Modelowanie rozdziału flotokoncentratu węgla kamiennego na bazie parametrów filtracyjnych

Racjonalizacja odwadniania w zakładach przeróbczych węgla kamiennego przyczynia się do obniżenia kosztów tej operacji. Odwodnienie prowadzi się zwykle przy użyciu filtrów próżniowych, ze względu jednak na wymagania odbiorców osad pofiltracyjny dosusza się w suszarniach bębnowych obrotowych, przy czym proces suszenia prowadzony z użyciem gazów spalinowych wiąże się z emisją zanieczyszczeń gazowych (w tym gazów cieplarnianych) i pyłów. Z tego też tytułu na zakłady przeróbcze, w których znajdują się węzły suszenia, nakładane są ograniczenia emisji wynikające z obowiązujących przepisów dotyczących ochrony środowiska. Drugim argumentem skłaniającym do ograniczenia tego węzła jest jego duża energo-, a co za tym idzie także kosztochłonność. Dlatego atrakcyjne wydają się takie zamierzenia, które pozwalają możliwie głęboko odwodnić osad mechanicznie. Są one niestety często związane z wysokimi kosztami inwestycyjnymi (np. w przypadku zastąpienia filtrów próżniowych przez filtry ciśnieniowe, wirówki filtracyjne czy dekantery wirowe). Dlatego w każdym wypadku wskazana jest analiza czy nawet optymalizacja techniczno-ekonomiczna proponowanego rozwiązania, a uzasadnienia ta-kiego poglądu znajduje się w [1]. Zależnie od zakładu przeróbczego ilości odwadnianych flotokoncentratów mogą sięgać kilku tysięcy Mg/dobę, stąd nawet niewielkie obniżenie wilgotności osadów może skutkować znacznymi oszczędnościami w zużyciu paliwa czy energii. Jak podano w [2] wśród licznych wskaźników wpływających na ocenę poprawności rozwiązania węzła odwodnienia jako główne kryterium przyjmuje się końcową wilgotność produktu pofiltracyjnego, co wynika z przesłanek ekonomicznych i ekologicznych. Na wilgotność osadów wpływają nie tylko rodzaj urządzenia separującego i parametry procesowe, przy jakich prowadzi się ruch, ale też uziarnienie, a nawet, jak podano w przypisku Redakcji do artykułu [3], stopień uwęglenia flotokoncentratu. Stąd można oczekiwać, że dla takich samych parametrów procesowych, ale dla flotokoncentratów pochodzących z różnych kopalń czy nawet pokładów z tej samej kopalni, wilgotności produktów po odwodnieniu będą się znacząco różnić. Na wk może wpływać ponadto użycie flokulantów, sposób przygotowania flotokoncentratu, np. przez dodanie środków spieniających, a po flotacji redukujących pianę, czas stabilizacji (do podania na filtry) itp. Zatem wiarygodne dane dotyczące wk osadów uzyskiwanych po odwadnianiu zawiesin mogą pochodzić jedynie z badań doświadczalnych dla każdego rodzaju separacji fazowej danej zawiesiny, przy czym można oczekiwać, że periodyczna filtracja wirowa pozwoli na znacznie głębsze odwodnienie, niż próżniowa czy ciśnieniowa. Taką tezę dla mułowych produktów węglowych udowodniono m.in. w [4-10], a badania odnosiły się do wybranych osadów (w tym flotokoncentra-tów) pochodzący m.in. z takich kopalń jak: "Śląsk", "Chwałowice", "Jankowi-ce", "Szczygłowice", "1-go Maja" czy "Sośnica". Nadawy te odwadniano w skali laboratoryjnej poprzez filtracje próżniową, ciśnieniową i wirową stwierdzając dla wszystkich, że dobrze opisuje proces tzw. model filtracji osadowej z tworzeniem osadu ściśliwego [11]. Dopiero jednak w ostatnich pracach własnych ([9], [10]) dla flotokoncentratu pochodzącego z jednej z kopalń rudzkiej spółki węglowej wykorzystany został model zaproponowany przez Sorensena i wsp. [12], rozwinięty w pracy [13], który pozwala opisać proces odwodnienia na drodze filtracji, obejmujący zarówno właściwą filtracje jak i kompresję tworzonego osadu. Celem niniejszej pracy jest przedstawienie przydatności modelu zamieszczonego w [14] do opisu odwodnienia flotokoncentratu węgla kamienne-go pochodzącego z jednej z kopalń rybnickiej spółki węglowej i analiza głębokości odwodnienia podczas filtracji ciśnieniowej. Dane z modelowania mogą też posłużyć do porównania przebiegu procesu filtracji ciśnieniowej flotokoncentratów pochodzących z dwóch różnych spółek węglowych (rudzkiej i ryb-nickiej), dla których dysponowano odpowiednimi parametrami filtracyjnymi.

Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
Dziedziny: nauki inżynieryjno-techniczne, nauki ścisłe i przyrodnicze
Dyscypliny: inżynieria środowiska, górnictwo i energetyka, nauki o ziemi i środowisku