Сравнительный анализ работы осадительных центрифуг и ленточных фильтр-прессов на углеобогатительных фабриках
Отличительной чертой современного углеобогащения является необходимость обезвоживания мелкодисперсных продуктов.
По своему происхождению эти продукты могут быть шламами текущего производства или техногенными, то есть извлекаемыми из илонакопителей.
В последние годы для обезвоживания этих продуктов применяются ленточные фильтр-прессы или осадительные центрифуги со шнековой выгрузкой осадка.
Принцип работы ленточных фильтр-прессов
Ленточные фильтр-прессы – это аппараты непрерывного действия, работающие под давлением 0,2 МПа до 0,6 МПа. Процесс обезвоживания осуществляется в пространстве между двумя бесконечными фильтровальными лентами, расстояние между которыми в зоне сжатия уменьшается с помощью сдавливающих валков. Обезвоживание исходной суспензии начинается под действием силы тяжести в зоне дренажа, потом в регулируемой клинообразной зоне сжатия, в которой верхняя и нижняя фильтрующие ленты сходятся и плавно сжимают находящуюся между ними пульпу. Процесс обезвоживания интенсифицируется в зоне сжатия/сдвига на валке большого диаметра. Затем ленты с находящимся между ними материалом проходят через ряд валков последовательно уменьшающегося диаметра, обеспечивающих сильное сжатие и сдвиг. Выжимаемая из пульпы жидкость проходит через нижнюю ленту и собирается в соответствующих поддонах зон.
Ленточные фильтр-прессы предназначены для разделения труднофильтрующих суспензий, в которых содержание класса +0,5 мм более 5%. Прессы являются наливными. Направление силы тяжести и движение фильтрата совпадают.
Принцип работы осадительных центрифуг
Осадительные шнековые центрифуги, применяемые в углеобогащении, характеризуются высоким (до 2000) фактором разделения и отсутствием фильтровальных тканей, сеток и сит.
В осадительных центрифугах непрерывного действия со сплошной поверхностью ротора твердая фаза осаждается центробежными силами, ускорение которых в десятки раз превышает ускорение свободного падения. Твердые частицы оседают на внутренней поверхности ротора и уплотняются. Выжатая из пор осадка жидкость (фугат) удаляется через сливные отверстия ротора. Осадок удаляется с помощью шнека, который вращается с более медленной скоростью, чем ротор.
Достоинством непрерывно действующих центрифуг является высокая удельная производительность, умеренное энергопотребление, малая чувствительность к колебаниям нагрузки и характеристики исходного продукта, простота эксплуатации, отсутствие необходимости в флокулянтах для ведения непосредственного процесса обезвоживания.
Сравнительный анализ оборудования
По сравнению с другими методами обезвоживания (вакуум-фильтрацией, пресс-фильтрацией) осадительное центрифугирование демонстрирует низкие капитальные и эксплуатационные затраты. В ряде случаев осадительные центрифуги выделяют осадок меньшей влажности, чем фильтры. Необходимо также отметить такое важное преимущество центрифуг, как высокая технологическая гибкость: настройкой режима обезвоживания можно в определенной степени регулировать качество получаемых продуктов обезвоживания.
При обезвоживании флотоотходов осадительные центрифуги уступают ленточным фильтр-прессам только по двум показателям (производительность и удельный расход электроэнергии), однако по всем другим показателям осадительные центрифуги на этой операции значительно превосходят ленточные фильтр-прессы, которые при такой крупности материала не могут применить рабочее давление более 0,2 МПа.
При обезвоживании мелкозернистого угольного шлама осадительные центрифуги уступают ленточным фильтр-прессам только по удельному расходу электроэнергии. По всем другим показателям осадительные центрифуги значительно превосходят ленточные фильтр-прессы, которые на этой технологической операции могут применять рабочее давление до 0,6 МПа.
Кроме того, большим преимуществом осадительных центрифуг является то, что для их работы не требуются флокулянты, фильтровальная ткань, чистая техническая вода для регенерации фильтровальной ткани, сжатый воздух, вспомогательное оборудование, специальная компоновка основного и вспомогательного оборудования, которые предопределяют дополнительные энерго-, материало- и металлозатраты, а также увеличение занимаемых объемов и площадей.
Осадительные центрифуги на рассматриваемых технологических операциях работают с большей эффективностью обезвоживания, поэтому величины влажности осадка меньше, чем на ленточных фильтр-прессах.
Выводы:
1. Осадительные шнековые центрифуги могут применяться для обезвоживания угольных флотоотходов взамен ленточных фильтр-прессов в случаях содержания в этих продуктах тонкодисперсного илистого материала в таких количествах, когда работа фильтровального оборудования становится неэффективной и малопроизводительной из-за залипания фильтровального полотна, и невозможности применения более высокого рабочего давления, а иногда и необходимости его снижать с целью формирования правильной геометрии осадка.
2. Осадительныке шнековые центрифуги должны применяться для обезвоживания тонкозернистых угольных шламов вместо ленточных фильтр-прессов. Увеличение удельного расхода электроэнергии компенсируется увеличением производительности и эффективности обезвоживания, не считая других показателей.
3. Принятия решения о применении осадительных шнековых центрифуг на операциях обезвоживания угольных флотоотходов и мелкозернистых угольных шламов в каждом конкретном случае должно основываться на технико-экономическом обосновании, учитывающем технологические, технические, экологические и экономические показатели.
