ФЛОТАЦИОННЫЙ СПОСОБ ОБРАБОТКИ УГОЛЬНОГО ШЛАМА С ПРИМЕНЕНИЕМ СОЛЕСОДЕРЖАЩЕЙ ОТРАБОТАННОЙ ВОДЫ
FLOTATION METHOD FOR PROCESSING COAL SLUDGE APPLYING SALINE WASTE WATER

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу флотации угольного шлама, в частности к флотационному способу обработки угольного шлама с применением солесодержащей отработанной воды, который можно применять в области очистки солесодержащей отработанной воды и флотации угля, а также удаления золы.
Уровень техники
Китай является страной с крупномасштабной добычей и потреблением угля. По мере увеличения доли механизированной добычи угля и быстрого развития сепарации угля в тяжелой среде, угольный шлам в Китае характеризуется такими свойствами, как хороший гранулометрический состав, высокое содержание золы и высокое содержание прорастаний, и все более актуальным становится преодоление трудностей при сепарации угольного шлама. Сепарация угольного шлама в основном связана с проблемами, включающими низкий выход продукта и низкую эксплуатационную гибкость сепарации, и на большинстве угольных сепарационных установках приходится обеспечивать выход угольного шлама в ущерб качеству продукта. В последние годы, когда ситуация с добычей угля становится все более тяжелой, требования к крупномасштабной и тонкой сепарации постоянно повышаются. Степень совершенства процесса сепарации угольного шлама оказывает непосредственное влияние на качество и выход обогащенных угольных продуктов и на баланс промывочной воды во всем процессе промывки и сепарации во всей установке для сепарации угля. Поэтому флотационная сепарация угольных шламов стала одной из важных проблем, которые должны быть решены на предприятиях отрасли.
Учитывая данную ситуацию, исследователи в стране и за рубежом выполнили много исследований, например, по предварительной обработке перед сепарацией угольного шлама, включая ультразвуковую, измельчающую и электромагнитную микроволновую обработку и т.д.; и по разработке эффективных флотационных агентов, которые улучшают процесс флотационной сепарации за счет замены традиционного дизельного масла новыми флотационными агентами и применения поверхностно-активных веществ. Однако эти способы не решили проблемы высокого расхода агентов и высокой стоимости процесса флотационной сепарации угольного шлама, и в процессе флотационной сепарации угольного шлама все еще существуют технические трудности.
Сущность изобретения
Техническая проблема: задачей настоящего изобретения является обеспечение флотационного способа обработки угольного шлама с применением солесодержащей отработанной воды, который состоит из простых этапов, обеспечивает хороший эффект применения, в ходе которого можно эффективно очищать солесодержащую отработанную воду из углехимических установок, который снижает расход агентов во флотационном процессе и в ходе которого угольный шлам обрабатывают солесодержащей отработанной водой экологически безвредным способом.
Техническое решение: для решения указанной выше задачи флотационный способ обработки угольного шлама с применением солесодержащей отработанной воды, предусмотренный настоящим изобретением, включает следующие этапы:
подачу флотируемого угольного шлама в устройство предварительной обработки рудной пульпы из нижней части устройства предварительной обработки рудной пульпы по трубопроводу b и подачу агента собирателя и агента пенообразователя в устройство предварительной обработки рудной пульпы по трубопроводу с для образования смешанной рудной пульпы;
подачу солесодержащей отработанной воды, сбрасываемой углехимическим предприятием углехимической промышленности, в перемешивающий резервуар и ее перемешивание до однородного состояния с концентрацией рассола 30000 мг/л; подачу с помощью циркуляционного насоса рассольной воды в качестве разбавляющей воды в устройство предварительной обработки рудной пульпы по трубопроводу а, так что концентрация соли в смешанной жидкости в устройстве предварительной обработки рудной пульпы увеличивается по мере непрерывной подачи солесодержащей отработанной воды углехимической промышленности в устройство предварительной обработки рудной пульпы, таким образом, расход агентов в процессе флотации может быть эффективно снижен благодаря повышенной концентрации соли, когда ионы неорганических солей и остаточные органические вещества в солесодержащей отработанной воде углехимической промышленности адсорбируются на поверхности флотируемого угольного шлама;
приведение смешанной рудной пульпы в устройстве предварительной обработки рудной пульпы в движение по замкнутому контуру путем придания вращения лопастному колесу в устройстве предварительной обработки рудной пульпы, и завершение предварительной минерализации с участием агента собирателя и агента пенообразователя, подачу предварительно минерализованной смешанной рудной пульпы при помощи пульпонасоса по трубопроводу d во флотационный аппарат грубой сепарации для операции грубой сепарации; выгрузку хвостов е непосредственно во флотационный аппарат грубой сепарации в виде продуктов грубой сепарации хвостов угля через отверстие для хвостов на дне флотационного аппарата после операции грубой сепарации смешанной рудной пульпы, и подачу избыточной жидкости, отделенной флотационным аппаратом грубой сепарации, по трубопроводу ƒ в центробежный водоотделитель с фильтрацией осаждением для операции обезвоживания;
подачу фильтрата, полученного в операции обезвоживания избыточной жидкости, при помощи пульпонасоса по трубопроводу g в перемешивающий резервуар, выгрузку остатка h на фильтре, полученного в операции фильтрации в виде более грубого продукта обогащения, при этом добавляя агент собиратель и агент пенообразователь в количестве 10% от потребляемых в операции грубой сепарации агентов, через трубопровод в перемешивающий резервуар; после полной минерализации фильтрата в перемешивающем резервуаре, подачу полностью минерализованного фильтрата i при помощи пульпонасоса по трубопроводу во флотационную колонну тонкой сепарации для тонкой сепарации, так что продукт флотационного концентрата в полностью минерализованном фильтрате всплывает вверх, перетекает через сливную перегородку в верхней части флотационной колонны тонкой сепарации и вытекает из флотационной колонны тонкой сепарации по трубопроводу k, в то время как хвосты флотации в полностью минерализованном фильтрате оседают во флотационной колонне тонкой сепарации и их выгружают через нижнее сливное отверстие по трубопроводу j;
оценку зольности хвостов тонкой сепарации, вытекающих по трубопроводу j, при помощи анализатора зольности; возврат хвостов о тонкой сепарации по трубопроводу b подачи угольного шлама в устройство предварительной обработки рудной пульпы для повторной сепарации, если зольность хвостов тонкой сепарации составляет более 20%; в противном случае выгрузку этих хвостов р непосредственно в виде хвостовых продуктов тонкой сепарации, если зольность хвостов тонкой сепарации составляет менее 20%;
подачу флотационного концентрата, выгруженного из трубопровода k в фильтр-прессе для обезвоживания, при этом рассольная вода n образуется фильтратом, полученным в процессе обезвоживания, поскольку концентрация соли в фильтрате уменьшается в результате адсорбции части ионов солей металлов в фильтрате на поверхности минерала; транспортировку рассольной воды n в качестве подпиточной воды для операции тонкой сепарации непосредственно в перемешивающий резервуар флотационной колонны; выгрузку отфильтрованных материалов m, образованных в процессе обезвоживания в фильтр-прессе, в виде готового обогащенного продукта, из нижней части фильтр-пресса;
повторение вышеуказанного способа до тех пор, пока весь процесс флотации не будет завершен.
Рассольную воду n также транспортируют по трубопроводу непосредственно на установку очистки промышленной отработанной воды для вторичной очистки, а соли с примесями, полученные на установке очистки отработанной воды путем конденсации и испарения, применяют в качестве добавочных солей для грубой сепарации и тонкой сепарации в зависимости от того, соответствуют ли концентрации подаваемой рассольной воды соответствующим критериям.
Концентрацию рассольной воды в смешанной рудной пульпе в условиях перемешивания в операции грубой сепарации поддерживают на уровне 11700 мг/л - 35100 мг/л, и, в соответствии с фактическими требованиями при операции грубой сепарации, должны быть добавлены приемлемые соли для обеспечения стабильной концентрации рассольной воды в операции грубой сепарации; концентрацию рассольной воды смешанной рудной пульпы в операции тонкой сепарации поддерживают на уровне 1170 мг/л - 3510 мг/л.
После того, как фильтрат, образованный в результате операции обезвоживания, подают при помощи пульпонасоса по трубопроводу g в перемешивающий резервуар, в перемешивающий резервуар необходимо добавить некоторые соли в соответствии с фактическими потребностями производства для регулирования концентрации рассольной воды, в то время как агент собиратель и агент пенообразователь в количестве 10% от потребляемых в операции грубой сепарации агентов добавляют в перемешивающий резервуар для обеспечения стабильной концентрации рассольной воды, требуемой для операции тонкой сепарации, причем агентом собирателем является дизельное масло, а агентом пенообразователем является вторичный октиловый спирт.
2
4
2
4
Компонентами солей являются NaCl, NaSO, CaCl и CaSO.
Когда смешанная рудная пульпа проходит сепарацию во флотационном аппарате грубой сепарации, ионы солей металлов активно растворяются во флотационном растворе во флотационном аппарате грубой сепарации после того, как смешанная рудная пульпа минерализована устройством предварительной обработки рудной пульпы; при открытии воздушного клапана флотационного аппарата грубой сепарации ионы солей металлов сжимают двойные электронные слои пены, снижают скорость дренирования жидкой фазы между пенами, предотвращают слияние одной пены с другой и тем самым увеличивают скорость образования пены во флотационном баке флотационного аппарата грубой сепарации и стабилизируют толщину слоя флотационной пены; после стабилизации слоя пены открывают скребковый клапан для выполнения операции сепарации.
После полной минерализации фильтрата в перемешивающем резервуаре, фильтрат поступает во флотационную колонну тонкой сепарации для операции тонкой сепарации; частицы пустой породы, содержащиеся между каналами пены, вымывают промывочной водой  в верхней части флотационной колонны тонкой сепарации, и, наконец, частицы пустой породы выгружают непосредственно вместе с хвостами флотации; флотационный концентрат всплывает вверх, перетекает через сливную перегородку в верхней части флотационной колонны тонкой сепарации и вытекает из флотационной колонны по трубопроводу k, в то время как хвосты флотации оседают во флотационной колонне тонкой сепарации и их выгружают через нижнее сливное отверстие флотационной колонны тонкой сепарации по трубопроводу j.
Полезные эффекты: во флотационном способе по настоящему изобретению, при добавлении ионов солей металлов в приемлемом количестве, гидратированные пленки вокруг поверхностей твердых частиц могут быть нарушены, так что гидратированные пленки, окружающие поверхности частиц, теряют свою стабильность или даже разрушаются, благодаря чему повышается вероятность адгезии между частицами и пеной; кроме того, катионы металлов могут сжимать двойной слой электронов между пенами и снижать скорость дренирования жидкой фазы между пенами, тем самым предотвращая слияние одной пены с другой, таким образом, преодолевая недостатки традиционной технологии флотационной сепарации угольного шлама, при этом эффективно снижается потребление агентов и повышается эффективность агентов.
Применение ионов солей металлов для флотационной сепарации угольного шлама может обеспечить стабильность слоя флотационной пены и значительно снизить расход флотационных агентов благодаря механизму стабилизации пены ионами соли. На площадках угледобывающих предприятий (например, предприятий по переработке угля, нефти и газа и т.д.) в различных производственных процессах образуется большое количество высококонцентрированных промышленных солесодержащих отработанных вод и опасных солеотходов за счет конденсации и испарения солесодержащих отработанных вод. Экологической среде будет нанесен серьезный ущерб, если отработанные воды и солеотходы будут сбрасывать напрямую, а очистка отработанной воды и солеотходов в промышленности является довольно сложной; если промышленную отработанную воду, содержащую соли, и солеотходы непосредственно применяют в качестве исходного раствора для флотационной сепарации угольного шлама, может быть реализована производственная концепция адаптации к местным условиям и применения местных материалов и трудности с сепарацией угольного шлама также могут быть преодолены. Применяя ионы солей металлов, расход флотационных агентов можно снизить до 50% от начального потребления, концентрацию солевых ионов в исходной промышленной солесодержащей отработанной воде можно снизить на 20%, таким образом, производственные затраты на промывочную сепарацию могут быть значительно снижены, солесодержащую отработанную воду также можно использовать в качестве ресурса и применять ее на этапе предварительной обработки в установке очистки воды, чтобы значительно снизить давление обработки исходного материала на последующие действия в установке очистки воды.
Кроме того, настоящее изобретение также имеет следующие преимущества:
Флотационный способ обработки угольного шлама с применением солесодержащей отработанной воды, предусмотренный настоящим изобретением, эффективно преодолевает трудности, связанные с очисткой солесодержащей отработанной воды от угольных химических предприятий, и предлагает новую идею «обработки отходов с помощью отходов» для совершенствования технологий сепарации угольного шлама.
Новый способ сепарации, предусмотренный настоящим изобретением, соответствует концепции адаптации к местным условиям и применения местных материалов в производстве, связывает углехимическое предприятие с участком промывки и сепарации угля, решает проблему высокой производительности и транспортировки и отвечает экологическим требованиям «превращения отходов в ценности».
Новый способ флотации угольного шлама, предусмотренный настоящим изобретением, значительно снижает концентрацию солевых ионов в отработанной воде при применении солесодержащей отработанной воды с угольных химических предприятий для обработки угольных шламов. В качестве звена предварительной обработки в водоочистной установке, этот способ может снизить производственное давление последующей очистки воды и повысить эффективность производства.
Описание чертежей
На Фиг. 1 представлена блок-схема способа сепарации по настоящему изобретению;
На Фиг. 2 представлена схема сепарационного устройства по настоящему изобретению.
На фигурах: 1 - перемешивающий резервуар; 2 - циркуляционный насос; 3 - устройство предварительной обработки рудной пульпы; 4 - пульпонасос; 5 - флотационный аппарат грубой сепарации; 6 - центробежный водоотделитель с фильтрацией осаждением; 7 - пульпонасос; 8 - перемешивающий резервуар; 9 - пульпонасос; 10 - флотационная колонна тонкой сепарации; 11 - фильтр-пресс; 12 - анализатор зольности.
Осуществление изобретения
Настоящее изобретение будет дополнительно подробно описано ниже в одном варианте осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Как показано на Фиг. 1 и 2, флотационный способ обработки угольного шлама с применением солесодержащей отработанной воды, предусмотренный настоящим изобретением, включает следующие этапы:
Флотируемый угольный шлам подают в устройство 3 предварительной обработки рудной пульпы со дна устройства 3 предварительной обработки рудной пульпы по трубопроводу b, а по трубопроводу в устройство 3 предварительной обработки рудной пульпы с подают агент собиратель и агент пенообразователь, чтобы образовать смешанную рудную пульпу;
2
4
2
4
Солесодержащую отработанную воду, сбрасываемую углехимическим предприятием углехимической промышленности, подают в перемешивающий резервуар 1 и перемешивают до однородного состояния с концентрацией рассольной воды, составляющей 30000 мг/л, в которой компонентами соли являются NaCl, NaSO, CaCl и CaSO; рассольную воду подают в качестве разбавляющей воды с помощью циркуляционного насоса 2 в устройство 3 предварительной обработки рудной пульпы по трубопроводу а, концентрация соли в смешанной жидкости в устройстве 3 предварительной обработки рудной пульпы увеличивается по мере того, как солесодержащую отработанную воду углехимической промышленности непрерывно подают в устройство 3 предварительной обработки рудной пульпы, таким образом, потребление агентов в процессе флотации может быть эффективно снижено благодаря повышенной концентрации соли по мере того, как ионы неорганических солей и остаточные органические вещества в солесодержащей отработанной воде углехимической промышленности адсорбируются на поверхности флотируемого угольного шлама;
Смешанную рудную пульпу в устройстве 3 предварительной обработки рудной пульпы приводят в движение по замкнутому контуру путем придания вращения лопастному колесу в устройстве 3 предварительной обработки рудной пульпы, и предварительную минерализацию завершают с участием агента собирателя и агента пенообразователя, и предварительно минерализованную смешанную рудную пульпу подают при помощи пульпонасоса 4 по трубопроводу d во флотационный аппарат 5 грубой сепарации для операции грубой сепарации; при выполнении сепарации смешанной рудной пульпы во флотационном аппарате 5 грубой сепарации, ионы солей металлов активно растворяются во флотационном растворе во флотационном аппарате 5 грубой сепарации после того, как смешанная рудная пульпа минерализована устройством предварительной обработки рудной пульпы; при открытии воздушного клапана флотационного аппарата 5 грубой сепарации ионы солей металлов сжимают двойные электронные слои пены, снижают скорость дренирования жидкой фазы между пенами, предотвращают слияние одной пены с другой и тем самым увеличивают скорость образования пены во флотационном баке флотационного аппарата 5 грубой сепарации и стабилизируют толщину слоя флотационной пены; после стабилизации слоя пены открывают скребковый клапан для выполнения операции сепарации; крупнодисперсные остатки фильтрации во флотационном аппарате 5 грубой сепарации выгружают непосредственно в виде продуктов грубой сепарации хвостов угля по трубопроводу после операции грубой сепарации смешанной рудной пульпы, и избыточную жидкость, отделенную флотационным аппаратом 5 грубой сепарации, подают в центробежный водоотделитель 6 с фильтрацией осаждением для операции обезвоживания; концентрацию рассольной воды в смешанной рудной пульпе в условиях перемешивания в операции грубой сепарации поддерживают на уровне 11700 мг/л - 35100 мг/л, и в соответствии с фактическими требованиями при операции грубой сепарации должны быть добавлены соответствующие соли для обеспечения стабильной концентрации рассольной воды в операции грубой сепарации;
Фильтрат, полученный путем обезвоживания избыточной жидкости, подают при помощи пульпонасоса 7 по трубопроводу g в перемешивающий резервуар 8, в то время как остаток h на фильтре выгружают в виде продукта более грубого концентрата по трубопроводу; в это же время в перемешивающий резервуар 8 добавляют агент собиратель и агент пенообразователь в количестве 10% от потребляемых в операции грубой сепарации агентов, так что фильтрат полностью минерализуется в перемешивающем резервуаре 8; полностью минерализованный фильтрат подают при помощи пульпонасоса 9 по трубопроводу во флотационную колонну 10 тонкой сепарации для тонкой сепарации, концентрация рассольной воды смешанной рудной пульпы в операции тонкой сепарации составляет от 1170 мг/л до 3510 мг/л; флотационный концентрат в полностью минерализованном фильтрате всплывает вверх и перетекает через сливную перегородку в верхней части флотационной колонны 10 тонкой сепарации и вытекает из флотационной колонны 10 тонкой сепарации по трубопроводу k, в то время как хвосты флотации в полностью минерализованном фильтрате оседают во флотационной колонне 10 тонкой сепарации и их выгружают через нижнее сливное отверстие по трубопроводу j; после того, как фильтрат, образованный в результате операции обезвоживания, подан при помощи пульпонасоса 7 по трубопроводу g в перемешивающий резервуар 8, в перемешивающий резервуар необходимо добавить некоторые соли 8 в соответствии с фактическими потребностями производства для регулирования концентрации рассольной воды, в то время как агент собиратель и агент пенообразователь в количестве 10% от потребляемых в операции грубой сепарации агентов добавляют в перемешивающий резервуар 8 для обеспечения стабильной концентрации рассольной воды, требуемой для операции тонкой сепарации, причем агентом собирателем является дизельное масло, а агентом пенообразователем является вторичный октиловый спирт;
Зольность хвостов тонкой сепарации, вытекающих по трубопроводу j оценивают при помощи анализатора 12 зольности; если зольность хвостов тонкой сепарации составляет более 20%, хвосты тонкой сепарации о возвращают по трубопроводу b подачи угольного шлама в устройство 3 предварительной обработки рудной пульпы для повторной сепарации; в противном случае, если зольность хвостов тонкой сепарации составляет менее 20%, хвосты р тонкой сепарации выгружают непосредственно в виде хвостовых продуктов тонкой сепарации;
Флотационный концентрат, выгружаемый из трубопровода к, подают в фильтр-пресс 11 для обезвоживания, так что рассольная вода n образуется фильтратом, полученным в процессе обезвоживания, поскольку концентрация соли в фильтрате уменьшается в результате адсорбции части ионов солей металлов в фильтрате на поверхности минерала; рассольную воду n транспортируют в качестве подпиточной воды для операции тонкой сепарации непосредственно в перемешивающий резервуар 8; отфильтрованные материалы m, образованные в процессе обезвоживания в фильтр-прессе 11, выгружают в виде готового обогащенного продукта; рассольная вода n также транспортируется по трубопроводу непосредственно на установку очистки промышленной отработанной воды для вторичной очистки, а соли, полученные на установке очистки отработанной воды путем конденсации и испарения, применяют в качестве добавочных солей для грубой сепарации и тонкой сепарации в зависимости от того, соответствуют ли концентрации подаваемых солей соответствующим критериям; после полной минерализации фильтрата в перемешивающем резервуаре 8, фильтрат поступает во флотационную колонну 10 тонкой сепарации для операции тонкой сепарации; частицы пустой породы, содержащиеся между каналами пены, вымывают промывочной водой  в верхней части флотационной колонны 10 тонкой сепарации, и, наконец, частицы пустой породы выгружают непосредственно вместе с хвостами флотации; флотационный концентрат всплывает вверх, перетекает через сливную перегородку в верхней части флотационной колонны 10 тонкой сепарации и вытекает из флотационной колонны 10 тонкой сепарации по трубопроводу k, в то время как хвосты флотации оседают во флотационной колонне 10 тонкой сепарации и выгружают через нижнее сливное отверстие флотационной колонны 10 тонкой сепарации по трубопроводу j;
Вышеописанный способ повторяют до тех пор, пока весь процесс флотации не будет завершен.