Соотношение твердого к жидкому (разбавление)

Лабораторная работа № 1

Исследование процесса осветления оборотных вод

С использованием реагентов

Цель работы. Определить влияние расхода реагентов (коагулянтов и флокулянтов) на процессы осветления шламовых вод. Определить оптимальный расход реагентов на тонну шламовых отходов и порог действия реагентов. Оценить влияние различных механизмов образования агрегатов на качество слива и осадка.

Оборудование и материалы. Измерительные цилиндры на 100 мл – 8 штук, стакан емкостью 500 мл, пипетки для подачи реагентов, технические весы, бюкс для взвешивания высушенного осадка, секундомер, линейка, питание радиального сгустителя или сухие отходы флотации угля, кусочек полиэтиленовой пленки, реагенты: флокулянты с концентрацией 0,1 %, 1%, 5%, коагулянт (1 % раствор сернокислого алюминия).

Общие сведения

Для очистки шламовых вод и снижения стоимости процессов сгущения и осветления в лабораториях обогатительных фабрик, научно-исследовательских институтов и ВУЗов постоянно испытываются и внедряются в производство новые реагенты и технологические режимы очистки оборотных вод. Важной задачей является поиск эффективных и дешевых реагентов для очистки оборотной воды на производстве.

Расход флокулянтов в год обычно составляет сотни тонн, поэтому в процессах очистки воды и обезвоживания осадков большое значение имеет рациональное использование реагентов. Определить оптимальный расход реагентов на тонну шламовых отходов – задача весьма сложная, так как в технологии очистки воды, как правило, зачастую изменяется ряд факторов, например, содержание твердого в пульпе, минеральный состав шламов, на осаждение частиц также оказывают влияние температура, pH пульпы. Поэтому важно определить зависимости, связывающие расход реагентов с факторами, которые оказывают влияние на осаждение шламов и осветление оборотной воды.

Отходы флотации представляют собой пульпу (синонимы: суспензия, взвесь), т. е. смесь твёрдых частиц – шламов (менее 0,5 мм) и жидкости. Следовательно, это обводненный продукт, который необходимо обезвоживать для того, чтобы шламовые отходы обогатительной фабрики можно было утилизировать с наименьшим ущербом для окружающей среды.

Суспензии делятся на устойчивые и неустойчивые. В неустойчивых суспензиях твердая фаза расслаивается вследствие осаждения довольно крупных частиц. Нижний предел крупности частиц 1 мкм. В устойчивых суспензиях твердая фаза поддерживается во взвешенном состоянии молекулярными силами взаимодействия частиц. Верхний предельный размер твердых частиц 0,1 мкм.

По крупности шлам углеобогатительных фабрик делится на зернистый, размером более 45 мкм, который относительно хорошо осаждается, улавливается, обогащается, и тонкий размером менее 45 мкм, который весьма трудно обрабатывается.

На углеобогатительных фабриках шлам бывает в необогащенном виде (рядовой), в обогащенном (концентрат флотации, гидроциклонов, концентрационных столов), а также в виде отходов (флотации, гидроциклонов и концентрационных столов).

Для обезвоживания флотационные и другие шламовые отходы направляют в радиальный сгуститель с целью сгущения пульпы и осветления оборотной воды.

В радиальном сгустителе осуществляется процесс осаждения шламов под действием силы тяжести с выделением жидкой фазы из пульпы. Этот процесс называется сгущением, если цель его получить сгущённый продукт, с концентрацией твердых частиц выше, чем в исходном питании, и осветлением, если целью его является получение чистого слива (осветленной воды с меньшей концентрацией твердого, как правило, менее 1 г на литр.).

Осветление шламовых вод, как и сгущение пульпы достаточно медленный процесс вследствие высокой дисперсности твердой фазы пульпы. Для интенсификации осаждения твердых частиц в пульпу добавляют специальные реагенты, которые способствуют агрегированию (коагуляции или флокуляции) твердых частиц. Агрегирование может происходить за счет коагуляции – сцеплению частиц друг с другом вследствие действия молекулярных сил сцепления и уменьшения сил отталкивания и флокуляции – агрегированию частиц с образованием флокул в результате гидрофобизации поверхности частиц.

Наиболее известными реагентами-флокулянтами являются синтетические высокомолекулярные углеводородные соединения: полиакриламид (ПАА), полифлоки, гипан, сепаран, аэрофлоки, полиоксиэтилен (ПОЭ), ВПК, Магнафлоки и др. В качестве реагентов-коагулянтов применяют: известь, крахмал, едкий натр, хлорное железо, квасцы, сернокислый алюминий.

Технологические характеристики пульпы

Соотношение твердого к жидкому (разбавление)