автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.08, диссертация на тему:Исследование закономерностей и интенсификация процесса обезвоживания пульп марганцевых и железорудных концентратов

РТй ид

российская академия наук • институт проблем комплексного освоешя нвдр

Па правах рукописи

ПУХНАТЫЙ Алексей Евгеньевич

исследование закономерностей и интеношкащя процесса сбе2вошвашя пулш марганцевых и железорудных концентратов

Специальность ОБ. 15.08 "Обогащение полезных ископаемых"

автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

/.осква - 1993

Работа ашолпела с Н^зю-нсследозательексм и проектной иисги-• туте ко обогас;с-.'яы и ьгяомэрзшп РУД чертвс металлов Мсхслобрчепнег.

'доктор техничешапс коук, профессор Красной Г. Д,'

доктор тодячесгл:: «аук, профессор Шлш;орош;о С.

кандидат технически:-: наук Якушкип В.П.

Северный горно-обогатительный комбинат

Екщчта состоится - 7 - Ц0М 1993 г.

г /г . '

в / ** —-Чдс. на заседании специализированного совета.Д 003.20. ОН

при Институте проблем комплексного освоения недр Российской академии над к / йПКОН РАН / по адресу: Ш020, Москва Е-20, Краковский тупи к, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИПКОН РАН. Автореферат разослан "_ " _._1993 г.

51ау щш!! ру коз од; I у ел ь:

Шисч'&ышз сяиспегп

Ведущее предприятие:

Ученый секретарь специализированного сонета, кандидат технических наук

Шрадер Э.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Горно-обогатительное производство является одним из наиболее энергоемких в народном хозяйстве. Ежегодно на горно-обогатительньтс комбинатах обезвоживается до 100 млн.т гонких желез орудных концентратов.

Ухудшение качества сырой руды при росте требовании металлургического передела к качеству концентрата приводит к увеличению тоннпн помола руды, уменьшению крупности концентрата и соответственно к увеличению энергетических затрат на операцию фильтрования, занимавшую в обогащении второе место по энергоемкости после измельчения.

Вовлечение в промышленную переработку окисленных железных руд и марганцевчх шламов поставило перед обогатит едл:,!:-г проблему обезвоживания полученных концентратов. Влажность обазьс::;еннсго не. дичковых вакуум-фильтрах осадка в отдельных случаях значительно превышала величину, требуемую последующ-ш переделом. Реальными промышленными методами снижения влажности осадков являются сушка перегретым паром или термическая сушка. В условиях возросшего дефицита на электроэнергию и энергоносители разработка интенсивного метода, обез-вовдвания, позволяющего получать осадок с требуемой влажностью при минимальных энергетических затратах является актуальной задачей. Цель работы. На основании исследований закономерностей пронеси: обезвоживания трганиевых и железорудных л'кишгратов, ■р1эи«а»хъш-ческих характеристик твердой фазы, азученлд ни,до» (форк) связи о лаги в осадках обосновать и разработать интенсивную технологию и аппараты для обезвоживания концентратов из окисленных железных руд и марганцевых шламов, позволяющие получать осадок с требуемой влажностью при оптимальной производительности оборудования и минимальных энергетических затратах. Методы и сследованп й. В работе использованы:

- метод термограмм сушки и изобар десорбции;

- тестированные методы определения грануломегряческого, химического и минерального составов, внешней удельной поверхности, максимальной молекулярной влагоемкости (ШВ) и др.;

- методы измерения расхода воздуха чашевым анемометром

и по перепаду давленая на сужающей диафрагме д><{фцреншалышм ь-анч-метром;

- натурные обследования современного производства;

- обобщение научных публикаций;

- лабораторные, полупромышленные и промышленные эксперименги;

- математический анализ результатов исследований. Научная новизна работы. Впервые проведены исследования по определению и произведена классификация видов связанной влаги в осадках концентратов железных и марганцевых руд методом термограмм сушки. Определена предельная степень обезвоживания осадков различными механическими методами. Обоснованы энергетический подход к проблеме обезвоживания и формулы для расчета энергетических затрат. Предложен показатель - удельный расход энергии на обезвоживание, который позволяет увязать между собой совокупность физико-химических свойств твердой фазы обезвоживаемой суспензии, технологические показатели обезвоживающего оборудования и энергетические затраты на обезвоживание и определить оптимальный с энергетической точки зрения метод обезвоживания и соответствующее оборудование. Практическая ценность. Основные положения работы использованы в проекте строительства опережающей секши обогащения из марганцевых шламов текущей добычи БОФ, при проектировании отделений фильтрования СевГОКа и КГСКЭРа, при разработке заявки и технического задания на камерный фильтр-пресс £КВ-400 для обезвоживания железорудных концентратов. Внедрение фильтр-прессов взамен дисковых вакуум-фильтров ■ на опытно-промышленной секши №11 КГСКОРа позволит получить экономический эффект 172,6 тыс.руб. (в ценах 1984 г.).

Результаты работы могут быть использованы для прогнозирования производительности фильтровального оборудования и влажности осадка-при фильтровании- различными методами материалов, подобных исследуемым.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы представлялись на конкурсе НЛР и ОКР молодых ученых и специалистов института Механобрчермет, Кривбасса. Кривой Рог, 1985 г.; на Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы обезвоживания, складирования и утилизации хвостов горно-обогатительных комбинатов. Кривой Рог, сентябрь 1990 г.; на Всесоюзной научно-технической конференции "Пути развития науки и техники при подготовке руд черных металлов к металлургическому переделу". Кривой Рог, 1991 г.; на семинаре "Совершенствование технологии фильтрования железорудных концентратов". Кривой Рог, 1991 г.; на Ученом совете института Механобрчермет Кривой Рог, 1992 г.; на научном семинаре лабораторий обогащения полезных ископаемых ИПКСН РАН. Москва, 1992 г.

Публикации. Результаты диссертации изложены в 9 печатных работах, получено авторское свидетельство на изобретение.

А

Объем диссертации. Диссертационная работа Изложена на 147 страницах машинописного текста, иллюстрирована 28 рисунками и сопровождается 13 таблицами. Работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из III наименований и приложений на 4 страницах.

СОДЕКШМЕ РАБОТЫ

СО СТО ЯМЕ 3 СП РОСА СБЕЭВОШВАШЯ ТОНКИХ МАРГАНЦЬВЬК И лМЕЗО-РУДНЬК КОНЦЕНГРАТСВ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Уменьшение крупности магнетитовых концентратов iвнешняя удельная поверхность более Ü20 м^/кг) и получение концентратов из окисленных железных руд и марганцевых шламсв поставило перед обогатителями проблему их обезвоживания. Влажность отфильтрованного на рисковых вакуум-фильтрах осадка в отдельных случаях не удовлетворяла требованиям последующего передела. Существующие промышленные методы снижения влажности концентратов - подача перегретого пара н зону сушки ультра или термическая сушка отфильтрованного осадка -требуют значительных энергетических затрат. В других случаях процесс вакуумного фильтрования практически отсутствовал. Возникла необходимость определения границ применимости метода вакуумного фильтрования, нахождения конечной влажности при обезвоживании механическими методами, выбора минимального по энергозатратам способа обезвоживания.

Анализ литературы показал, что найти границы механических методов обезвоживания возможно теоретически, если определить ьиды связи влаги в осадках и выполнить ее классификацию по П.А. Ребиндеру, основанную на величине энергии связи влаги с твердой фазой и "скелетом" осадка. Для марганцевых и железорудных концентратов такая классификация отсутствует.

Существуют разрозненные сведения о результатах обезвоживания концентратов руд черньгх металлов методами пресс-фильтрования и центрифугирования. Методы расчета энергетических затрат на данные процессы носят косвенный характер и не могут использоваться для сравнения энергетических затрат при фильтровании различными способами. По А.К. Захарову энергетические затраты на обезвоживание равны сумме работ на образование поверхности раздела "вода-воядух" в осадке л увеличение его капиллярного потенциала при центрифугировании, которое не моделирует реальные процессы вакуум- и пресс-фильтрования. Т. ?альк и К.Валпн проводили расчет энсрречмч"С«:«х затрат в фазе сушки осадка. При огсм не у«итчп«лась затраты н 'азах фильтрования и вытеснения.

Для достижения поставленной цели исследования необходимо решить следующие основные задачи:

1. Изучить виды (формы) влаги в осадках концентратоа, произвести их классификацию для определения границ механических способов обезвоживания.

2. На основании исследования по обезвоживанию различными способами выявить закономерности, необходимые для расчета энергетических затрат на обезвоживание механическими методами.

3. На основании анализа видов (форм) связанной влаги, физико-химических свойств твердой фазы осадков, расчета энергетических затрат на обезвоживание определить минимальный по энергозатратам способ обезвоживания и выбрать соответствующее оборудование при получении осадка с требуемой влажностью.

ФСН/.Ы (БУШ ВЛАГИ В ССАДШ- КОНЦЕНТРАТОВ И РЕЗУЛЬТАТЫ

ОБЕЗВОЖИВАНИЯ

Определение видов связанной влаги б осадках методом термограмм сушки состоит и следующем. Строится графическая зависимость разности температур образца и нагревателя от времени, т.е. термограмма.

3 сингулярных точках (точки изменения хода кривой) рассчитывается влажность образна.

Сравнением полуденной термограммы с термограммой капиллярно-пористого тела, можно определить види связанной влаги б осадке и . произвести ее классификацию (табл.1).

Классификация форм связь влаги позволила установить границы механических методов-обезвоживания: предельную степень сгущения, т.е. максимальное значение массовой доли твердого в пульпе, получаемой в результате гравитационного сгущения, и предельную степень обезвоживания осадков при фильтровании механическими методами, т.е. минимальную массовую долю влаги отфильтрованного осадка. Например, при массовой доле влаги 68,9% (илг. массовой доле твердого 31,1%) в марганцевом концентрате химического обогащения содержится осмотически связанная влага, макрокапилляров, мнкрокапклляров и адсорб-ционно связанная влага. При массовой доле твердого 31,15» пульпа марганцевого концентрата химического обогащения представляет собой структурированную суспензию, влага в зтой пульпе связана со струк- ■ турой осадка.

Методами гравитационного сгущения можно получить пульпу с максимальным значением твердого 31,152. Дальнейшее повышение массовой

• " • Таблица I

Классикикашя форм связи влаги в осадках, максимальная молекулярная влагаеыосгь (ММВ)

Поли- . Мономолекулярной адсорбши С по изобарам десорбции )

Концентрат ____ кассовая доля влаги, %___

Виды ^окормы) влага ;по термограммам сушки.!

исмотл- Йакрока- Микро- Поли- Моно-

ческая, пилляров капил- молекулярной

макро- стыкового ляров адсорбции

капилля- состоя-

ров ка- ний

натного

состояния

арг аниовчи: ллмлчес кого

-г^ гашения 68,9-04,0 64,0-29,4 ■глгтаиионного

г.бс?ащенияГ0'К5,0-22,3 22,2-11,6

.¿ГН.1ГНОГР

29,4-3,1 3,1-0,77 0,77-0 11,6-1,0 1,0-0,42 0,42-0

2,5-0,95 0,95-0 30,1

0,8-0,5

0,5-0 12,4

21,8-12.0

40,2-22,2 22,224,9-12,6

гуд

_лх*ОВ ЬсФ Хла*лов Уак-

С.! '.!Г>В СКИХ трудов ^лачсв бал-гл Свинаревс-!'ОГ О

'>•.«. сленных ^л?5т5инонное

обогащение 12,2-10,2 10,2-Магнлгнсо -

обогащение 24,0-20,6 20,6-"агнетлтовмй:

ЖГСГТТШ^ 22,5-20,1 20,1-НГГСК. РОФ-2 15,8-14.4 14,4-СенГСЙ, РО'М. 1ё,4-1ё.6 15 6-ЦГСК 18,/-1С,5 16,3-

12,0-0,8 0,8-0,18 0,18-0

24,4 24^4-2'9 2,9-1,2 1,2-0

18,4 18,4-1,63 1,63-0,6 0,6-0

12,6-1,29 1,29-0,46 0,46-0

■7,5 7,£-0,2 0,2-0,05 0,05-0

■10,3 10,3-0,43 0,43-0,15 0,15-0

8,С 8,6-0,21 0,21-0,12 0,12-0

•7,3 7,3-0,17 0,17-0.045 0,045-0

■7 1 7 1-0 2 0 2-0,049 0 049-0

6,9 6,9-0.13 0 13-6,032 0 032-0

0,7-0,23 0,23-0 12,6 2;3-05 1|35-0. 25,2

1,4-0,8 1,0-0,6

0,8-0 20,3 0,6-0 13,5

0,17-0,09 0,09-0 7,5

0,2-0,18 0,18-0 11,1

0,2-0.12 0,12-0 10,5 0,15-0,05 0,05-0 9,3 0 18-0 055 0 055-0 9^2 0,13-0,038 0,038-0 7,8

доли твердого возмогло путем приложения' к пульпе усилий, превосходных силы гравитации. Механическими методами фильтрования (вакуум-, пресс-фильтрования, центрифугирование) из осадков возможно удаление осмотической влаги, а также макрокапиллярной вплоть до влаги микрокапилляров. При массовой доле влаги 29,4% в осадке присутствует иода микрокапилляров_и адсорбшонно связанная. Удаление этих форм влаги ВОЗМО8НО методами термической сушки. Кассовая доля влаги 29,4^ является предельной степенью механического обезвоживания осадка.

Выполненные исследования по фильтрованию концентратов различными методами (вакуум-, пресс-фильтрование, центрифугирование) показали, что предельная степень механического обезвоживания осадков достигается не всегда, а зависит к'ак от способа фильтрования, так и от крупности (внешней удельной поверхности) твердой фазы обезвоживаемого осадка, его минерального состава (количества глинистых частиц), свойств фильтруемой суспензии (табл.2).

Методами вакуумного фильтрования кз марганцевых концентратов удаляется осмотически связанная влага, влага крупных макрокапилляров и 10-4ОЙ влаги стыкового состояния; в железорудных концентратах - влага канатного состояния и 60-70$ влаги, стыкового состояния. Исключение представляют.марганцевый и железорудный концентраты флотационного обогащения, из которых методом' вакуум-фоьтрования удаляется только избыточная (не связанная) влага. Это объясняется тем, что присутствующие в концентратах реагенты, используемые при флотации, позышают энергию связи воды с твердой фазой, а развиваемые вакуумом усилия недостаточны для отрыва воды, иммобилизованной структурой осадка (т.е. осмотически связанной).

Пресс-фильтрованием из марганцевых концентратов удаляется„осмотически связанная-влага, влага канатного состояния и до 70-80Й влаги-стыкового состояния (для карбонатного - до-100$). Из железорудных концентратов удаляется влага осмотическая, канатного состояния и до 100$ влаги .стыкового состояния. Исключение составляют флотационные концентраты, из которых удаляется до 5<Ж влаги стыкового состояния.

Центрифугированием из-марганцевых концентратов магнитного обогащения окисных шламов удаляется 80-90% влаги стыкового состояния, что объясняется наличием в последних большого количества глинистых частиц (монтмориллонита). Из других исследованных концентратов удаляются все (формы! виды влаги вплоть до влаги микрокапилляров.

Физико-химические характеристики концентратов и результаты обезвоживания

Таблица 2

понпентрат

Массовая доля,

классов, мкм

-45 -20

глины

Внешняя удельная поверхность, м2/кг

Кассовая доля влаги осадков, %

вакуум- пресс- пенгри-фильтрбвштие ^гиро-вание

Удельная производительность, кг/1мг. ч)

вакуум- пресс-

фйльтровання

Марганцевый:

лимического

обогащения 100,0 81,2 0 599,15 40,0 32,5 30,0 30 40

'Тлсташонного

обогащения ГОФ 95,36 4,18 7 5 • ><- 191,3 25,1 15,0 11,7 120 100

'■'агнитного

обогащения:

карбонатных руд 50,35 • ■ 25,1 4,6 167,6 14,0 12,0 12,0 ПО 200

31гамов БОФ 59,0 32,9 27,8 188,7 43,5 30'5 26,0 60 35

¡Бламов Макси-

к.-рских прудов 85,0 54,3 ■ 14,8 439,0 28,0 23,5 21,5 П5 100

'■¡'ломов бал"и 36,0

Сйпнарезского 24,9 13,-5 126,2 24,0 20,0 16,5 100 130

сленных

железных .суд:

•дотационного

обогащения Ж ,68 3,65 0 148,9 12,0 9,0 7,6 150 150

!.агнитного .

обогащения 93,32 о', Ск 0 303,3 14,0 12,0 10,0 150 150

агнотитовый:

:н!'С':;1 1 ¿<»-2 94,23 12,71 0,2 205,8 12,5 0,8 8,5 350 140

Н!'Г(У, РОФ-2 "3,92 0,4 А Т 156,7 9,1 '1 о ' г*-1 7 Р »— 420 200

СеэГ(*\. РСФ-1 35,31 тг. г» 0,1 142,3 • 11,0 '\2 7,0 500 2 ОС

0! Г 1,61 II 0,1 127,4 10,0 5,5 400 240

С точки зрения минимальной влажности в осадке очевидно преимущество метода центрифугирования. Однако для исследуемых материалов, содержащие в основном частицы размером менее 0,1 мм отсутствуют непрерывно действующе фильтрующие центрифуги. Поэтому реально для (фильтрования концентратов могут применяться вакуумные фильтры и фильтр-прессы.-

Изучение адсорбированной влаги методом изобар десорбции и термограмм сушки показали сходимость результатов исследований, что свидетельствует о высокой достоверности полученных результатов (см. табл.1).

Максимальная молекулярная влагоемкость ('.",'В) концентратов на 1-2% превишает влажность осадков, содержащих влагу микрокапплляров и адсорбированную (см.табл.I), т.е. предельную степень обезвоживания осадков механическими методами. Метод ММВ можно использовать для экспрессного определения предельной степени-механического обезвоживания осадков.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЗАТРАТЫ НА ОБЕЗВОЖИВАНИЕ

Проведенный анализ физической сущности процессов гравитационного сгущения (сгустители, дешламаторы), вакуумного фильтрования и пресс-фильтрования позволил вывести формулы расчета энергетических затрат и соответственно удельного расхода анергии на обезвоживание.

Удельный расход энергии на сгущение

о* «^Ъ-ЬЛ+ (*&)/(& д*) ;

Удельный расход энергии'в фазах фильтрования, вытеснения и .сушки процесса вакуумного фильтрования;

Удельный расход энергии в фазах фильтрования, вытеснения и сушки процесса пресс-фильтрования:

0«р - [аРЛЬ-РЦК]/^ ,

<Эп = (лРпЬоЧо)/,

Удельный расход энергии на процессы вакуум-, и пресс-фильтрование составляет: <Л= + а6 , G0= 0ф + 0и. + ©а •

Удельный расход энергии на сгущение состоит из двух слагаемы/.. Первое слагаемое учитывает конструктивные особенности сгустителя и для данного аппарата является постоянной величиной. Второе слагаемое представляет собой функцию, зависящую от потребляемой мсншчспи электродвигателя J/„. и удельной нагрузки . Удельная нагрузка является усредненным количественным показателем процесса сгущении, учитывающим совокупность физико-химических и реологических свойоть сгущаемой пульпы, величины отношения Ж:Т (по массе) в сгупромой пульпе и сгущенном продукте, способа обработки пульпы перед сгу-щеш ем.

В знаменателях формул определения удельного расхода аннигии в фазах фильтрования, вытеснения и сушки находится удельна» нроил-водительность фильтра. Удельная производительность обратно пропорционально связана с удельным сопротивлением осадка, учитывающим совокупность физико-химических свойств твердой фазы, параметры процесса фильтрования: массовую долю твердого в питании фильтра, величину перепада давления, продолжительность фильтрования и др-. Чем выше удельное сопротивление осадка, тем ниже удельная производительность фильтра и выше удельный расход энергии на фильтрование.

Показатель - удельный расход энергии на обезвоживание - nc;*ii. ляег увязать энергетические затраты на обезвоживание с зовскунно«"г. характеристик и параметров, определяют^« процесс обезвоживания, сравнить энергетические затраты на процессы вакуум,- и пресс-фильтрования, выбрать минимальный по энергозатратам способ обезвожиьи-ни я.

Расчет удельного расхода энергии на сгущение, вакуум,- и прксс фильтрование концентрата ЦГОКа показал:

1. Удельный расход энергии на сгущение концентрата составляет 0,0.-6 кВт. ч/т, т.е. около 2tb% обиих затрат энергии на ибеавск,¡наше (сгущение и фильтрование).

2. Удельный расход энергии гд вакуум,- и пресс-фильтрование практически одинаков и составляет соотвественно 2,05 и '¿,l£f> кВт.ч/т. Блакность осадка фильтр-пресса на 2,5Я> шже, чем вакуум-фильтра.

Зто объясняется более высоким удельным расходом энергии я вытеснения при использовании сжатого воздуха.

3. В фазе сушки затрачивается более 9bt общих за?pur &«•*{« ли

на процесс фильтрования с использованием вакуума и сжатого воздуха.

Выполнен расчет фактического удельного расхода энергии на . пресс-, и вакуум-фильтрование, составивший соответственно 2,126 кВт. ч/т и 2,7 кВт. ч/т. Разница 0,643 кВт. ч/т фактического и расчетного при вакуумном фильтровании объясняется реально существуюирми прососами воздуха в вакуумную сеть.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИ ОПТИМАЛЬНОГО СПОСОБА

СБЕЗЗОШВАШЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

^Процесс сгущения марганцевых концентратов химического и флотационного обогащения, карбонатных руд и железорудных продуктов достаточно изучен и не вызывает затруднений. Сгущение марганцевых концентратов из шламов практически не исследовано. Изучение процесса сгущения проводились на основании опытов по осаждению в стеклянных цилиндрах, удельные нагрузки рассчитывались по методу Дорра. Установление, что вели одна удельной нагрузки в основном зависит от дисперсности сгущаемого концентрата, а конечная массовая доля твердого в сгущенной пульпе - от содержания глинистых частиц. Полученные значения удельных нагрузок и конечной плотности сгущенной пульпы подтверждены результатами полупромышленных испытаний.

Согласно требований окомкования, массовая доля влаги марганцевого концентрата из шламов БОФ должна находиться на уровне 31-32%. Методом вакуумного фильтрования.получается осадок с массовой долей влаги 43,5%, а пресс-фильтрованием - 30,5% (см.табл.2), Реализация метода вакуумного фильтрования и последующая термическая сушка позволяют получить аналогичный результат. Удельный расход энергии на обезвоживание в этом случае в 35 раз больше, чем при пресс-фильтровании.

На основании проведенных исследований разработана технологическая схема обезвоживания концентрата из шламов БОФ, включающая ■двухстадиальное сгущение в радиальных сгустителях и фильтрование на фильтр-прессах.-Удельная нагрузка в I стадии составляет 0,4- • 0,5 мэ/(м^.ч) при расходе ПАА 10 г/м3, во второй стадии - 0,3 м3/ /'( м*\ ч). Массовая доля твердого в песках I стадаи 10%, во П - 28%, массовая доля влаги отфильтрованного концентрата - 30,5%.

Требуемая-массовая, доля влаги магнитно-флоташ'онного концентрата из окисленных железных руд составляет 10,0-10,5%. Пресс-фильтрованием получается осадок с .массовой долей влаги 10,(Ж (см.табл.2) Аналогичный результат получается при вакуумном фильтровании с под-

сушкой осадка перегретый паром, однако удельный расход энергии на _ обезвоживание в этом случае в 15 раз выше, чем при пресс-фильтро-йзн:«1. Очевидно преимущество мотор» прьсс-фильтрсвання.

Перченные окст-ер-л ментальные кривые зависимое?» {}, с? величии" Т/0, (оис-1) свлдетельствуют о прямо?, связи стих параметров.

аюч

,лу м1 Г

500

ииу

200

Л!..

■ /; _ г* 1 I

2 /1 1 VI1 1 1 II 1 1 1 > 1

] а/ »л 1 / /2

1 и

/ /

1 1 . .1 I ..

РлсЛ. Завн си мост ь £)«(

фюгоконпектратд окЛ саленных железных руд при давл:>!лл &:льгчо заш.ч: I,>-0

3,4-0,6 ЫПа

0,11 0,8

,2 г/с^ ю"? с/(м*/м

.3/.А

льлл п гс"1-!:;:: >алдлго лл-лл-л наблздллгел чедндадготъч'-о оглп'^е-г, ггл:.".о!'!.. чге л»ллалл о наотуляг'-.не:.: лакл^'л ^гллллу ':лл1л ллглллллл,-. - сслл^'.уги; лнечлел' сслдлл. ":лл;ал еллллл-сп. лллеллаелел улллленл ?:.;:

Уразненле плопеллел определить епт.:мальцу» тол и;; ну с садка а, сссг-вотс.-зснко, глубляу лллт фильтр-пресса.

На основании результатов полупромышленных асследоагняй по просс-ф:льгр',пл!Г!'!о флотационного концентрата окисленных железных руд лллулелл лехл;:;;!-'" д.хнг'.ые дл.? лрлектлропо.нлл фильтр- луесеа: подача питания - верхняя, высота фпльгрезал^льл;. плит •• I,7 л:, глубина плит - <¿0 мм и др. Исходные данные использованы при разработке заявки и технического задания на пгачП автоматизированный камер-пп" .'.{льтр-пр^сс 'л'л—лплдлллнлчлняч* для ^бгззэт'гания «."ле-" Г,ГУ ,л>1*л: •'■-ллл1ч:р-г:'!'" л л?лл: гл лателлаллл.

у^м^пдоаг, 1л.о попотйние платности осадга ».ел еэ орудных ;сон-

. - Луо;; 'Л л лул">л "'' Л Л Л Л Л< Л ' Г ел ;Л ■ С СЛ л

вод^-окольпевых вакуум-насосов. Причина состоит в повышении температуры воды. Определено оптимальное соотношение вдела вакуум-насосов и вакуум-фильтров, которое использовано в проектах фильтровальных отделений СевГОКа и-КГОКОРа.

вывода

1. Методами термограмм сушки и изобар десорбции определена влажность осадков концентратов при наличии, в них адсорбированной влаги. Установлена сходимость результатов обоих методов. Показано, что метод изобар десорбции позволяет определить только адсорбированную влагу, а метод термограмм сушки - широкий спектр от свободной до адсорбционной влаги.

2. Определены виды связанной влаги в осадках концентратов руд черных металлов методом термограмм сушки и дана их классификация. Это позволило определить предельную степень обезвоживания различными методами. Установлено:

При сгущении в отстойниках и сгустителях удаляется свободная вода вплоть до осмотически связанной, когда осадок-представляет собой структурированную суспензию.

Методом вакуум-фильтрования из осадка удаляется осмотически связанная влага, частично - влага микрокапилляров канатного и стыкового состояния. Исключение составляют флотоконцентраты, из которых удаляется только свободная, не связанная со скелетом осадка влага.

Пресс-фильтрованием количество удаляемой влаги стыкового.состояния увеличивается иногда до 100$, т.е. до влаги микрокапилляров.

Центрифугированием достигается минимальная влажность при обезвоживании механическими методами: из осадка удаляются все виды связанной влаги вплоть до влаги микрокапилляров.

•3. Обоснованы энергетический подход к проблеме обезвоживания и формулы для расчета энергетических затрат на обезвоживание. Предложенный показатель - удельный расход энергии на обезвоживание -позволил увязать между собой совокупность физико-химических свойств твердой фазы обезвоживаемой суспензии, технологические показатели обезвоживающего оборудования и энергетические затраты на обезвожи- ; вание, что сделало возможным определение оптимального с энергетической точки зрения метода обезвоживания и выбор соответствующего оборудования.

4. Установлено, что больше 95% энергетических затрат при фильт-

ровании с помощью вакуума и сжатого воздуха приходятся на <*азу сушки осадка.

5. Показано, что при получении концентрата требуемой влажности обезвоживание* пресс-'|ильтроеанием требует мсньках энергетических затрат по сравнению с вакуум-фильтрованием а последов^?. тер'-ичсс-гоV1 сушкоП 'ляп ъакуум-^ильгрованием с подаче,'! перегретого ,;>.р.\.

С. Полученные дынные но фльгроааьйз, определясь злдоз о-ы-заннс.Т влаги, н&учеи.ш -4«з-дко-хикаческах свойств проб концентратов руд верных металлов позволяют прохпозировать пролзколлгелыюстъ уичь-. реального оборудования и влажность осадка при фкльтроьаыи под: б'аг-; триале» раз л:; чнкмл :/етодам;:.

7. На основании выполненных исследоаашй разработана саг.-¿а

\'ррг,р"ч<:>вгтп кониентоата из шламов-Вогддновской обо-«■¿кГ Л гелию* Ох»»Ч. пЛмэшмйкЬатм ЬНоДрСП- - ПР"""""

тельства опережающей секции обогащения шламов текущей добычи на

8. По результатам исследований разработана заявка и техническое задание на камерный ф!льтр-пресс, предназначенный для обезвоживания железорудных-концентратов. Внедрение их взамен дисковых на епктно-промьиленной секши )Г= II КГОКОРа позволит исключить применение реагентов и перегретого пара, что даст годовой экономический чффру-п 172,6 тыс.руб. (в цзнах 1984 г.).

<- елозь--'- ^.озультатч сгублл п р^Сзгал:

Голыззрг С. , ' \лназм'л ¡'-.I7.. ""'з.-зозлуз-о-о з-р.з :■:•■

-згклтнозс об'Г'хг^-нлк лз оз-л сл о; з г з: зелезлсокяирпх■;з '.'лз.-л:.:ооо-К'-тс м'отсрг.г-:/г-н::л // £:зл. ззу гехн. лг,з. "ззр'?зл '-члзузгл/;". -Гсх:.-:г 24.-С. 2 '-29.

2. рухиатый Д.):.. , Гольдберг .0. С. Сгупспне и ф'.логгойчн.*.'; концентратов м1гн;1тного обогапен:.л кз карганас-В!-?: алакон.- Сб. СсоСси-ности обогащения тонковкропленных руд черных металлов.- м.: Недра, Г'зз,- С.62-:'б.

2, Гзнтзрзнко /..А.« '.".ухпчть.Й б.з. Гзльрб-'рг' .X С. , Гл-рз-: П.з. Одажение влажности осадков тонких железорудных концентратов ии-и-дом пресс-фильтрования.- Сб. Пути повышения качества концентратов пуд ырпннх металлов.- М. : Недра, 1983.- С.61-85.

4. букнзгн" .1.1',., !'рз,е!<ез Г.,".,, Гснтарзнко .'.Л. Льдллз евлан влаги осадков л р~зулзтз7^ з^'-ззо'-оизззля. - бб. бу:з: ло^зоз-кч.ч ллчо:стл г.рсг.осс^.ч гГ". гч.:, л;;:л полза!!"': Ч.:

ротапринт ИПКОН АН СССР, 1987.- C.I06-II5.

5. ПухматыЯ А.Е., Гольдберг Ю.С. Интенсификация процесса фильтрования флотационного концентрата из окисленных железных руд.- Сб. Пути повышения эффективности процессов обогащения полезных ископаемых.- Ы.: ротапринт ИПКОН АН СССР, 1937.- С. 115-120..

6. Пухнагый А'.Е., Гольдберг Ю.С. Энергетический подход к проблеме обезвоживания.- М.: 1990.- 21с.- Деп. в ЦН'ЛБ 4M СССР 10.08.90,-№ 5567.

7. Устройство для удаления фильтрата из вакуум-фильтра: A.c. 1174059 СССР, В 01 Д 29/42, 33/38 - А.А.Гонтаренко, Ю.С.Гольдберг, Б.В.Гияук, А.Е.Пухнатый, Е.Й.Редько, Ю.Д.Серебраков (СССР).- 4с. :ил.

8. Пухнаты'й А. Е., Гольдберг Ю.С., Гонтаренко A.A., Писарев A.M. Перспективные направления фильтрования хвостов обогащения магнети-товых руд // Проблемы обезвоживания, складирования и утилизами

• хвостов горно-обогатительных комбинатов: Тез.докл. Всесоюзн.науч.-техн.конф.- Кривой Рог, 1990.- С. 15.

9. Пухнатый А.Е., .Гольдберг Ю.С., Гонтаренко A.A. Перспективные направления обезвоживания трудно^ льтруемых материалов // Пути развития науки и техники при подготовке руд черных металлов к металлургическому переделу: Тез.докл. Всесоюзн.науч.-техн.конф.- Кривой Рог, 1991.- С.26.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

% - время фильтрования, с;

- отношение объема фильтрата к площади фильтрования, мэ/м^', у, - динамическая вязкость воды, 1,01 Л0~э Па.с;

Хо - отношение объема осадка к объему фильтрата: %л- удельное объемное сопротивление осадка, м~ ;

сопротивление фильтровальной перегородки, м"*; ^ - ускорение свободного падения, 9,81 м/с^;

К - высота сгустителя, постели, пульпы, осадка, м; 5 - площадь сгущения, м^;

дР,Д^,дРц, - перепад давлений: рабочий, в фазах фильтрования

и вытеснения, Па; К - коэффициент, 3,0.10' Дк/{кВг. ч);

ВиВ». ~ Давление на входе, выходе из осадка, за фильтрующей перегородкой, Па; С0 - коэффициент (1,93 Л О5) , Дх/кг; £}.0 - удельная производительность фильтра, кг/(м^.ч); а^ - удельная нагрузка на сгуститель, т/(м*\ч); п0 - число циклов за I ч;

- плотность воздуха, кг/м3; ^

а6 - удельный расход воздуха, м3/(м*".мин); ^й^йаД, - удельный расход энергии на сгущение, на процесс вакуум-фильтрования, и фазах фильтрования, вытеснения, сушки, Дх/кг; бо.вр,©п,<Эв " удельный расход энергии на пресс-фильтрование, в (фазах фильтрования, вытеснения, сушки, Дк/кг;

- продолжительность сушки, мин.

- продолжительность фильтрования, I ч;

^ - потребляемая мощность электродвигателя, кВт.