Исследование технологий обезвоживания угольных флотоконцентратов фильтрованием и разработка методов их оптимизации по критерию экономичности Гольберг, Григорий Юрьевич

Введение к работе

АТїальность_темн.._

Наблюдаемая тенденция ухудшения качества добиваемых углей и возрастания доли мелких классов в них вызывает увеличение объемов флотационного обогащения. Это, в свою очередь, требует развития оборудования для обезвогившшя флотационных концентратов. В настоящее время для этой операции на российских углеобогатительных фаб-ршсах (УОФ) используются, как правило, дисковые вакуум-фильтры. Аппараты этого типа серийно выпускаются прошшшенностью химического машиностроения ближнего и дальнего зарубежья, но в Российской Федерации в настоящее время они не выпускаются. Их достоинствами являются непрерывный режим работы и относительно развитая (по сравнению с другими типами вакуум-фильтров) поверхность фильтрования, а главным недостатком- низкая двиаущая сила процесса обезвоживания (не более 0,08 Ша) , вследствие чего влажность обезволенного осадка составляет 25-30J5. Дяд получения кондиционной влажности флотоконцен-трат подвергают термической сушке (в смеси о мелкий концентратом), что требует дополнительного расхода топлива, и, кроме того, пылевые а газовые выбросы сушильных установок наносят ущерб окруаащеа среде. Необходимо' отметить, что в последнее вреиа перспективный направлением в углеобогащении считается флотационное обогащение угольных шламов о верхний пределом круаноста частиц не 0,5 од, а 0,2 мм и менее. Однако, как показывает данные лабораторных исследований, флото-концантрат, полученный при флотации такого шлама, не ыозет фильтроваться на днекошх вакуум-фільтрах,вследствие значительного уноса твердого в фальтрат а высокого удельного сопротивления осадка.

В связи о выаеаздо285Шнм очевидно, что необходимо развитие способов интенсификации обезводаваная угольных фадтоконцентратов. В диссертации рассматриваются два таких способа; обезвоживание на

4.

фильтрах непрерывного действия под давлэники (гипербар-фяльтрах) в

вакуум-электроосмотическое обезвоживание.

Главным критерием, позволявдим судить об эффективности того или иного способа обеавохнвания угольного флотоконцентрата, является экономический критерии. В настоящей работе на основе экономического критерия разработана математическая модель, позволяющая решить некоторые прикладные вадачи по конструированию новых дисковых вакуум-фильтров, а также по проектировании флотофильтровалышх отделений вновь строящихся УОФ.

Цель работы: создание эффективных технологий в непрерывнодеа-ствупцего фильтровального оборудования для интенсивного обезвоживания угольных флотокоицентратов.

В соответствии с поставленной, цель» сформулированы следующие задачи:

создать математическую модель процессов вакуумного, гипврба-рического и вакууы- алектроошотического обезвоживания угольных флотокоицентратов на основе'экономического критерия;

оптимизировать режим работы дисковых вакуум- фильтров и гипербар- фильтров;

разработать методику расчета некоторых конструктивных параметров новых дисковых вакууы- фильтров и гипербар- фильтров;

установить закономерности, описывающие процесс вакууц-электроосыотического обезволивают осадков.

Meтолы исследовании» Лабораторные исследования по моделированию процессов вакуумного, гппербаричоского ж ваккум- элоктроосиоти-ческого обезвозиванвя угольных флотоконцентратов были выполнены соответственно на лабораторной вакуум- фильтровальной установке, лабораторной установке для фильтрования под давлением и вакуум- электро-оскотической установке. Црн обработке данных лабораторных исследований били использованы методы математической статистики, а при реше-

5.

нии задач по оптимизации режимных и конструктивних параметров дисковых вакуум- фильтров- численные методы оптимизации функций одной и нескольких переменных. Обработка экспериментальных данных выполнялась с использованием ЗШ.

Й5У.^&3_-222^:

предложена методика выбора схемы расчета некоторых конструктивных параметров дисковых вакуум- фильтров;

разработана математическая модель процессов обезвоживания угольных флотоконцентратов, позволяющая на основе экономического критерия оптимизировать некоторые режимные и конструктивные параметры дисковых вакуум- фильтров и гипербар- фильтров, а также выбрать тип и количество дисковых вакуум- фильтров для проектируемых УОФ;

выведены уравнения, описывающие процесс вакуум- электроосмо-тнческого обезвоживания осадков;

на основе анализа экспериментальных данных были уточнены основные расчетные уравнения, описывающие процесс вакуум- электроосмотического обезвоживания осадков;

обосновано применение гумата натрия в качестве реагента для интенсификации вакуум- электроосмотического обезвоживания угольных флотоконцентратов;

>- разработана методика определения некоторых конструктивных параметров дисковых вакуум- фильтров на основе экономического критерия.

Практическая значимость работы. В соответствии с предложенной методикой определены значения поверхности фильтрования, а также углов зон фильтрования и просушки нового тшіоразмерного ряда дисковых

вакуум- фильтров. Полученные значения использованы при разработке

технического задания на типоразмерный ряд дисковых вакуум- фильтров, утвержденного в 1993 г. головной организацией по химическому машиностроению (АО "ШМВ1ЇЇЛАШ"). Также разработшш исходные требования

6.

на опытный образец устройства для вакуум- электроосмотического обезвоживания осадков (по А.С.1762994) и исходние требования на опытный образец фильтра непрерывного действия под давлением ФЦДІ50. Основные положения, вынесенные на защиту.

1. Математическая модель процессов вакуумного, гипербарического и вакуум- алектроосмотического обезвоживания угольных флотокон-центратов на основе экономического критерия (с учетом затрат на фильтрационное обезвоживание, термическую сушку и ущерба от загрязнения окрулсаэдей среды выбросами сушильных установок) для решения прикладных задач.

2. Определение оптимального режима работы дисковых вакуум-Фильтров и гипербар- фильтров при обезвоживании флотоконцентратов.

3. Методика выбора типа и количества дисковых вакуум- фильтров : или гипербар- фильтров для флотофильтровалышх отделвішй проектируе- ; mux УМ.

4. Уравнения, описывающие процесс вакуум- электроосмотического _; обезвоживания отфильтрованных осадков.

5. Методика определения оптимальных значении конструктивных параметров новых фильтроп по экономическому критерии.

Апробация работы... Основные результаты работы докладывлись на отраслевой научно- технической конференция молодых ученых и специалистов- углеобогатителен (ИОТТ, 1990 г.) к на ХХІУ годичной сессии Ученого совета ИОТТ (1994 г.).

Публикации Основные результаты работы изложены в 3 печатных трудах и одном авторском свидетельстве.

Сту_кТ2^^_обгем_работы_х Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованных источников и" приложений. Работа имеет общий объем 173 страшиш ыашшописного текста, в том числе 26 рисунков, 12 таблиц, списка использованных источников из 45 наименований.