Технические науки/10. Горное дело

К.т.н. Шавакулева О.П., к.т.н. Гмызина Н.В.

ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Россия

Изучение процессов сгущения и фильтрации металлургических шламов

В настоящее время разработаны различные технологии переработки металлургических шламов, которые основаны на обезвоживание (сгущение, фильтрование и сушке) материала. Данная работа посвящена возможным вариантом интенсификации процессов сгущения металлургических шламов ОАО «ММК».

Железосодержащие металлургические шламы по физико-химическим свойствам в значительной степени отличаются от железорудных шламов горно-обогатительных предприятий. В настоящее время газоочистки ОАО «ММК» выделяют шламы доменные (68%), конвертерные (27%), мартеновские (5%) в количестве 248 тыс т в год, а утилизируются, по ряду причин, только доменные.

Изучение химического состава конвертерных шламов ОАО «ММК» показал, что основная масса шламов содержит железо, которое может колебаться от 45 до 70 %. В состав железосодержащих шламов входят: сера, кремнезем, цинк. Основными рудными минералами конвертерных шламов являются магнетит (3-5%) и гематит (75-85 %). Таким образом, железосодержащие шламы представляют собой новый особый вид сырья для черной металлургии. Обезвоженные металлургические шламы могут использоваться в качестве добавок в аглошихту и являться заменой части рудного сырья.

Для утилизации конвертерных шламов предложено их совместное обезвоживание с доменными на ВФУ ОАО «ММК» по существующей технологии. Для совершенствование процесса сгущения испытаны различные реагенты как коагулирующего, так и флокулирующего механизмов действия.

В работе изучено влияние следующих флокулянтов: Санфлок, Акванол, Магнофлок, Праестол 2530, полиакриламид (ПАА) и крахмал на скорость осаждения конвертерных шламов. Результаты опытов представлены на рис. 1.

Приведенные данные показывают, что при использовании ПАА с расходом 30 г/т достигается наибольшая скорость осаждения твердой фазы 111,6 м/ч.

Применение флокулянтов приводит к образованию из конвертерных шламов крупных флокул (более 5 мм), которые мгновенно оседают. При использовании флокулянтов наблюдается экстремальная зависимость. Избыточный расход флокулянта приводит к уменьшению скорости осаждения, вследствие того, что концы полимерных звеньев, взаимодействуя друг с другом, проявляют отталкивающее действие.

Коагулянты являются эффективными и относительно дешевыми реагентами широко используемыми в практике обезвоживание продуктов обогащения. В работе изучены коагулянты: CaCl₂, FeSO₄, Al₂(SO₄)₃ и CaO. Влияние расхода коагулянта на скорость осаждения твердой фазы показали, что наиболее эффективным коагулянтов является Al₂(SO₄)₃ , при расходе 1000 г/т скорость осаждения составила 4,0 м/ч. Полученные данные свидетельствуют о незначительном увеличении скорости осаждения твердой фазы при использовании реагентов коагулирующего действия.

Анализ литературных данных показал возможность совместного использования коагулянтов и флокулянтов. По данным эксперимента были отобраны флокулянты: Санфлок, Акванол, ПАА и коагулянт Al₂(SO₄)₃. Наилучшие результаты сгущения показала связка Акванол-Al₂(SO₄)₃, при расходе 100 и 40 г/т соответственно, скорость осаждения составила 178,5 м/ч.

Использование флокулянтов и коагулянтов оказывает действие, как на процесс сгущения, так и на последующую фильтрацию. Проведенные опыты с участием флокулянтов и коагулянтов по их влиянию на скорость фильтрования, показали незначительное увеличение данного показателя. При использовании связки Акванол-Al₂(SO₄)₃ влажность конечного продукта увеличилась на 0,6-0,8%.

Таким образом, исследования флокулянтов и коагулянтов на процессы сгущения и фильтрации позволили определить эффективные реагенты и их оптимальные расходы для последующих промышленных испытаний в цехе ВФУ ОАО «ММК».