РАЗДЕЛ 2
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ БУРОУГОЛЬНЫХ ШЛАМОВЫХ ПУЛЬП БРИКЕТНЫХ
ФАБРИК
2.1. Оборотное водоснабжение – одно из направлений перехода к безотходной
технологии
Совершенствование технологии – один из важнейших факторов уменьшения
поступлений загрязнений в окружающую среду. В идеале должно быть достигнуто
производство без отходов, тем более, что сами отходы могут стать полезным
сырьем для других отраслей народного хозяйства. Поэтому технология переработки
бурых углей предусматривает решение следующих аспектов этой проблемы:
комплексное использование бурого угля, перевод брикетных фабрик на безотходную
технологию.
Комплексное использование полезных ископаемых – одно из важнейших направлений
развития современной горнодобывающей промышленности. Задача комплексного
использования минерального сырья становится все более сложной. Для ее решения
необходимо применять наиболее эффективные технологические процессы. Уровень
комплексного использования сырья может служить показателем технического
развития отрасли.
Разработка и внедрение оборотного водоснабжения брикетной фабрики сокращает
сброс сточных вод и потребление свежей воды. Полный водооборот обеспечивает
переход фабрик на бессточную технологию производства, что предотвращает
загрязнение окружающей среды.
Важное значение для защиты окружающей среды имеет рациональное размещение
промышленных предприятий из черты крупных городов с учетом розы ветров и
топографии местности, установление санитарных зон вокруг предприятий и очистка
стоков промышленных предприятий от вредных примесей [10, 44].
Современные брикетные обогатительные фабрики потребляют значительные объемы
воды, которые колеблются от 3 до 8 м3/т перерабатываемого полезного ископаемого
[68, 70]. Увеличение водопотребления фабрик приводит к росту объема
сбрасываемых вод. С целью снижения объема сбрасываемых вод на фабриках
переходят на оборотное водоснабжение. В настоящее время вследствие усиления мер
к охране окружающей среды к воде, сбрасываемой в водоемы, предъявляют все более
жесткие меры, то есть все актуальнее становится проблема очистки сточных вод
брикетных фабрик.
2.2. Установление особенностей полидисперсной фазы буроугольного шлама
Известно, коагуляция суспензий происходит при добавке коагулянтов, механических
воздействиях, а также при повышении температуры. Считают, что нагрев
способствует сближению частиц и их слипанию, но с другой стороны. интенсивное
броуновское движение разрушает образовавшиеся флокулы.
Явление термокоагуляции (при нагревании до температуры 48 – 50 оC без
добавления кислоты) можно объяснить понижением рН буроугольной суспензии,
происходящем в результате растворения гуминовых кислот, содержащихся в
буроугольном шламе.
Скорость осаждения твердой фазы при термокоагуляции и температуре 48 – 50 оC
составляет около 0,333 мм/с [48, 60]. При более высоких температурах образуются
более крупные хлопья, но скорость осаждения возрастает незначительно.
Отсюда следует, что достичь эффективного сгущения и улавливания буроугольного
шлама не представляется возможным. При этом необходимы затраты энергии на
нагрев пульпы.
Отбор проб буроугольного шлама произведен на Байдаковской и Димитровской
брикетных фабриках до его гидротранспортирования в карьер-отстойник, то есть
шлам не был подвергнут истиранию при транспортировании [22, 23, 24, 25].
Плотность насыпной массы свежедобытых углей Днепровского бассейна зольностью
20 % составляет 0,7–0,75 г/см3. Колебания зольности и влажности буроугольного
шлама приведены в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Колебания зольности и влажности буроугольного шлама
Ad, %
13–17
17–20
20–25
25–30
30–35
35–40
Wr, %
58–56
56–55
55–53
53–52
52–50
50–48
В статических условиях наблюдается разделение буроугольного шлама на всплывшую
и потонувшую фракции уже через 1,5 с. По истечении 4 мин уже четкао видна
граница разделения на 2 фракции (рис. 2.1).
а)
б)
в)
г)
Рис. 2.1. Образцы разделения буроугольного шлама на всплывшую и потонувшую
фракции:
а) – по истечении 1,5 сек;
б) – по истечении 4 мин;
в) – всплывшая фракция;
г) – всплывшая фракция.
Проба порционно при концентрации твердой фазы до 30 кг/м3 перемешивалась в
воде, длительное время отстаивалась с разделением на всплывшую (находящуюся на
поверхности) и потонувшую фракции. Всплывшая фракция удалялась с поверхности
пульпы и определялась ее влажность. Высушенные всплывшая и потонувшая фракции
подвергались ситовому анализу. Гранулометрический состав фракций и исходной
пробы приведен в табл. 2.2.
Таблица 2.2
Гранулометрический состав буроугольного шлама
Класс крупности,
мм
Всплывшая фракция, %
Потонувшая фракция, %
Исходнаяпроба, %
gк исх
Wr
gк исх
+2
11,16
5,24
26,1
16,75
8,88
14,12
1-2
9,30
4,37
37,3
26,12
13,85
18,22
0,63-1
17,34
8,14
38,2
17,13
9,08
17,22
0,4-0,63
17,94
8,42
47,5
12,69
6,74
15,16
0,315-0,4
13,73
6,45
48,0
8,01
4,25
10,70
0,2-0,315
9,30
4,37
49,4
6,50
3,45
7,82
0,1-0,2
9,88
4,64
50,7
6,33
3,36
8,00
0,063-0,1
8,85
4,16
58,0
5,62
2,98
7,14
-0,063
2,50
1,17
64,2
0,85
0,45
1,62
Итого
100,0
46,96
43,88
100,0
53,04
100,0
Суммарная характеристика крупности буроугольного шлама изображена на рис. 2.2.
Фракционный анализ всплывшей фракции (табл. 2.3) буроугольного шлама проводили
по следующей методике. Пробу фракции помещали в воду при t=100 оC,
перемешивали, охлаждали, декантировали воду, с которой удалялись и битумные
компоненты. Затем пробу высушивали при комнатной температуре и фракционировали
в растворе хлористого натрия с содержанием соли 1,5; 2,8;