Дослідження процесу розділення полідисперсних шламів вуглезбагачення у фільтраційних та осаджувальних центрифугах - Шкоп, Андрій Олександрович; Шестопалов, Олексій Валерійович; Босюк, Альона Сергіївна; Войтенко, Дмитро Максимович; Матісс, Дмитро Юрійович (Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2025)
Процеси збагачення вугілля супроводжуються утворенням значної кількості полідисперсних шламів, ефективне розділення та зневоднення яких є важливою технологічною та екологічною проблемою. Одним із перспективних способів вирішення цієї проблеми є використання модульних установок, що поєднують фільтраційні та осаджувальні центрифуги, встановлені послідовно, що дозволяє поетапно вилучати зернисті фракції та зневоднювати продукти різної крупності. Обмеженням широкого впровадження таких технологій є недостатня вивченість впливу параметрів центрифугування на ефективність затримання твердої фази, склад продуктів та ступінь зневоднення полідисперсних шламів вуглезбагачення. Метою роботи було дослідження процесу розділення полідисперсних шламів вуглезбагачення у фільтраційних та осаджувальних центрифугах. Досліджено роботу модуля зневоднення, що складається з фільтруючої центрифуги ФГУ-600 та осаджувальних центрифуги ОГШ-469, на шламах антрациту класу 0–3 мм. Встановлено вплив конструктивних параметрів фільтруючих поверхонь, частоти обертання ротора та конуса, а також режимів подачі пульпи на ефективність затримання твердої фази, гранулометричний склад продуктів розділення та ступінь їх зневоднення. Отримані продукти фільтраційної центрифуги характеризуються низькою вологістю (9-10%) та зниженою зольністю (13-15%), тоді як осаджувальна центрифуга забезпечує ефективне зневоднення дрібніших фракцій до вологості 24,6% при високому вилученні твердої фази. Фугат осаджувальної центрифуги містить мінімальну кількість твердої фази (1,5 г/л) з високою зольністю (72%). На підставі проведених випробувань встановлено, що послідовне використання фільтраційної та осаджувальної центрифуг дозволяє досягти високої ефективності розділення та зневоднення полідисперсних шламів, мінімізувати втрати вугільної фракції та зменшити екологічне навантаження. Проведені дослідження дозволяють визначити оптимальні режими роботи модуля для отримання продуктів із заданими характеристиками. Coal enrichment processes are accompanied by the formation of a significant amount of polydisperse sludge, the effective separation and dewatering of which is an important technological and environmental problem. One promising way to solve this problem is to use modular installations that combine filtration and sedimentation centrifuges installed in series, which allows for the step-by-step removal of granular fractions and dewatering of products of various sizes. The widespread implementation of such technologies is limited by the insufficient study of the influence of centrifugation parameters on the efficiency of solid phase retention, product composition, and the degree of dewatering of polydisperse coal enrichment sludges. The aim of the work was to study the process of separating polydisperse coal enrichment sludges in filtration and sedimentation centrifuges. The operation of a dewatering module consisting of an FG-600 filter centrifuge and an OGS-469 sedimentation centrifuge was studied on anthracite sludge of class 0-3 mm. The influence of the design parameters of the filter surfaces, the rotation frequency of the rotor and cone, as well as the pulp feed modes on the efficiency of solid phase retention, the granulometric composition of the separation products, and the degree of their dewatering was established. The products obtained from the filtration centrifuge are characterized by low moisture content (9-10%) and reduced ash content (13-15%), while the sedimentation centrifuge provides effective dewatering of finer fractions to a moisture content of 24.6% with high solids recovery. The sediment centrifuge effluent contains a minimum amount of solid phase (1.5 g/l) with high ash content (72%). Based on factory tests, it has been established that the sequential use of filtration and sedimentation centrifuges allows for high efficiency in the separation and dewatering of polydisperse slurries, minimizes coal fraction losses, and reduces the environmental impact. The studies conducted allow for the determination of optimal operating modes for the module to obtain products with specified characteristics.
Keywords: полідисперсні шлами; вуглезбагачення; фільтраційна центрифуга; осаджувальна центрифуга; розділення; зневоднення; ефективність затримання твердої фази; гранулометричний склад; polydisperse sludge; coal enrichment; filtration centrifuge; sedimentation centrifuge; separation; dewatering; solid phase retention efficiency; particle size distribution