Визначення ефективності вилучення та зневоднення зернистих вугільних шламів

Автор(и)

  • Андрій Олександрович Шкоп Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0002-1974-0290
  • Олексій Валерійович Шестопалов Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0001-6268-8638
  • Наталія Георгіївна Пономарьова Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0001-8931-5882
  • Мусій Абрамович Цейтлін Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0002-2452-7814
  • Андрій Вадимович Романчик Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна https://orcid.org/0009-0007-1660-4676

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.323812

Ключові слова:

полідисперсні шлами, ефективність затримання твердої фази, зневоднення осаду, осаджуюча центрифуга, фільтрування, очищення вугільних шламів

Анотація

Об'єктом дослідження є процес вилучення твердої фази і зневоднення вуглевмісних продуктів вуглезбагачувальної фабрики у технологічному ланцюжку апаратів «барабанне сито – центрифуга». Одним з найбільш проблемних місць технології збагачення вугілля є шламові води вуглезбагачувальних фабрик, які потребують якісного очищення та є перспективними для отримання дрібної вугільної фракції. Це дозволяє знизити навантаження на радіальні згущувачі, запобігти втратам вугілля і забруднення навколишнього середовища.

У ході дослідження використовувався промисловий експеримент з визначення ефективності модуля, який складався з барабанного сита Ecomash DS 511A-113 та центрифуги Ecomash SHS 511A-113. Встановлено, що класи більші за 1,5 мм доцільно вловлювати і зневоднювати фільтрування на розробленому барабанному ситі до вологості 15–22 % фільтраційними методами. Полідисперсний шлам після видалення класів більший за 1,5 мм ефективно зневоднюється у центрифузі до залишкової вологи 19,7–33 %. На ступінь зневоднення осаду в центрифузі впливає частка вмісту класу більше 0,4 мм і продуктивність живлення центрифуги, що визначають час формування, стиснення і компактність упаковки частинок в осаді. Встановлено, що за зневоднення дрібнодисперсних шламів тонких класів з розміром частинок менше 0,4 мм вологість осаду центрифуги зростає за підвищення ефективності затримання твердої фази. Зростання частки дрібнодисперсних класів в осаді, представлених переважно розмоклою глиною, призводить до збільшення вологості до 33 % і зростання зольності до 83–85 %. Підвищення вмісту зернистих класів 0,4–1,5 мм до 30 % і вище сприяє зниженню вологості осаду за інших рівних умов за рахунок видавлювання вологи з поверхні дрібних частинок, що здавлюються більшими частинками. Технологічний ланцюжок модуля, що випробовується у промислових умовах, який складається з фільтруючого сита і центрифуги дозволяє ефективно витягти зернисту фракцію шламу, вловивши до 87,4 % твердої фази, залишивши у фугату тільки тонкодисперсну високозольну глину з розміром частинок менше 40 мкм.

Біографії авторів

Андрій Олександрович Шкоп, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Кандидат технічних наук

Кафедра хімічної техніки і промислової екології

Олексій Валерійович Шестопалов, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра хімічної техніки та промислової екології

Наталія Георгіївна Пономарьова, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра інтегрованих технологій, процесів та апаратів

Мусій Абрамович Цейтлін, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Доктор технічних наук, професор

Кафедра хімічної техніки і промислової екології

Андрій Вадимович Романчик, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Аспірант

Кафедра хімічної техніки і промислової екології

Посилання

  1. Serhieiev, P. V., Biletskyi, V. S. (2010). Selektyvna flokuliatsiia vuhilnykh shlamivorhanichnymy reahentamy. Donetsk: Skhidnyi vydavnychyi dim, Donetske viddilennia NTSh, Redaktsiia hirnychoi entsyklopedii, 240.
  2. Ma, X., Fan, Y., Dong, X., Chen, R., Li, H., Sun, D., Yao, S. (2018). Impact of Clay Minerals on the Dewatering of Coal Slurry: An Experimental and Molecular-Simulation Study. Minerals, 8 (9), 400. https://doi.org/10.3390/min8090400
  3. Hand, P. (2020). Dewatering and drying of fine coal to a saleable product. https://www.wrc.org.za/wp-content/uploads/mdocs/SP%2084%20Dewatering%20and%20drying%20of%20fine%20coal%20to%20a%20saleable%20product%20-%202000.pdf
  4. Shkop, A., Tseitlin, M., Shestopalov, O. (2016). Exploring the ways to intensify the dewatering process of polydisperse suspensions. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (10 (84)), 35–40. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.86085
  5. Cacciuttolo, C., Cano, D., Custodio, M. (2023). Socio-Environmental Risks Linked with Mine Tailings Chemical Composition: Promoting Responsible and Safe Mine Tailings Management Considering Copper and Gold Mining Experiences from Chile and Peru. Toxics, 11 (5), 462. https://doi.org/10.3390/toxics11050462
  6. Cacciuttolo, C., Atencio, E. (2023). Dry Stacking of Filtered Tailings for Large-Scale Production Rates over 100,000 Metric Tons per Day: Envisioning the Sustainable Future of Mine Tailings Storage Facilities. Minerals, 13 (11), 1445. https://doi.org/10.3390/min13111445
  7. Doi, A., Nguyen, T. A. H., Nguyen, N. N., Nguyen, C. V., Raji, F., Nguyen, A. V. (2023). Enhancing shear strength and handleability of dewatered clay-rich coal tailings for dry-stacking. Journal of Environmental Management, 344, 118488. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.118488
  8. Balaeva, Ya. S., Kaftan, Yu. S., Miroshnichenko, D. V., Kotliarov, E. I. (2018). Influence of Coal Properties on the Gross Calorific Value and Moisture-Holding Capacity. Coke and Chemistry, 61 (1), 4–11. https://doi.org/10.3103/s1068364x18010039
  9. Nguyen, C. V., Nguyen, A. V., Doi, A., Dinh, E., Nguyen, T. V., Ejtemaei, M., Osborne, D. (2021). Advanced solid-liquid separation for dewatering fine coal tailings by combining chemical reagents and solid bowl centrifugation. Separation and Purification Technology, 259, 118172. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2020.118172
  10. Shkop, A., Tseitlin, M., Shestopalov, O., Raiko, V. (2017). Study of the strength of flocculated structures of polydispersed coal suspensions. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (10 (85)), 20–26. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.91031
  11. Shestopalov, O., Briankin, O., Rykusova, N., Hetta, O., Raiko, V., Tseitlin, M. (2020). Optimization of floccular cleaning and drainage of thin dispersed sludges. EUREKA: Physics and Engineering, 3, 75–86. https://doi.org/10.21303/2461-4262.2020.001239
  12. DSTU 4082-2002. Palyvo tverde. Sytovyi metod vyznachannia hranulometrychnoho skladu (2002). Available at: https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=75811
  13. ISO 1171:2024. Coal and coke – Determination of ash. Available at: https://www.iso.org/standard/86977.html
  14. Zhang, F., Bournival, G., Ata, S. (2025). Overview of fine coal filtration. Part II: Filtration aiding treatments and reagents. Separation and Purification Technology, 353, 128584. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.128584
  15. Zhang, F., Bournival, G., Ata, S. (2024). Overview of Fine Coal Filtration. Part I: Evaluation of Filtration Performance and Filter Cake Structure. Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review, 1–22. https://doi.org/10.1080/08827508.2024.2334956
Investigation of extraction and dehydration efficiency of granular coal slims

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-02-28

Як цитувати

Шкоп, А. О., Шестопалов, О. В., Пономарьова, Н. Г., Цейтлін, М. А., & Романчик, А. В. (2025). Визначення ефективності вилучення та зневоднення зернистих вугільних шламів. Technology Audit and Production Reserves, 1(3(81), 63–68. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.323812

Номер

Розділ

Екологія та технології захисту навколишнього середовища