- Tytuł:
-
Opis odwadniania zawiesiny zrzutowej po wirówce filtracyjno-sedymentacyjnej BIRDa modelem SORENSENA
Description of dump suspension dewatering from the BIRD filtration-sedimentation centrifuge using the SORENSEN model - Autorzy:
-
Palica, M.
Grotek, A.
Gruca, M.
Niemirowski, J. - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/1826059.pdf
- Data publikacji:
- 2007
- Wydawca:
- Politechnika Koszalińska. Wydawnictwo Uczelniane
- Tematy:
-
odwadnianie
filtracja
filtracja wirowa - Opis:
-
Nowoczesne technologie odzysku węgla z flotokoncentratów opierają się zwykle na intensywnych metodach separacji fazowej, zwłaszcza na dekantacji lub filtracji wirowej, ewentualnie filtracji ciśnieniowej z pominięciem lub znaczącym ograniczeniem węzła suszenia. Ze względu na duże strumienie mediów ma to decydujące znaczenie w rachunku kosztów. Niestety po wirówkach filtracyjnych lub dekantacyjnych generowana jest zawiesina zrzutowa, zawierająca najmniejsze frakcje ciała stałego (węgla), które nie są zatrzymywane w trakcie separacji. Ponieważ koncentracja tych frakcji rośnie z czasem, a do niektórych operacji czy procesów wymagana jest faza ciekła o określonej (bardzo niskiej) zawartości fazy stałej, taka zawiesinę należy traktować jako uciążliwy odpad i cyklicznie odprowadzać z produkcji. W ten sposób nie tylko muszą być ponoszone koszty uzupełniania wody obiegowej, ale ciało stałe, zawierające ponad 80% węgla, które mogłoby być użyte jako paliwo, jest bezpowrotnie tracone. Dodatkowym problemem, związanym z ekologią, jest konieczność deponowania takich zrzutów. W wypadku filtrowania flotokoncentratów na filtrach próżniowych lub na prasach filtracyjnych uzyskany filtrat jest zwykle na tyle klarowny, że może być zawracany do obiegu, natomiast przy dużych strumieniach flotokoncentratów użycie metod o stosunkowo małych modułach napędowych procesu (czyli niskich ?P) staje się nieracjonalne ze względu na konieczność użycia dużej ilości takich urządzeń. Zdecydowaną przewagę ma wówczas metoda filtracji lub dekantacji wirowej, jednak o jej użyciu decyduje rachunek kosztów głównie koszty inwestycyjne urządzeń odwadniających, a więc dekantera czy wirówki filtracyjnej). Jak podano w [1], prócz użycia intensywnych metod odwadniania istnieje jeszcze możliwość przyspieszenia rozdziału poprzez modyfikację składu ziarnowego zawiesiny np. poprzez użycie flokulantów, przez co separacja staje się łatwiejsza. Ponieważ strumienie poddawane przeróbce są bardzo duże (odpowiadają one strumieniom flotokoncentratu pomniejszonym o ilość odzyskanego po wirówce wilgotnego ciała stałego), a koncentracje ciała stałego relatywnie niskie (rzędu kilku procent) pojawia się jeszcze jedna możliwość zmniejszenia kosztów węzła odzysku ciała stałego z zawiesiny zrzutowej, poprzez zmniejszenie ilości zawiesiny zrzutowej do urządzeń separujących fazy mechanicznie. Można to zrealizować poprzez skierowanie strumienia zrzutu do odstojnika i poddawanie separacji (np. na drodze filtracji ciśnieniowej czy wirowej) szlamu lub zawiesiny zagęszczonej i powtórnym użyciu cieczy klarownej w obiegu technologicznym. Wreszcie można metody te skojarzyć, np. kierować do odstojnika zawiesinę zrzutową, do której dodawany byłby flokulant i filtrować szlam po odstojniku. W każdym wypadku należy wcześniej zebrać dane, które pozwolą ocenić możliwości techniczne zmiany technologii. Do danych tych należą m.in.: - właściwości fizyczne zawiesiny zrzutowej, czyli gęstość zawiesiny, filtratu, ciała stałego, koncentracja fazy stałej, zawartość soli w odzyskanej fazie stałej i w filtracie, klarowność filtratu przy różnych sposobach rozdziału fazowego, pH zawiesiny; - własności sedymentacyjne i skład ziarnowy, w tym czas krytyczny sedymentacji, średnia średnica arytmetyczna, kształt ziaren; - własności filtracyjne, w tym stałe filtracji klasycznej przy różnych różnicach ciśnień, porowatość graniczna, współczynnik podatności porowatości na ciśnienie procesowe, współczynnik ściśliwości, opór właściwy i wilgotność osadu po długim czasie kompresji itp. Podstawową kwestią w badaniach jest stwierdzenia, czy proces separacji odpowiada tzw. filtracji osadowej, czy też występuje jakiś inny mechanizm rozdziału [2],[3] oraz wyznaczenie tzw. parametrów filtracyjnych, niezbędnych w modelowaniu procesu i przenoszeniu skali. Modelowanie pozwala określić ilość filtratu i powstałego osadu dla zadanego ciśnienia i czasu rozdziału, zarówno w trakcie filtracji, jak i w strefie kompresji osadu podczas periodycznej filtracji ciśnieniowej. Ponieważ dotyczy ono wyłącznie określonej zawiesiny, wymaga to przeprowadzenia odrębnych badań dla każdej z analizowanych zawiesin, zarówno pierwotnych, jak i z dodatkiem flokulantu. Niezależnie od tego trzeba wiedzieć, w jakiej fazie procesu pobierano zawiesinę do badań, jako że inne właściwości ma zawiesina bezpośrednio po wymianie wody obiegowej, a inne w momencie, gdy ilość ciała stałego w zasadzie uniemożliwia jej dalsze użycie. W niniejszej pracy zebrano dane pozwalające na modelowanie procesu dla dwu dostaw zawiesiny zrzutowej bez dodatku flokulantu (nazwanych jako "Dostawa I" i "Dostawa II") oraz dla dostawy I i II z dodatkiem flokulantów Magnaflog 336, Magnaflog 333, Magnaflog 156 i Magnaflog 919. Sposób preparowania flokulantów, ich rodzaj i dawka wynikały z danych firmy CIBA [4] oraz informacji uzyskanej od dr hab. inż. Andrzeja Gierczyckiego [5].
The process of flotoconcentrate dewatering using the BIRD centrifuge is connected to the production of dump suspension characterized by increasing with time concentration of fine fractions. Such suspension should be periodically removed from production and refilled with circulating water. Solid phase containing 81.6% of coal is lost together with the suspension removed. This is an equivalent of about 10 Mg/hr coal, taking into account that suspension mass flow rate us equal to about 300 Mg/hr at 4% solid phase concentration. A well-performed phase separation not only enables the coal recovery and the decrease of the amount of refilling water but also facilitates the running of processing centre and decidedly decreases environmental hazards. Therefore, the laboratory scale investigation into filterability of dump suspension in order to change dewatering technology was undertaken in this work. There are different methods how to accelerate phase separation. The most popular is the use of the high pressure difference that can be performed in filtration centrifuges and pressure filters. Another method is connected with the filtration (pressure or centrifugal) of dump suspension previously decanted and usually modified by the addition of flocculants. Finally the method mentioned could be matched together and the correct selection should be restricted by economic calculations. It was stated on the basis of pressure filtration experiments for dump suspension with the addition of different flocculants that such process enabled, in practice, a full phase separation. As a result it was possible to obtain filtrate containing a very small amount of solid phase, and depending on time and filtration pressure the cake characterized by 35-45% of moisture content. The experimental data enabled one to determine so called filtration parameters useful in modelling of the separation process or more precisely to calculate cake moisture content for assumed ?P and ?. Additionally, a number of auxiliary tests including sedimentation and PSD analysis, microscope photos, pH determination in suspension and coal concentration measurements in solid phase were carried out. The tests confirmed that separation via filtration was a difficult process for the suspension mentioned. It was also stated that Magnaflog 156 flocculant produced by the CIBA is much more advantageous than currently used Magnaflog 336. Magnaflog 156 was selected on the basis of extensive tests of centrifugal filtration for four flocculants Magnaflog and one Floeger F-105, which are not presented in this paper. The dosage of Magnaflog 156 should be equal to 0.4 g of dry flocculant in 1 Mg suspension containing 4% of solid phase (in accordance with the producer advice). As to filter cloth, the best, among the seven cloths checked, appeared to be imported Finnish cloth type 71-2183. However, made in Poland PPT-2081 cloth was not much worse. The cloth valuation criteria included pressure resistance, filtrate turbidity and easiness of cake removal. On the basis of experiments performed it can be stated that the most advantageous method of phase separation should consist of the following steps: dump suspension with the addition of Magnaflog 156 is conducted to a settling tank, clarified liquid flows back to circulation and sludge from the settling tank is mixed with flotoconcentrate before entering the BIRD centrifuge. A little less advantageous is a variant in which sludge is conducted to a filter-press. However, in the case of long distance pipes and the close location of a settling tank and filter-press this variant could have been interesting from the economical point of view. Independently of a technological variant selected, the main conclusion originated from these investigations is that dump suspension can be (despite fine fractions of solid phase) separated using mechanical methods. - Źródło:
-
Rocznik Ochrona Środowiska; 2007, Tom 9; 133-157
1506-218X - Pojawia się w:
- Rocznik Ochrona Środowiska
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł