ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 622.79
DOI: 10.18503/1995-2732-2022-20-4-26-36
Аннотация
Настоящий обзор выполнен с целью выявления достоинств и недостатков применяемого фильтровального оборудования и поиска направлений интенсификации процесса обезвоживания угольных концентратов при увеличении в них доли тонких частиц для получения чистого фильтрата, пригодного для направления в линию оборотного водоснабжения фабрик. В работе рассмотрены процессы и оборудование ведущих российских и зарубежных производителей, применяемые в настоящее время на обогатительных фабриках для обезвоживания угольных флотационных концентратов. Отмечено, что наибольшее распространение получили дисковые вакуум-фильтры и гипербар-фильтры. Последние характеризуются высокой удельной производительностью и их применение целесообразно для обезвоживания сравнительно труднофильтруемых суспензий. В то же время камерные и ленточные фильтр-прессы применяются сравнительно редко. Осадительно-фильтрующие центрифуги эксплуатируют на некоторых обогатительных фабриках для обезвоживания смесей флотационного и мелкого гравитационного концентратов. Для рассмотренных процессов приведены значения влажности осадка, содержания твёрдой фазы в фильтрате, а для процессов обезвоживания фильтрованием – также удельной производительности по твёрдой фазе. Показаны достоинства и недостатки приведенного оборудования. Приведены методы интенсификации процессов фильтрационного обезвоживания. Показано, что применение флокулянтов на дисковых вакуум-фильтрах обеспечивает повышение скорости разделения суспензий и снижение содержания твердой фазы в фильтрате. Для исключения из технологического цикла термической сушки возможно применение гипербар-фильтров, оборудованных системой подачи перегретого водяного пара. Показано, что важным условием повышения эффективности обезвоживания флотационного концентрата является предварительное разрушение пены. Одним из пер-спективных способов представляется подача на пену под давлением раствора флокулянта в виде струй. Отмечено, что до настоящего времени в целом не решена проблема получения при обезвоживании флотационного концентрата чистого фильтрата, пригодного для направления в линию оборотного водоснабжения фабрик. Это обусловливает усложнение технологической схемы и снижение выхода товарной продукции.
Ключевые слова
угольный флотационный концентрат, обезвоживание, дисковые вакуум-фильтры, гипербар-фильтры, фильтр-прессы, осадительно-фильтрующие центрифуги, флокуляция, разрушение пены
Для цитирования
Лавриненко А.А., Гольберг Г.Ю., Хамзина Т.А. Состояние процессов обезвоживания угольных флотацион-ных концентратов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2022. Т. 20. №4. С. 26-36. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2022-20-4-26-36
1. Антипенко Л.А. Новые подходы к проектированию современных углеобогатительных фабрик // Уголь. 2020, № 7. С. 82-87.
2. Техника и технология обогащения углей. Справочное пособие / под ред. В.А. Чантурия, А.Р. Молявко. М.: Наука, 1995. 620 с.
3. Novak V. The analysis of process flowsheets and selection of equipment for coal fines dewatering // Proc. XVIII International Coal Preparation Congress, 28 June-01 July 2016 Saint-Petersburg, Russia. – Saint-Petersburg: Springer International Publishing AG, ed. by V. Litvinenko, 2016. P. 689-694.
4. Антипенко Л.А., Кравченко А.Е. Современное со-стояние и перспективы развития водно-шламовых систем углеобогатительных фабрик // Горный ин-формационно-аналитический бюллетень. 2017, № 4. С. 156-165.
5. Bickert G. Solid-liquid separation technologies for coal: The Coal Handbook: Towards Cleaner Produc-tion: Volume 1: Coal Production. Ed. by Dave Os-borne. Philadelphia: Woodhead Publishing, 2013. P. 422-445.
6. Separation. Maximum dewatering of fine coal particles. STARDISC vacuum disc filter [Электронный ресурс]: Сайт Andritz AG. URL: https://www.andritz.com/ resource/blob/269416/9b751599022b7dd4f41b0120f7 bc196f/se-pas-stardisc-for-coal-en-data.pdf (Дата обращения: 31.08.2022).
7. FLSmidth E-Disc [Электронный ресурс]: Сайт FLS-midth. Режим доступа: https://www.flsmidth.com/-/media/brochures/brochures-products/filtration/ flsmidth-e-disc-brochure.pdf (Дата обращения: 31.08.2022).
8. Каталог оборудования «Прогресс» [Электронный ресурс]: Сайт Прогресс-Урал Инжиниринг. URL: http://progressural.com/files/Katalog_ProgressUralInzhiniring.pdf (Дата обращения: 31.08.2022).
9. Вакуум-фильтры типа ДОО [Электронный ре-сурс]: Сайт ОАО УК «Рудгормаш». URL: https://www.rudgormash.ru/?mcat=1357 (Дата об-ращения: 31.08.2022).
10. Дисковые вакуум-фильтры [Электронный ресурс]: Сайт ООО «Гидротренд». URL: https://hydrotrend.ru/ vakuum-filters/disk-vakuum-filters/ (Дата обращения: 31.08.2022).
11. Антипенко Л.А. Технологические регламенты обо-гатительных фабрик Кузнецкого бассейна. Проко-пьевск: Прокопьевское полиграфическое производственное объединение, 2007. 463 с.
12. Оценка предельной влажности угольного концен-трата в промышленных обезвоживающих аппара-тах / Шиляев М.И., Горбунков А.И., Богомолов А.Р., Хромова Е.М., Темникова Е.Ю. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2017, № 3. С. 163-174.
13. Фильтрование технологических пульп / Белоглазов И.Н., Голубев В.О., Тихонов О.Н., Кука Ю., Яскеляйнен Эд. М.: Руда и металлы, 2003. 320 с.
14. Ken Sutherland, George Chase. Filters and Filtration Handbook. 5th edition. Amsterdam: Elsevier, 2008. 522 P.
15. Ceramic Vacuum Disc Filter for Coal Mining [Элек-тронный ресурс]: Сайт Zhengzhou Uniwin Filtering Equipment Co., ltd. URL: https://www.press-filter.com/product-detail/ceramic-vacuum-disc-filter/ (Дата обращения: 31.08.2022).
16. Разработка способа регенерации керамических элементов вакуум-фильтров на участке фильтрации медного концентрата сушильного цеха Медного завода / Ефимов А.А., Большакова О.В., Глибовец М.В., Мидюков Д.О. // Цветные металлы. 2022. № 2. С. 64-70. DOI: 10.17580/tsm.2022.02.08.
17. Raberger R., Dmitriewa T., Frohnwieser E., Krammer G. New control head design for hyperbaric disk filter gives better performance and longer life-time // Proc. XVIII International Coal Preparation Congress, 28 June-01 July 2016 Saint-Petersburg, Russia. Saint-Petersburg: Springer International Publishing AG, ed. by V. Litvinenko, 2016. P. 765-770.
18. Parekh B.K., Hogg R., Fonseca A. Evaluation of hy-perbaric filtration for fine coal dewatering. Final report DOE Grant № DE-FG22-92PC92520. Pittsburg: U.S. Department of Energy Pittsburgh Energy Technology Center, 1996. 162 p.
19. Сазыкин Г.П. Новое поколение углеобогатитель-ных фабрик Кузбасса // Энергетическая безопас-ность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности: тр. междунар. науч.-практ. конф. Кемерово: ННЦ ГП – ИГД им. А.А. Скочинского, ИУУ СО РАН, КузГТУ, ЗАО КВК «Экспо-Сибирь», 2005. С. 63-68.
20. Милованова Е. Перемены к лучшему // Глобус. 2021. № 2 (66). С. 104-106.
21. Белокопытов П.И. Сушка горячей поверхностью – альтернатива термическим воздушным сушкам // Уголь. 2019. № 8. С. 108-109.
22. Фильтр-прессы горизонтальные [Электронный ресурс]: Сайт компании JINGJIN. URL: https://jingjin.su/ (Дата обращения: 31.08.2022).
23. Andritz sidebar and overhead filter presses [Электронный ресурс]: Сайт Andritz AG. URL: https://www.andritz.com/products-en/group/separation/ filter-presses/filter-press-side-bar-overhead (Дата обращения: 31.08.2022).
24. EIMCO® Colossal™ automatic filter press (AFP) [Электронный ресурс]: Сайт FLSmidth. URL: https://www.flsmidth.com/-/media/brochures/ brochures-products/filtration/pressure-filters/ colossalfilterpress_ brochure_email.pdf (Дата обращения: 31.08.2022).
25. FPS filter [Электронный ресурс]: Сайт Metso Ou-totec. URL: https://www.mogroup.com/portfolio/fp-s-filter-press/ (Дата обращения: 31.08.2022).
26. Дадаева Е. Концентрат качества и технологий // Глобус. 2019. № 3 (57). С. 36-42.
27. ООО «Эльгауголь». Эльгинский угольный ком-плекс. Сезонная обогатительная установка. Рекон-струкция в связи с переводом на круглогодичный режим работы. Проектная документация 46-2020/П-Д [Электронный ресурс] / ООО «Сиб-геопроект». URL: http://www.neruadmin.ru/upload/ iblock/e5b/e5b521b4e2c567b3ef3a6b8a3b10da6d.pdf (Дата обращения: 31.08.2022).
28. Установка камерных фильтр-прессов на обогати-тельных фабриках – это следование высочайшим экологическим стандартам [Электронный ресурс] / ТопПром Холдинг. URL: https://top-prom.ru/press-center/news/ustanovka_kamernyh_filtrpressov_na_obogatitelnyh_fabrikah_eto_sledovanie_vysochajshim_ekologicheskim_standartam_holding_topprom/ (Дата обращения: 31.08.2022).
29. Hand P.E. Dewatering and drying of fine coal to a saleable product: COALTECH 2020. 100 p.
30. Засядько А.В., Панфилов Ф.А., Гольберг Г.Ю. Опыт эксплуатации ленточных фильтр-прессов на операции обезвоживания концентратов и промпродуктов флотации коксующихся углей ОФ «Нерюнгринская» // Кокс и химия. 2000. № 9. С. 9-11.
31. Zasyadko A.V., Kostromitin A.V., Osadchiy S.A., Lobanov F.I., Panfilov P.F., Golberg G.Yu. Dewatering of Flotation Concentrates and Middlings on Belt Press Filters // Proc. XV International Coal Preparation Congress and Exhibition. Beijing: China University of Mining and Technology Press. 2006. V. 2. P. 545-548.
32. Industrial processes redefined with ANDRITZ decanter centrifuges A [Электронный ресурс]: Сайт Andritz AG. URL: https://www.andritz.com/products-en/group/ separation/decanter-centrifuges/decanter-centrifuges-a. (Дата обращения: 31.08.2022). 33. Decanter Screenbowl Centrifuge [Электронный ресурс]: Сайт FLSmidth. URL: https://www.flsmidth.com/ en-gb/products/centrifugation-and-classification/decanter-screenbowl-centrifuge (Дата обращения: 31.08.2022).
34. Mohanty M.K. Screen Bowl Centrifuge Dewatering Process: A Parameteric Study // Physical Separation in Science and Engineering. 2007, Article ID 70376. 9 p.
35. Осадительно-фильтрующие центрифуги [Электронный ресурс]: Сайт Коралайна Инжиниринг. URL: http://coralina.ru/catalog/index.php?SECTION_ID=54& ELEMENT_ID=937. (Дата обращения: 31.08.2022).
36. Байченко А.А., Кардашов А.В. Действие компози-ций высокомолекулярных флокулянтов при обез-воживании флотационного угольного концентрата // Вестник КузГТУ. 2005. № 3. С. 66-69.
37. Yuping Fan, Xianshu Dong, Hui Li. Dewatering effect of fine coal slurry and filter cake structure based on particle characteristics // Vacuum. 2015. V. 114. P. 50-57.
38. Лавриненко А.А., Гольберг Г.Ю. Гидродинамиче-ский режим течения минеральных суспензий, обеспечивающий сохранность флокуляционных структур // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2019. № 3. С. 106-112.
39. Hahn J., Bott R., Langeloh T. HiBar Steam Pressure Filtration of Coal Ultrafines – New Developments and Results // Proc. XVIII International Coal Preparation Congress, 28 June-01, July 2016, Saint-Petersburg, Russia. Saint-Petersburg: Springer International Pub-lishing AG, ed. by V. Litvinenko, 2016. P. 141-146.
40. Singh B.P. The influence of surface phenomena on the dewatering of fine clean coal // Filtration & Separation. 1997. V. 34, № 2. P. 159-163.
41. Nkolele A. Investigations into the reduction of moisture in fine coal by plant tests with surfactants // The Journal of The South African Institute of Mining and Metallurgy. 2004, V. 104. P. 171-176.
42. Nguyen A.V. Flotation. In: Encyclopedia of Separation Science. Academic Press, 2000. P. 1-27.
43. Клейн М.С., Вахонина Т.Е. Технология обогащения углей: учебное пособие. Кемерово: КузГТУ, 2011. 128 с.
44. Тихомиров В.К. Пены. Теория и практика их полу-чения и разрушения. 2-е изд., перераб. М.: Химия, 1983. 264 с.
45. Krasteva M., Tzotzorkov L., Nikolov D., Grigorova I., Nishkov I. Reagent – enhanced destruction of flotation froths // Proc. of 24th International Mineral Processing Congress, September, Beijing, China, 2008, pp. 2116-2122.
46. Yeşilyurt Z., Hassas B.V., Karakaş F., Boylu F. Ul-trafine coal flotation and dewatering: Selecting the surfactants of proper hydrophilic–lipophilic balance (HLB) // International Journal of Coal Preparation and Utilization. 2020. V. 40, № 8. P. 564-580.