ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5. Тема: Обезвоживание продуктов обогащения, образование шламовых вод и их осветление с помощью флокулянтов.. Общие положения.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5

Тема: Обезвоживание продуктов обогащения, образование шламовых вод и их осветление с помощью флокулянтов.

Цель работы:Закрепление знаний по основам обезвоживания продуктов обогащения, образованию шламовых вод, определение скорости осаждения шлама опытным путем и изучение вляния флокулянта на скорость осаждения и степень осветления воды.

Применяемое оборудование и материалы:

- персональный компьютер;

- калькулятор;

- уголь класса 0-0,5 мм;

- технические весы с разновесами;

- мерные цилиндры;

- флокулянт (полиакриламид);

- секундомер.

Общие положения.

Обезвоживанием называют процесс снижения содержания влаги в продуктах обогащения. В конечных товарных продуктах обогащения содержание влаги должно быть доведено до норм в соответствии с требованиями потребителей.

Шламовая вода представляет собой жидкую неоднородную систему, состоящую из твердой фазы - мелких частиц различной крупности и жидкой фазы – воды.

Сгущением называется процесс увеличения содержания твердой фазы в пульпе осаждением частиц под действием силы тяжести или центробежной силы.

В результате процесса сгущения получают сгущенный продукт и слив.

Осветлением оборотной воды называется удаление из нее твердой фазы. Сгущение всегда сопровождается осветлением воды.

Процесс сгущения шлама можно наблюдать в стеклянном цилиндре (рис.1). Через некоторый промежуток времени появляются зоны: осветления 1, стесненного падения частиц 2, переходная 3, уплотнения 4 и 5. По истечении определенного времени частицы полностью осядут на дно цилиндра и сверху будет осветленная вода, а внизу – сгущенный щлам.

Рис.1. Зоны осаждения шлама

Для увеличения скорости осаждения частиц используют явление коагуляции и флокуляции.

Угольные и породные частицы несут отрицательный электрический заряд. Одновременно заряженные частицы отталкиваются и приобретают некоторую устойчивость, которая препятствует их осаждению в пульпе.

Явление коагуляции заключается в том, что под действием адсорбированных ионов электролита (коагулянта) нейтрализуются поверхностные заряды из частиц и при столкновении друг с другом образуются крупные агрегаты – хлопья, которые быстро осаждаются.

Вследствие малой эффективности действия коагулянтов ( известь, едкий натр и др.) и их большого расхода в практике углеобогащения коагуляция не применяется.

Явление флокуляции аналогично явлению коагуляции, но возникает вследствие адсорбции на поверхности частиц молекул высокомолекулярных полимерных соединений (флокулянтов). Микромолекулы полимеров представляют собой длинные цепи, которые закрепляются довольно прочно на поверхности частиц, нейтрализуя их заряд или изменяя его на обратный.

Флокуляция шлама нашла широкое применение в практике углеобогащения. Скорость осаждения частиц при флокуляции увеличивается почти в три раза.

В качестве флокулянта применяют полиакриламид (ПАА) – синтетическое высокомолекулярное соединение, водный раствор которого обладает сильным флокулирующим действием.

На углеобогатительных фабриках применяют негидролизованный ПАА в виде 0,1-0,2%-ного раствора и гидролизованный раствор 0,05%-ной концентрации.

Расход ПАА составляет для флокуляции: шлама 1,5-2,0 г/м³, отходов флотации 0,7-1,0 г/м³.

Ход работы:

1. Берется навеска угля класса 0-0,5 мм и приготавливается пульпа в отношении Т:Ж = 1:10;

2. Масса навески определяется по формуле:

, г,

где : V- объем мерного цилиндра, см³;

δ – плотность угля, г/см³. Принимаем δ = 1,5г/см³;

p – отношение Ж:Т в пульпе.

3. Навеска смачивается водой и помещается в мерный цилиндр, в который доливается вода до метки, определяющей объем цилиндра и содержимое взбалтывается.

4. Пульпа отстаивается в течение 5-6 мин., а затем через каждую минуту делается отсчет деления мерного цилиндра на границе раздела: осветленная вода –шлам. Длительность опыта определяется достижением постоянства объема осветленной воды в цилиндре. Результаты отсчета записываются в таблицу.

5. В пульпу добавляем флокулянт (полиакриламид) в количестве 1см³ или 20 капель ( из расчета 1,5г/м³, 1-% раствор) . Содержание цилиндра перемешиваем и повторяем опыт. Отсчет производится через 0,5 минут. Результаты заносятся в таблицу.

Скорость осаждения шлама определяется по формуле:

V = 0,0002·W / d² · t, м/сек,

где: W – количество осветленной воды, см³;

d – диаметр мерного цилиндра, см; (по зпмеру);

t – время осаждения, мин.

Данные замеров заносятся в следующую таблицу 1.

Таблица 1 – Результаты осаждения шлама

Время отсчета, мин.	Количество осветленной воды, см³ (без флокулянта)	Количество осветленной воды, см³ (с флокулянтом)	Скорость осаждения
Время отсчета, мин.	Количество осветленной воды, см³ (без флокулянта)	Количество осветленной воды, см³ (с флокулянтом)	Без флокулянта	С флокулянтом

Итого

Содержание отчета:

1 Краткое описание опыта.

2 Предоставить результаты осаждения шлама в виде таблицы 1.

3 Описать сущность процесса обезвоживания продуктов обогащения, образования шламовой воды, процесса сгущения шлама. Дать заключение о скорости осаждения шлама с применением флокулянта и без него.

Работа выполняется группами студентов по 2-3 человека.

Каждый студент обязан составить индивидуальный отчет о выполненной практической работе и представить его преподавателю на следующем занятии. Студент, не представивший отчет о выполненной работе, к следующей практической работе не допускается. Отчет о практической работе следует выполнить на листе формата А4 либо в тетради.

Отчет о практической работе принимается преподавателем, если он правильно выполнен, аккуратно оформлен и верно даны ответы на вопросы по теме работы.

Контрольные вопросы:

1. Что называется шламовой водой ?

2. Что в шламовой воде представляет твердую фазу?

3. Что в шламовой воде представляет жидкую фазу?

4. Что называется процессом сгущения шлама?

5. Под действием каких сил происходит осаждение частиц?

6. Какие продукты получают в результате процесса сгущения ?

7. Какие зоны проявляются в результате осаждения шлама?

8. Что называется осветлением воды?

9. Что такое процесс флокуляции?

10. Для чего применяют флокулянты?

11. Что такое полиакриламид?

12. Кратко охарактеризуйте процесс осаждения частиц шлама под действием флокулянтов.

Литература:

1. Александрова Т.Н. Современные тенденции в обогащении природного и техногенного сырья различного минерального состава. № 12 (специальный выпуск 56). Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал) [Электронный ресурс] / Александрова Т.Н., Семенихин Д.Н., Потемкин В.А. - М. : Горная книга, 2018. - 56 с. - Режим доступа: http://www.studentlibrary.ru/book/GK_2018-12-56.html

2. Шохин В.Н., Лопатин А.Г. Гравитационные методы обогащения: Учеб. для вузов. - М.: Недра, 1980, с. 27 – 32.

3. Абрамов А.А. Переработка, обогащение и комплексное использование твердых полезных ископаемых: Учебник для вузов.в 3-х т. – 3-е изд., стер. – М.: Издательство «Горная книга», 2008. – Т. I Обогатительные процессы и аппараты. – 470 с.: ил.

4. Авдохин В.М. Основы обогащения полезных ископаемых: Учебник для вузов. – 2-е изд., стер.: В 2 т. – М.: Издательство Московского государственного университета, издательство «Горная книга», 2008. Т. 1. Обогатительные процессы. – 417 с.: ил.

Дополнительная

5.Журнал Обогащение руд. Режим доступа http://rudmet.ru/catalog/journals/2/

6. Фридман С. Э., Щербаков О.К., Комлев А.М. Обезвоживание продуктов обогащения.- М.: Недра, 1988

7. Чуянов.Г.Г. Обезвоживание, пылеулавливание и охрана окружающей среды. Учебник для вузов. – М.: Недра, 1987