Исследование влияния реагентов на влажность железорудных концентратов при вакуумном фильтровании

О ползучести многослойной неоднородной породной балки

Хлусов А.Е.

сти многослойной модели объяснять уменьшением во времени величины жесткости каждого ее слоя, происходящим по закону снижения во времени модуля деформации данной породы. На рис. 5 приведены опытные графики ползучести длительно нагруженных многоелойных балок и теоретиче-ские кривые, построенные по формуле (14).

Поскольку разброс реологических характеристик пород обычно значителен, то с целью минимизации влияния этого фактора на результаты экспериментов был проведен тщательный отбор однослойных образцов по результатам их пред -варительного нагружения. Приходится признать, что смена времен года с изменением температу-

ры и влажности окружающей среды отрицатель -но отражается на результатах экспериментов. Поэтому на рисунке графики ползучести многослойных балок приведены в пределах одного сезона, климатические характеристики которого условно можно считать постоянными. Максимальное отклонение теоретических кривых от экспериментальных за данный промежуток времени не превышает 15%.

Задачей дальнейших исследований является изучение влияния сил трения, действующих по контактам пород расслоившейся неоднородной балки, скрепленной стале полимерным и анкерами, на величину ее деформации ползучести.

Библиографический список

1. Ержанов Ж.С. Теория ползучести горных пород и ее приложения. Алма-Ата: Наука, 19B4. 17S с.

2. Работнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций. М.: Наука, 19BB. 7S2 с.

3. Малинин Н. Н. Основы расчетов на ползучесть. М.: Машгш, 1948.

4. Качанов Л.М. Теория ползучести. М.: Физматгш, 19BQ.

5. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М.: Наука, 197B. BQ8 с.

УДК 622.794.22

Кутлубаев И.М., Садыков В.Х., Третьяк Б.А., Козырь А.В.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕАГЕНТОВ НА ВЛАЖНОСТЬ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ ПРИ ВАКУУМНОМ ФИЛЬТРОВАНИИ

Методом вакуумного фильтрования из желе -зорудных концентратов (ЖРК) удаляется влага: свободная, осмотически связанная, канатного, до 70% стыкового состояния. Для полного удаления влаги создаваемой разности давлений на фильтре недостаточно. Для преодоления связи воды с твердыми частицами требуется создание более значительных сил, а следовательш, и большей энергии Известны исследования, направленные на использование катюнных и анионных поверхностно-активных веществ для улучшения процесса обезвоживания .

Для установления возможности уменьшения энергии связи воды с твердыми частицами ЖРК за счет использования различных реагентов была выполнена серия экспериментов. Выбор реагентов определялся целесообразностью их присутствия в кеке в последующих переделах. Кроме того, исследовалось влияние низкомолекулярных реагентов.

Для получения сравнительных оценок фильтрационных характеристик суспензий проведены ис-

* Singh Bimal P. The role of surfactant adsorption in the improved dewatering of fine coal // Fuel. 1999. 78, № 4. P. 501-506.

следования по фильтрованию на установке «РДйа!-е8Ъ>. Удельная поверхность исследуемого концентрата - 1587-1600 см2/г. Содержание классов крупностью +0,074 мм составляло 1,2%, классов - 0,074 +0,05 мм - 2,8°%, классов - 0,05 +0,02 мм - 68,7°%, классов -0,02 - 27,3%. Плотность твердой фазы была равна 4,8 т/м3. Фильтрование осуществлялось на фильтровальной ткани ЗАО "Воскресенск-Техноткань", арт.0597/106. Содержание твердого в суспензии составляло 53%. Постоянными внешними условиями были параметры окружающей среды: влажность, равная 65%; температура 23°С.

Исследовался процесс отстаивания суспензии рядового ЖРК (рис. 1) и с флюсующей добавкой -известкового молока (ИМ) с концентрацией СаО 15-30% (рис. 2).

Сравните ль ный анализ полученных зависимостей показывает:

- скорости расслаивания и уплотнения осадка для суспензии рядового ЖРК составляют 0,226 и 0,34 мм/с соответственно;

- скорости расслаивания и уплотнения осадка для суспензии рядового ЖРК с добавкой ИМ составляют 0,192 и 0,31 мм/с соответственно.

300

250

200

5 5

8 150

о л

100

50

0

0 1000 2000 3000 400С

Время отстаивания, сек

Рис. 1. Положение границы раздела фаз Нсгосл от времени отстаивания

300

250

2 200 5 CN 8 150

0

1 100

50

0

0 1000 2000 3000 4000

Время отстаивания, сек

Рис. 2. Положение границы раздела фаз Нсг.ос2 от времени отстаивания

Было зафиксировано, что добавка в суспензию рядового ЖРК ИМ приводит к снижению концентрации твердой фазы. При этом сгущенный осадок характеризуется более высоким содержанием влаги, т.к. высоты слоя осадка при этом увеличивается, при практически равных скоростях расслаивания обеих суспензий.

Таким образом, при введении в ЖРК ИМ можно ожвдать:

- снижение удельной! производительности фильтрования из-за снижения концентрации твердой фазы;

- повышения влажности кека, т.к. сгущенный осадок характеризуется повыше иным содержанием жидкой фазы;

- забивания пор фильтров (известкование) более тонкими частицам и CaO.

При исследовании процесса фильтрования через перегородки SefarTetexMultiO3-5524 Е-Тех на установке «Filtratest» рядового ЖРК и ЖРК с введением ИМ с концентрацией CaO 15 ... 30% и образованием осадка высотой 10 мм было установлено (табл. 1, 2):

- время фильтрования Хф при введении ИМ увеличивается более чем в 2 раза;

\ —

Таблица 1

Фильтрование суспензии рядового ЖРК

АР, МПа Хф, с xc, с Мф, г hoc, мм Мос, г М^с.ОС, Г Woc, %

0,08 10 15 28,82 10 47,94 43,08 10,1

0,08 10 15 28,32 10 48,85 43,99 9,95

Таблица 2

Фильтрование суспензии рядового ЖРК с добавкой ИМ

АР, МПа Тф, с xc, с Мф, г hoc, мм Мос, г М^СъОС, г Woc, %

0,08 22 33 43,1 10 52,53 45,82 12,7

0,08 22 33 44,34 10 52,76 46,01 12,79

- с введением ИМ возрастает влажность Woc с 9,95-10,1 до 12,7-12,79%.

Очевидно, что использовать ИМ, несмотря на его необходимость в последующих переделах ЖРК, нецелесообразно.

Аналогичные исследования были выполнены с использованием 0,1% растворов реагентов: ал-камона, смачивателя, сульфанола, 0П-10.

Фильтрование проводилось в соответствии с теми технологическими показателями, которые имеют место при фильтровании в промышленных условиях (за исключением толщины осадка и величины вакуума при его просушке, поскольку в лабораторных условиях значение вакуума более 0,056 МПа получить не удалось).

Из полученных данных (табл. 3-6) следует, что из всех четырёх исследуемых реагентов наибольшей эффективностью обладает реагент 0П-10 в виде 0,1% раствора (с расходом 3 мг на 37,8 г твёрдого).

Из данных табл. 4 следует, что при добавках низкомолекулярных реагентов ОП-10 и смачива-теля ДБ наблюдается заметное снижение влажности отфильтрованного осадка по мере увеличения расхода реагентов.

Установлено, что при фильтровании исходной суспензии флотационного ЖРК с содержанием твёрдого 50,8%, вакууме при фильтровании - 0,04 МПа, вакууме при сушке - 0,05 МПа, толщине осадка 8 мм, удельном расходе реагента 0П-10 32,2 г/т твёрдого влажность отфильтрованного осадка снижается на 0,82%. При удельном расходе реагента 49,3 г/т снижение влажности осадка составляет 1,39%.

При использовании смачивателя ДБ с удельным расходом 50,1 г/т твёрдого при тех же условиях и удельном расходе 50 г/т влажность от -фильтрованного осадка снижается на 1%.

Таблица 3

Предварительные результаты процесса фильтрования флотационного железорудного концентрата под вакуумом

Номер опыта Тип реагента Удельныйрасход реагента Время фильтрования, с Величина вакуума, 0,098 МПа Толщина осадка, мм М асса осадка, г Влажность осадка, % Величина повышения или снижения влаж-ностипосравнению с опытом без добавок реагента, %

мл 0,1% раствора на 30 мл пульпы г/т твер- дого при фильт- ровании при просушке влаж- ного сухого

1 Без добавок - - 30 0,55 0,50 15 51,1 45,7 10,5

2 Без добавок - - 30 0,55 0,50 12 36,4 32,6 10,4

3 Реагент 0П-10 1,0 27,0 40 0,55 0 50 13 39,8 35,9 9,79 -0,66

4 АЛКАМОН 1,0 26,0 45 0,52 0,50 13 42,9 38,4 10,7 +0,25

5 Смачиватель 1,0 26,9 45 0,56 0,50 13 41,3 37,1 10,16 -0,29

6 Сульфанол 1,0 27,7 40 0,56 0,50 12 40,9 36,2 11,5 +0,05

7 Реагент 0П-10 1,0 38,4 30 0,58 0,50 10 28,9 26,0 10,0 -0,45

8 Реагент 0П-10 1,0 19,4 45 0,54 0,46 17 57,7 51,5 10,7 +0,25

9 Реагент 0П-10 2,0 46,9 35 0,52 0,46 14 47,5 42,6 10,3 -0,15

10 Реагент 0П-10 0,5 15,0 20 0,56 0,47 12 37,1 33,3 10,2 -0,25

11 Без добавок - - 63 0,30 0,54-0 13 52,5 46,5 11,4 -

12 Реагент 0П-10 1,0 23,5 50 0,30 0,56-0,44 13 47,5 42,5 10,9 -0,5

13* Реагент 0П-10 3,0 79,3 40 0,30 0,56-0,47 11 41,9 37,8 9,78 -1,62

* Удельная производительность процесса фильтрования для опыта №13 - 0,9 т/м2ч.

Таблица 4

Результаты процесса фильтрования флотационного железорудного концентрата под вакуумом

Номер опыта Объём фильтрата, мл Расход реагента Время фильтрования, с Вел инина вакуума, 0,098МПа Толщина осадка, мм Массаосадка, г Влажность осадка, % Величина повы -шения или снижения влажности по сравнению с опы-том без добавок реагента, %

Условия фильтрования мл г/т твёр- дого при фильтровании при подсушке влажного сухого

1 Объем суспензии - 40 мл Концентрация твердого - 50% 25 б/д б/д 45 0,38 0,54 11 40,7 36,3 10,8

2 Объём суспензии - 30 мл 22 б/д б/д 35 0,40 0,55 8 29,1 26,1 10,3

3 Объём суспензии - 30 мл Концентрация твердого - 50,6% 22 б/д б/д 35 0,40 0,55 8 28,0 24,9 11,0

4 Добавка реагента 0П-10 объём суспензии - 32 мл 25 1,0 32,2 30 0,40 0, 55 10 34,4 31,0 9,88 -0,82

5 Добавка 0П-10 объём суспензии - 35 мл 23 0,6 21,5 30 0,40 0,55 8 30,8 27,8 9,74 -0,96

6 Добавка 0П-10, объём суспензии - 32 мл 25 1,5 49,3 35 0,40 0,55 9 33,5 30,4 9,31 -1,39

7 Добавка 0П-10, объём суспензии - 32 мл 25 2,0 6,6,4 35 0,40 0,56 8 32,2 29,2 9,31 -1,39

8 Добавка смачивателя ДБ 25 0,5 16,5 30 0,40 0,54 8 33,6 30,2 10,1 -0,6

9 Добавка смачивателя ДБ 25 1,0 34,9 30 0,40 0,54 8 31,8 28,6 10,0 -0,7

10 Добавка смачивателя ДБ 24 1,5 50,1 30 0,40 0,54 8 33,1 29,9 9,66 -1,04

11 Добавка смачивателя ДБ 25 2,0 65,7 28 0,40 0,54 8 33,4 30,4 8,98 -1,72

Сравнительные данные экспериментальных исследований по фильтрованию суспензий ЖРК после магнитной сепарации и флотации Михайловского ГОКа без добавок низкомолекулярных реагентов и с добавками 0,1% раствора ОП-10 представлены в табл. 5, 6.

Из данных в табл. 5 и 6 следует, что введение добавки 0,1% раствора реагента ОП-10 в суспензию ЖРК после магнитной сепарации может снизить влажность отфильтрованного осадка в среднем с 11,13 до 10,3%. Введение добавки 0,1% раствора реагента ОП -10 в суспензию же -лезорудного концентрата после флотации позволяет снизить влажность отфильтрованного осад -ка в среднем с 8,8 до 8,2%. Более низкая влажность обезвоженного флотационного концентра -та обусловлена относительно низкой удельной поверхностью (1854 см2/г) и высокой крупно-

стью (содержание класса + 0,05-8,47%) исследованного ЖРК, в то время как удельная поверхность ЖРК после магнитной сепарации составляла 2154 см2/г, а содержание в нем класса +0,05

- 3,13%.

Представленные результаты исследований позволяют сделать вывод об эффективности применения низкомолекулярных поверхшстно-активных веществ. Установлено, что реагент 0П-10 обладает наибольшей эффективностью. Введение данного реагента в ввде 0,1% раствора с исходными суспензиями ЖРК изменяет струк-туру образующихся осадков, повышается их проницаемость. В ряде случаев это обеспечивает снижение влажности осадков при просушке. Небольшие количества низкомолекулярных поверхностно-активных веществ могут снизить влажность отфильтрованных осадков на 1-1,4%.

Таблица 5

Результаты экспериментальных исследований по фильтрованию под вакуумом железорудного концентрата после магнитной сепарации Михайловского ГОКа

Но- мер п/п Объем исходной суспензии, Уи.с, МЛ Содержание твердого, Ст, % Объем добавки ОП-10, Уд, мл Значение вакуума АР, 0,098 МПа Время, т, с Толщина слоя, 5, мм Вес влажного осадка, Рвл, г Влажность осадка Ж, % Содержание взвеси в ф-те, Сх ф, % Объем фильтрата Уф, мл

Фильт- рова- ние Сушка Фильт- рова- ние Сушка

1 40 48,91 - 0,3 0,8 33 45 8,5 33,18 11,38 - 25

2 40 48,91 1,5 0,3 0,8 35 45 8 32 10,67 - 34

3 40 48,91 - 0,3 0,8 26 40 7 28,92 11,14 - 27

4 40 48,91 1,5 0,3 0,8 29 45 7,5 30,83 10,97 - 32

5 55 53,8 - 0,3 0,85 48 72 9 45,59 1105 0,72 45

6 55 53,8 2 0,3 0,85 72 75 12 51,24 9,69 0,707 42

7 55 52,45 - 0,3 0,85 69 105 12 51,5 10,96 1,3 42

8 55 52,45 2 0,3 0,85 100 150 12 50,84 10,05 0,665 42

Таблица 6

Результаты экспериментальных исследований по фильтрованию под вакуумом железорудного концентрата после флотации Михайловского ГОКа

Но- мер п/п Объем исходной суспензии, УИ.С, МЛ Содержание твердого, Ст, % Объем добавки 0П-10, Уд, мл Значение вакуума АР, 0,098 МПа Время, т, с Толщина слоя, 5, мм Вес влажного осадка, Рвл, г Влажность осадка Ж, % Содержание взвеси в ф-те, Сх ф, % Объем фильтрата Уф, мл

Фильт- рова- ние Сушка Фильт- рова- ние Сушка

1 55 41,5 - 0,3 0,85 53 79,5 9 43 8,37 0,4 44

2 55 41,5 2 0,3 0,85 68 103 9 43,39 7,71 0,4 46

3 40 41,5 - 0,3 0,8 39 46 7 23,48 9,158 - 34

4 40 41,5 1,5 0,3 0,8 39 60 7 25,92 8,46 - 32

5 40 41,5 - 0,3 0,85 43 65 7 24 8,879 - 38

6 40 41,5 1,5 0,3 0,85 45 45 8 29,41 8,37 - 33

Исследованные реагенты выпускаются промышленностью и характеризуются относительно не -высокой стоимостью.

Полученные результаты представляют прак-

тический интерес, поскольку позволяют наряду с модернизацией дисковых вакуум-фильтров дополнительно снизить влажность отфильтрованного осадка.

УДК 624.127.8; 658.382

Мельников И.Т., Кутлубаев И.М., Немчинова А.В., Суров А.И.,

Косарев А.В., Шелковникова А.А., Котик М.В.

КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА МАГНЕЗИТОСОДЕРЖАЩИХ ХВОСТОВ ДОФ ОАО «КОМБИНАТ МАГНЕЗИТ» С ПРИМЕНЕНИЕМ РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОГО СЕПАРАТОРА СРФ 4-150

В настоящее время хвосты обогащения магнезита в тяжелых средах дробильно-обогатительной фабрики (ДОФ) ОАО «Комбинат МАГНЕЗИТ» фракции 0-150 мм в объеме более 25,0 тыс.т/мес используются в качестве закладочного материала при разработке месторождений полез ных ископаемых (МПИ) подземным способом или складируются в отвалы. Хвосты тяжело-средной сепарации ДОФ ОАО «Комбинат МАГНЕЗИТ» (далее по тексту - хвосты) представлены механической смесью магнезита (MgCOз) и вмещающими породами, в основном доломитами (CaMgCO3). В составе магнезита присутствуют примеси Бе2о3, БеО, А12О3, БЮ2. Однако в этих хвостах содержится до 30% магнезиальной массы марки ММИ (Магнезиальная Масса, пригодная после обжига для производства Изделий), выделить которую традиционными способами проблематично.

Такая возможность появилась с разработкой и совершенствованием рентгенорадиометрической сепарации (РРС), которая относится к новым высокоэффективным , экологически чистым и низкозатратным технологиям обогащения некондиционного сырья. Появление и необходимость этой технологии обусловлены многими объективными факторами. Для горнорудной промышленности всего мира характерны общие беды. Богатые месторождения практически отработаны, а перерабатывать бедные, забалансовые, некондиционные руды и многочисленные отвалы этих руд убыточно из-за высокой себестоимости применения традиционных технологий. Кроме того, все меньше ОС -тается легкообогатимых руд, все чаще приходится переходить на комплексные труднообогатимые и упорные руды, для которых актуально не только удаление породы, но и возникает необходимость

I _ Первичное! Первичный спектр излучениеJ

Флуоресцентное! вторичный спектр

вторичное г* (ХРИ элементов + РИ) изл^чeниeJ

т _ Аппаратурный спектр

электрических импульсов

вторичного излечения

Рис. 1. Принцип действия рентгенорадиометрического сепаратора