Принципы проектирования углеобогатительных фабрик

 

Сгустители с осадкоуплотнителем (рис. 2) предназначены главным образом для улавливания отходов флотации, осветления воды и сгущения осадков с высокой степенью уплотнения.

Корпус сгустителя представляет собой сварную металлическую конструкцию. В верхней части сгустителя расположены сливные желоба. Внутри корпуса сгустителя с периферическим расположением загрузочного устройства имеется коническая вставка с радиальными делителями потока.

Загрузочное устройство сгустителя аналогично устройству многоканальной флокуляции. Разница заключается в том, что секционный желоб соединен с промежуточной камерой, под которой размещена вертикальная камера (воздухоотделитель), соединенная с камерой гашения потока и ввода сфлокулированной пульпы в сгуститель.

Разгрузочное устройство представляет собой конический клапан с контргрузом,

Исходная пульпа поступает в горизонтальный желоб и далее в устройство многоканальной флокуляции, где смешивается с флокулянтом, Затем поток поступает в вертикальную камеру — воздухоотделитель, из которого направляется в камеру гашения скорости, после чего распределяется в объеме сгустителя.

В сгустителе с центральным загрузочным устройством это осуществляется через специальные загрузочные окна диаметром 50 мм, а в сгустителе с периферическим загрузочным устройством - через окна, образованные радиальными делителями потока, установленными под конической вставкой по всему периметру корпуса сгустителя. Осветленная вода переливается через сливную кромку в сливные желоба, а сфлокулированные частицы под действием сил тяжести оседают в конической части сгустителя, где происходит уплотнение осадка.

 

 

Рис. 2. Сгуститель с осадкоуплотнителем:

а – с центральной загрузкой; б – с периферической загрузкой;

1 – система дозирования флокулянта; 2 – желоб-сместитель;

3 – промежуточные камеры; 4 –  воздухоотделитель;

5 – сливной желоб; 6 – цилиндрическая часть;

7- распределительная камера; 8 –  осадкоуплотнитель;

9 – разгрузчик.

 

Сгущенный осадок выгружается разгрузочным устройством.

При работе сгустителя в установившемся режиме образуются три рабочие зоны: осветленной воды, интенсивного осаждения и уплотнения осадка. Первые две зоны — в цилиндрической части сгустителя, третья зона — в конической части (осадкоуплотнителе).

Сгуститель с осадкоуплотнителем работает по принципу вертикального отстойника. Здесь направления скорости осаждения флокул под действием силы тяжести и движения осветленной воды к сливным желобам вертикальны и направлены в противоположные стороны. Для выпадения в осадок сфло-кулпрованных частиц из потока необходимо, чтобы скорость их осаждения была больше скорости движения воды.

Полученные осадки в сгустителях подобного типа, в отличие от сильноразжиженных отходов флотации, обладают в какой-то мере механическими свойствами - прочностью, упругостью, эластичностью.

Сгуститель с осадкоуплотнителем в сравнении с радиальными сгустителями имеет более высокую удельную производительность и более высокую степень сгущения.

Более высокая производительность объясняется значительно большой высотой цилиндрической части, чем это имеет место в радиальных сгустителях, а высокая степень сгущения осадка – наличием осадкоуплотнителя, то есть конической части.

 

Секционные отстойники (наружные) (рис. 3) на всех фабриках предназначены для улавливания, обезвоживания угольного шлама и осветления воды. В последние годы на фабриках все угольные шламы подвергаются флотации, а секционные отстойники используются главным образом для отходов флотации.

Заполнение секций осуществляется поочередно (сплошная и пунктирная линии на рис. 3). При работе отстойника по первому варианту заполнение секции № 1 осадком происходит в течение 4—5 дней. Секция № 2 заполняется при этом на 30— 40%, а последующие — и того меньше.

 

 

Рис.3. Секционный наружный отстойник

 

В слив отстойника из секции № 7 идет чистая вода. После заполнения секции № 1 осадком она отключается, а пульпа подается в предварительно очищенную секцию № 4, в которую предварительно перекачаны илы из секций № 7 и 8. Осевший в секции № 2 шлам грейферным краном перегружается в секцию № 1.

Это способствует лучшему отжиму и обезвоживанию подготовленного к выгрузке осадка. После этого шлам из секции № 1 выгружается на дренажную площадку, а в нее перекачиваются илы из секций № 5 и 6 и схема работы отстойника по первому варианту вновь подготовлена к работе. Подача питания в секцию № 1 после заполнения секции № 4 предотвращает попадание илов в осветленную воду. Они остаются под осевшим зернистым материалом. Осветленная вода из секций № 7 или 6 возвращается в оборотный цикл фабрики или направляется в илонакопитель.

Такая технология работы секционного отстойника позволяет получать осадок отходов флотации влажностью 35—45 % или осадок шлама влажностью до 35 %. С дренажной площадки осадок грузится в транспортные средства (железнодорожные вагоны или автомобили).

Выемка уплотненного осадка из секций и его погрузка в транспортные средства осуществляются козловым или мостовым грейферным краном.

Нормальная работа секционного отстойника обеспечивается при производительности 0,1—0,2 м3/(м2ч). При большей производительности слив, как правило, загрязнен и он не может быть использован в оборотном цикле фабрики. В этом случае его направляют в илонакопитель.

 

Шламовый бассейн (рис. 4) – это разновидность секционный отстойников, отличительными особенностями которых является наличие устройства непрерывной разгрузки осадка.

 

Рис. 4. Шламовый бассейн:

1 – желоб питания; 2 – самоходная тележка;

3 – сливной желоб; 4 – скребок;

5 – секция; 6 – сборщик сгущенного  шлама;

7 – центробежный насос шламовый;

8 – центробежный насос осветленной  воды;

9 – сборник осветленной воды.

 

Шламовые бассейна предназначены для сбора случайных переливов различных сборников, смывов перекрытий обогатительной фабрики лент конвейеров, просыпей и т.п. Также, в отдельных случаях, применяются для осветления фугатов и фильтратов.

На обогатительной фабрике шламовые бассейны устанавливаются в двухсекционном и четырехсекционном исполнении. Секции изготавливаются из железобетона.

Длина секций 25,5; 31,5 и 37,5 метров. Для удаления осадка все секции бассейна оборудованы специальными устройствами для выгрузки шлама в приемник.

При непрерывной эксплуатации одной какой-либо секции или параллельно обоих содержание твердого в сливе слишком велико, и их эксплуатация при таком же режиме малоэффективна. Поэтому данной работой принимается периодический режим работы секций. При периодическом режиме работы секций содержание твердого в сливе  несколько уменьшается. В этом случае в работке находится одна секция, а в другой отстаивается шлам, при этом вода осветляется.

 

Илонакопители (рис. 5) – предназначены для приема сбросовых вод отходов флотации и высокозольных илов. Они получили повсеместное применение на углеобогатительных фабриках и являются пока основным сооружением для осветления воды отходов флотации, илистых шламов  и складирования твердого.

Поступающие в илонакопитель воды осветляются и возвращаются на фабрику  для использования, а твердые частицы осаждаются на дно накопителя и уплотняются.

Размещаются илонакопители по возможности ближе к фабрике. Объем илонакопителей должен обеспечивать прием сбрасываемых с фабрики отходов флотации, илов минимум в течение 10 лет. Во многих проектах фабрик предусматривается строительство илонакопителей больших объемов (на 20—25 лет работы фабрики). Их строительство осуществляется в разные сроки, то есть по мере заполнения твердым осадком первого хранилища, либо производится наращивание плотины, либо сооружаются дополнительные емкости.

 

 

Рис. 5. Схема сооружения илонакопителя:

1 – обогатительная фабрика; 2 – насосная станция;

3 – пульповод; 4 – пруд-отстойник;

5 – плотина; 6- водосборный колодец;

7 – донный водоспуск; 8 – пруд  осветленной воды;

9 – плотина; 10 – насосная станция  осветленной воды;

11 – пруд-аккумулятор осветленной  воды; 12 – обводной канал;

13 – трубопровод осветленной  воды.

 

В состав илонакопителя входят системы гидротранспорта загрязненных и осветленных вод, сооружения для приема и отвода атмосферных вод, ограждающие плотины, дамбы, водосборные сооружения (рис. 5).

По принципу действия илонакопитель относится к горизонтальным отстойникам. Благодаря большим площадям осветления (20—40 га) пульпа отходов флотации и илистых шламов хорошо осветляется без применения флокулянтов, а осадок складируется в емкости илонакопителя.

Для аккумулирования осветленной воды и более глубокого ее осветления служит вторичный отстойник (пруд осветленной воды), вблизи которого располагается насосная станция для подачи осветленной воды на фабрику.

В процессе эксплуатации попадание в илонакопитель атмосферных вод нежелательно. Поэтому там, где это необходимо, устраивают пруды-аккумуляторы атмосферных вод и отводные каналы для отвода атмосферных вод за пределы илонакопителя.

В зависимости от рельефа местности строятся илонакопители следующих типов:

- котлованные, располагаемые в замкнутых котлованах выработанном пространстве угольных разрезов;

- равнинные, располагаемые на равнинах с возведением дамб обвалования со всех сторон;

- косогорные, располагаемые па склонах водоразделов. Ог-аждаются с трех сторон дамбами, а с четвертой стороны - самим косогором;

- пойменные, устраиваемые в поймах рек;

- овражные, располагаемые в оврагах, перегораживаемых плотинами из грунта;

- овражно-равнинные, устраиваемые на равнинной местности, пересеченной оврагами. Овраги перегораживаются плотинами, равнинные участки огораживаются дамбами.

Несмотря на то, что овражные и овражно-равнинные илонакопители имеют большую водосборную способность и требуют большинстве случаев сооружения соответствующих водоотводных устройств они получили наибольшее распространение как наиболее универсальные, требующие наименьшего отвода пахотных земель и небольшую протяженность плотин, то есть меньше затраты на их сооружение.

Выбор места для сооружения илонакопителя ограничивается шже требованиями безопасной эксплуатации и охраны окружающей природной среды.

Площадка, на которой размещается илонакопитель, должна ыть ниже уровня площадок близлежащих, жилищных поселков промышленных предприятий, чтобы предотвратить их затопление в случае аварии. Расположение илонакопителя должно исключать возможность переноса пыли с высохших пляжей на илищные поселки и промышленные предприятия.

Не допускается размещение плонакопитслей на оползающих склонах, частках, где возможно прохождение селевых потоков. При азмещении илонакопителей на лёссовых просадочных или набу-зющих грунтах предварительно готовят основание для обеспечения устойчивости плотин. Если основание илонакопителя представлено грунтами с повышенной водопроницаемостью, применятся противофильтрационные экраны для предотвращения ильтрадии загрязненной воды из илонакопителя и возможного згрязнения поверхностных или подземных вод.

Тело плотины сооружается обычно из местных грунтов, которые уплотняются при отсыпке.

Под влиянием напора вода из илонакопителя фильтруется через тело плотины из верхнего рельефа к нижнему. Линия верхнего уровня фильтрующейся воды (депрессионная кривая) должна быть по возможности ниже. При высоком уровне депрессионной кривой и большой скорости фильтрации воды через ело плотины возникает опасность ее размыва со стороны низового откоса.

 

С учетом особенностей технологического процесса в качестве резервной емкости предлагается сооружение шламового  бассейна на территории промплощадки углеобогатительной фабрики (см. приложение 2), как наиболее простого в устройстве и строительстве из всех вышеперечисленных.

Для расчета объема резервной емкости для воды необходимо учитывать все основные баки, участвующие в технологическом процессе углеобогащения.

К циркуляционным емкостям на фабрике относятся емкости, приведенные в таблице 2.

 

Таблица 2 – Циркуляционные емкости обогатительной фабрики

Наименование емкости	Вместимость, м3
Бак крупных шламов	100
Бак питания флотации	100
Бак для промывки фильтр-пресса	30
Бак флотоконцентрата	50
Бак оборотной воды	120
Радиальный сгуститель	1200