Мар 04 2003

Переробка вугільних шламів

Опубликовано в 02:47 в категории Отходы и их утилизация

Переробка вугільних шламів

Ю.К. Гаркушин, В.С. Білецький, П.В. Сергеєв, Т.Г. Шендрик

Донецький національний технічний університет

Інститут фізико-органічної хімії та вуглехімії НАН України, м. Донецьк

До вугільних шламів як правило зараховують вуглевмісні продукти крупністю менше 0,5-1 мм. Розрізняють зернисті (>50…60 мкм) та тонкі (зняних вуглефабриках збагачення вугільного матеріалу шламової крупності частіше за все здійснюється флотацією, зневоднення – на вакуум-фільтрах. При цьому особливу трудність викликає флотація і зневоднення вугільних зерен мікронних фракцій (тонких шламів).

Вміст у рядовому вугіллі класів крупності –1 мм досягає сьогодні близько 20%. Додатковим джерелом переподрібнювання (шламоутворення) є операції по транспортуванню та збагаченню вугілля. Вихід вторинних шламів тільки в процесі збагачення вугілля може досягнути 8-17%. Зокрема, вихід вторинних шламів при збагаченні вугілля марки Г коливається в межах 2,5-8%, антрацитів – 3-4%, неміцного вугілля марок ПС, Ж, К – 9-17%. В результаті сумарний вихід вугільних шламів на деяких вуглезбагачувальних фабриках складає 25-30%. Вміст важкозбагачуваних тонкодисперсних класів (-0,063 мм) у незбагаченому шламі коксівного вугілля може складати 31,2-79,5%; в антрацитовому шламі – 6-61,7%; у флотаційному концентраті – 25,5-72,4%; у відходах флотації до 67-90%. За таких умов наявність в технологічній схемі ефективної технології переробки шламів стає вирішальною умовою стабільної та якісної роботи фабрик. Це демонструє гостроту і актуальність проблеми переробки вугільних шламів.

Особливий інтерес являють собою шлами-відходи, які можуть бути об\’єктом повторного збагачення з метою вилучення додаткової кількості вугілля.

Шлами, які скидаються в очисні споруди збагачувальних фабрик, як правило, вловлюються в дві стадії. Крупні шлами, які мають меншу зольність, вловлюються на першій стадії прояснення оборотної води. На більшості фабрик на першій стадії вловлюються шлами зольністю 30,0…40,0% (в шламових відстійниках), а на другій стадії – більш тонкі і високозольні класи крупнисті зольністю 40,0…60,0% (в мулонакопичувачах). При вуглезбагачувальних фабриках України знаходиться 35 мулонакопичувачів загальним об’ємом 129 млн. м3, які займають площу 180 га і містять 114 млн. т. шламів, переважно відходів флотації зольністю від 45 до 75%.

За даними інституту "Дондіпрошахт" в 2005 році на підприємствах по переробці вугілля в Україні запаси високозольних забалансових шламів складуть 4,86 млн. т.; відходів флотації зольністю до 70% - 43,11млн.т. Динаміка зміни кількості забалансових шламів в період 1985-2005 рр. показана на рис. 1. Їх пересічна зольність Аd= 50-60%; масова частка загальної сірки 2,3%; теплота згоряння 13,2 МДж/кг.

Територіальне розташування забалансових шламів та відходів флотації зольністю до 70% (в тис.т) приведене в табл.1.

Таблиця 1. Територіальне розташування забалансових шламів та відходів флотації зольністю до 70% (в тис.т)

Область

Роки

1985

1990

1995

2000

2005

Забалансові шлами

Донецька

1739

1741

2095

2449

2803

Луганська

1046

1299

1623

1806

2060

Загалом

2785

3040

3718

4255

4863

Відходи флотації

Донецька

14734

17001

19245

20690

22067

Луганська

9338

11478

13563

15675

16353

Дніпропетровська

4200

4200

4200

4200

4200

Львівська

488

488

488

488

488

Загалом

2876

33167

37496

41053

43108

Таким чином, у рядовому вугіллі та продуктах вуглезбагачення шлами складають технологічно значиму частку, яка має тенденцію до зростання. На вуглезбагачувальних підприємствах України сьогодні зосереджені значні ресурси шламів, відходів збагачення коксівного та енергетичного вугілля, причому кількість цих ресурсів зростає, що являє собою як технічну так і екологічну проблему. Це обумовлює актуальність ефективної переробки дрібно- і тонкодисперсних вугільних шламів, як в основному процесі збагачення, так і в спеціальних процесах по перезбагаченню вторинної вугільної сировини.

Основним способом збагачення вугільних шламів крупністю 0,5-1,0 мм на вітчизняних фабриках сьогодні залишається пінна флотація. На вуглезбагачувальних фабриках України пінною флотацією збагачують до 30-45% шламів коксівного та енергетичного вугілля зольністю від 14 до 53% (в середньому 26 %). Але в ряді випадків пінна флотація не забезпечує необхідної якості продуктів із-за недостатньої селективності розділення органічної та мінеральної складової збагачуваного вугілля. Причинами цього є збільшення у видобутому вугіллі частки погано флотуємого малометаморфізованого вугілля, висока розмокаємість порід, яка властива для багатьох пластів вугілля, що сьогодні розробляються. Крім того, якісний склад збагачуваного на вітчизняних підприємствах коксівного вугілля дуже неоднорідний – це вугілля Західного та Центрального Донбасу, Печорського, Карагандинського, Кузнецького та Львівсько-Волинського басейнів, яке різко відрізняється за зольністю, сірчистістю, петрографічним складом, і, як результат, - збагачуваністю.

 Аналіз показує, що основною причиною недостатньої селективності розділення при оптимальному режимі флотації частіше всього є наявність у шламі великої кількості тонкодисперсних високозольних фракцій крупністю менше 40-50 мкм. В результаті зниження селективності процесу флотації частина дефіцитної органічної маси вугілля втрачається з відходами. Щорічний вихід відходів флотації тільки по вуглефабрикам чорної металургії сягає 1,5 млн. тонн, а всього в мулонакопичувачах Донбасу та Придніпров\’я накопичилося біля 9 млн. тонн флотовідходів з середньою зольністю 45-70 %. Відносно високий вміст у відходах органічної маси не тільки приводить до втрат цінного коксівного вугілля.

В останні роки для збагачення вугільних шламів все ширше використовують важкосередовищні гідроциклони. Але маючи ряд конструктивних та технологічних переваг, вони забезпечують високу якість розділення корисних копалин тільки крупністю більше 0,2-0,5 мм і тому застосовуються майже виключно для збагачення крупнозернистих шламів. Попри ряд спроб до сьогодні вирішити проблему ефективного збагачення тонких шламів за допомогою важкосередовищних гідроциклонів не вдається. Не забезпечують високої якості розділення тонкого вугілля й інші методи гравітаційного збагачення. Мінімальна крупність збагачува­ного матеріалу складає: спеціалізовані шламові відсаджувальні машини - 0,074 мм, концентраційні столи - 0,074 мм, гідрокласифікація - 0,074 мм, ґвинтові сепаратори - 0,045 мм. Причиною цього є, зокрема, малі швидкості переміщення частинок мулу в умовах підвищеної в’язкості тонкодисперсних суспензій.

Успішною є спроба заміни флотації інтенсивними технологіями на основі гравітаційного розділення і гідрокласифікації в закордонних апаратах типу "гідросайзер", наприклад, на збагачувальній фабриці "Чумаківська". При цьому ефективність їх роботи також суттєво залежить від вмісту у вихідному матеріалі ультратонких мулових фракцій.

Для збагачення, зневоднення й облагороджування корисних копалин Донецьким національним технічним університетом розроблено ряд технологій селективного агрегатування вугільних шламів масляними реагентами, які випробувані на збагачувальних фабриках Донбасу. При цьому діапазон зольності вихідного вугілля дуже широкий – від 10-15 до 60-75%, а процес відрізняється високим самовирівнюванням, що забезпечує стабільні характеристики концентрату при коливанні характеристик збагачуваного вугілля в широких межах. Розрізняють масляну грануляцію (зерна до 3-5мм, витрати реагенту - від 8-10 до 40-50 мас.%), агломерацію (полідисперсний матеріал 0-3(5) мм, витрати реагенту - 2-7мас.%) та флокуляцію (зерна 0,1-0,2 мм і менше, витрати реагенту - 0,5 - 2 мас.%). Як реагент застосовують різні нафтопродукти, кам\’яновугільні смоли, вторинні масла. Гранулят являє собою моно- або полідисперсний продукт крупністю від 0,5-0,7 до 7-10мм. Агломерат - частково зґранульований полідисперсний матеріал крупністю від 0,2-0,3 мм і більше. Флокули - пухкі або ущільнені комплекси крупністю біля 0,2-0,3 мм. Один з варіантів цього процесу успішно використовувався на Губахінському коксохімзаводі в Росії. Цей процес на відміну від згаданих вище дає можливість високоефективного збагачення тонкодисперсного вугілля (практично до 0 мм), але характеризується підвищеними витратами реагенту-зв\’язуючого, що стримує його застосування в промисловості.

Серед інших можливих процесів збагачення і зневоднення вугільних шламів - селективна електролiтна коагуляцiя, селективна флокуляція полімерами (зокрема, латексними).

Особливу проблему являє ефективне зневоднення тонкодисперсних вугільних шламів. Шляхи її вирішення – фізико-хімічні методи впливу на міжфазну зону "тверде-рідина", інтенсивне механічне зневоднення, наприклад методом механічного зриву водної плівки швидкісним струменем повітря.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.