм более 80 %, которые складируются в илонакопителе. После осаждения илов в илонакопителе вода возвращается на фабрику и используется в технологическом цикле как оборотная.

За последние три десятилетия сырьевая база для обогатительной фабрики неоднократно изменялась, что приводило к изменению состава и количества тонких отходов, а так же к постепенному заполнению илонакопителя. В связи с уменьшением полезной емкости илонакопителя качество оборотной воды заметно снизилось.

В этой связи возникла необходимость по извлечению, переобогащению и обезвоживанию илов из илонакопителя, с одной стороны, и получению технической воды, которую можно вернуть на фабрику, с другой стороны. Основные требования к обезвоженным тонким илам - влажность (30±2%), которая позволила бы с минимальными транспортными затратами складировать обезвоженный продукт на породном отвале, а к очищенной технической воде - содержание твердого менее 10г/л. Решение указанной задачи осуществлено на Установке переобогащения илов и "Модуле очистки шламовых вод", которые были смонтированы на отдельной промплощадке рядом с илонакопителем на удалении 2 км от фабрики. Отходы Установки по переобогащению, равно как и отходы фабрики подаются в Модуль очистки.

Модуль очистки шламовых вод представляет собой автоматизированную технологическую цепочку оборудования, которая извлекает мелкодисперсные угольные илы (размеры частиц менее 0,5 мм) из промышленных сточных вод, обезвоживает илы до транспортабельного состояния и очищенную воду возвращает в цикл обогащения фабрики.

Работа Модуля очистки построена на осаждении твердого вещества в тонкослойных отстойниках и обезвоживании сгущенного продукта в высокоскоростных осадительных центрифугах. Для интенсификации процесса осаждения используется водный раствор флокулянта на основе полиакриламида.Модуль очистки включает приемный резервуар, раздаточную емкость, тонкослойные отстойники, осадительные центрифуги, станцию приготовления раствора флокулянта, контур кондиционирования воды, диспетчерскую, в которой помимо рабочего места диспетчера, размещена аппаратура АСУ ТП, также в состав Модуля очистки входит силовой каркас с тентовым укрытием, насосы, трубопроводы с запорной арматурой, кран-балка, электрощитовая, хоз-бытовой блок, слесарный участок, др. устройства и приспособления, необходимые для автономной круглосуточной эксплуатации в автоматическом режиме.

Климатическое исполнение основного оборудования Модуля очистки УХЛ по ГОСТ 15150. Категория размещения 4 (температура окружающей среды от +4 С до + 40 С). Работа основного оборудования при установленном тентовом укрытии и дополнительном обогреве в холодное время года возможна при температуре воздуха не ниже -5 С и определяется температурой пульпы, которая должна быть выше +6С.

Принципиальная технологическая схема Модуля очистки на базе двух тонкослойных отстойников, четырех осадительных центрифугах представлена на рис.1. В зависимости от нагрузки по илам количество основного и вспомогательного оборудования изменяется соответственно.

Рис. 1. Технологическая схема Модуля очистки шламовых вод.

При работе Модуля очистки илы поступают либо непосредственно с фабрики либо с Установки переобогащения в приемный резервуар емкостью 180 м^3. Таким образом обеспечивается непрерывность рабочего процесса Модуля.

В приемном резервуаре поступающие илы постоянно перемешиваются с помощью вертикальных мешалок и гидродинамически для поддержания твердой фазы илов во взвешенном состоянии. В камере смешения приемного резервуара происходит смешивание илов с частью очищенной технической воды для поддержания оптимальной концентрации твердой фазы в раздаточной емкости, где происходит соответствующее дозирование раствора флокулянта. Смешиванием илов с технической водой, подачей их в раздаточную емкость, где дробно дозируется в необходимом количестве флокулянт, управляет АСУ ТП.

Раздаточная емкость направляет обработанные флокулянтом илы в тонкослойные отстойники, объемом по 27 м^3 каждый.Для достижения максимальной скорости осаждения высокодисперсных ( ) илов зольностью 70% при температуре пульпы более +12 С расход флокулянта составляет менее 100 г на 1 тонну твердого. При снижении температуры пульпы до +6 С расход флокулянта удваивается. В связи с изменяющимся составом питания Модуля, периодически аппаратчик проводит тесты на качество флокулирования илов в лабораторной посуде и контроль качества осаждения илов в тонкослойном отстойнике. Постоянный мониторинг качества осветления илов проводит АСУ ТП.

В тонкослойных отстойниках происходит гравитационное осаждение агрегированной флокулянтом твердой фазы и осветленная вода из отстойника самотеком поступает в илонакопитель (см. рис. 2), часть осветленной воды используется на технологические нужды.

Рис. 2. Слив осветленной воды в илонакопитель.

Сгущенная твердая фаза поступает в коническую часть отстойника - илоуплотнитель, где происходит дальнейшее сгущение осадка.

Максимальное сгущение осадка в илоуплотнителе отстойника позволяет получить осадок 40…45 % влажности (что соответствует концентрации твердого в пульпе 860…760 г/л для высокозольных илов).

Плавное регулирование производительности винтовых насосов на выгрузке сгущенного из отстойников позволяет обеспечивать непрерывность выгрузки при определенной степени сгущения, исключая гидродинамические удары в питании высокоскоростных центрифуг при обезвоживании сгущенного. Оптимизацию управления винтовыми насосами производит АСУ ТП.

Винтовыми насосами осадок подается на механическое обезвоживание в высокоскоростные осадительные центрифуги ОГШ 461Л-01. Дополнительных добавок флокулянта перед центрифугами не производится.

Получение низкой влажности обезвоженных тонкодисперсных илов позволяет иметь на фабрике одно, а не два отвальных хозяйства, благодаря совместному складированию отходов фабрики, а так же уменьшить потери воды в производстве. Подробнее вопросы складирования обезвоженных илов и породы изложены в [2].

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

Аналогичные результаты по сгущению высокозольных илов - отходов флотации были получены и ранее в цилиндроконических сгустителях с илоуплотнителем [1], стр 474.

В СССР на ряде фабрик были попытки применять схему с механическим обезвоживанием сфлокулированных и предварительно сгущенных в радиальном сгустителе отходов флотации. Однако эта схема не нашла распространения из-за большого расхода флокулянта (350…450 г/т) и высокой влажности обезвоженного осадка (35…40%) [1], стр 475. Считалось наиболее перспективной обработка тонкодисперсных углеотходов с помощью цилиндроконических сгустителей с последующим окончательным их механическим обезвоживании на камерных фильтр-прессах, при этом достигали сгущение в отстойниках до 500-700 г/л и влажность обезвоженного продукта на камерных фильтр-прессах от 18 до 24 %.Эта схема применялась на ЦОФ "Кальмиусская", "Чумаковская", "Киевская" [1].Считалось наиболее перспективной обработка тонкодисперсных углеотходов с помощью цилиндроконических сгустителей с последующим окончательным их механическим обезвоживании на камерных фильтр-прессах, при этом достигали сгущение в отстойниках до 500-700 г/л и влажность обезвоженного продукта на камерных фильтр-прессах от 18 до 24 %.Эта схема применялась на ЦОФ "Кальмиусская", "Чумаковская", "Киевская" [1].

Считалось наиболее перспективной обработка тонкодисперсных углеотходов с помощью цилиндроконических сгустителей с последующим окончательным их механическим обезвоживании на камерных фильтр-прессах, при этом достигали сгущение в отстойниках до 500-700 г/л и влажность обезвоженного продукта на камерных фильтр-прессах от 18 до 24 %.Эта схема применялась на ЦОФ "Кальмиусская", "Чумаковская", "Киевская" [1].

Центрифуги ОГШ 461Л-01, используемые при обслуживании сгущенных тонкослойных отстойников (рис. 3), представляют собой осадительные горизонтальные шнековые машины, технические характеристики которых приведены в табл. 1.

Рис. 3. Центрифуги ОГШ 461Л-01 внутри Модуля

Отличительные особенности центрифуг ОГШ 461Л-01:

- обезвоживание углешламовых суспензий проводится на оборотах ротора 1900…2400 об/мин (Fг 1000…1500), что соответствует разделительному зерну в твердой фазе илов 16 мкм против 40 мкм разделительного зерна при Fг 500 как у большинства выпускаемых зарубежных угольных осадительных центрифуг; при этом для обеспечения ресурсов до капитального ремонта более 2-х лет в центрифуге используется керамическая абразивная защита из карбида кремния;

- изменение профиля ротора центрифуги позволило утроить производительность по твердому, а именно: с 1,5 т/час (как у известных аналогов с диаметром ротора 500 мм - центрифуга ОГШ 501К-04) до 5,5 т/час, что фактически означает сокращение удельного энергопотребления на 1 т обезвоженного продукта в три раза;

- центрифуги ОГШ 461Л-01 оснащены дополнительным приводом, позволяющим изменять относительные обороты шнека, дополнительно регулируя тем самым качество процессов осаждения и обезвоживания илов и достигая влажность обезвоженного продукта до 25% при минимальном уносе твердого с фугатом (менее 10 г/л).

В процессе эксплуатации Модуля очистки на илонакопителе ООО "ЦОФ" Кураховская" была отработана технология обезвоживания сгущенного продукта тонкослойных отстойников с получением влажности осадка центрифуг в пределах 28…30 %. Внешний вид выгруженного осадка представлен на рис. 4, 5.

Рис. 4. Вид осадка центрифуги ОГШ 461Л-01.

Рис. 5. Выгруженный осадок из нескольких центрифуг ОГШ 461Л-01 (вид сверху).

Контур кондиционирования воды предназначен для доочистки осветленной воды отстойников до содержания твердого менее 0,5 г/л, что позволяет использовать доочищенную воду в станции приготовления раствора флокулянта. Необходимость в этом контуре была продиктована полной автономностью Модуля очистки от внешних источников воды. Расход кондиционированной воды составляет 5…8 м^3/час. Максимальная пропускная способность используемого полиуретанового фильтроэлемента - 25 м?/час.

Контур подачи рабочего раствора флокулянта включает традиционную 2-х камерную станцию приготовления концентрированного раствора флокулянта , баки - накопители концентрированного раствора, регулируемые питающие насосы и смеситель концентрированного раствора с доочищенной водой.

Автоматическая система управления технологическим процессом (АСУ ТП) управляет работой Модуля очистки в автоматическом и ручном режиме. При работе в автоматическом режиме аппаратчики (двое на смене) контролируют работу Модуля по сенсорному экрану (рис. 6). Ручной режим АСУ ТП используется при наладке технологического процесса и обслуживании аппаратов Модуля.

Рис. 6. Пульт управления Модулем очистки.

В процессе эксплуатации Модуля очистки, состоящего из двух тонкослойных отстойников и 4-х центрифугальных установок были получены следующие показатели:

- производительность по пульпе из приемного резервуара - 300 м^3/час

- производительность по твердому - 15 т/час

- унос твердого со сливом отстойников менее 2 г/л;

- влажность обезвоженного осадка составила 28…30%, при выходе класса , зольности 70%.

Массо-габаритные характеристики Модуля следующие:

- длина - 19,3м;

- высота - 15,3м;

- ширина - 12,2 м;

- установленная мощность - 470 кВт;

- масса - 107 т;

В настоящее время устанавливаются дополнительные отстойники и центрифуги для повышения суммарной производительности Модуля до 700 м^3/час и производительности по твердому до 35 т/час

Ссылки:

1.Справочник по обогащению углей. М., Недра, 1981 г.

2. Технолого-экологический инжиниринг при обогащении полезных ископаемых. Днепропетровск, НТУ, 2012г.