ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ РОЗДІЛЕННЯ ПОЛІДИСПЕРСНИХ ШЛАМІВ ВУГЛЕЗБАГАЧЕННЯ У ФІЛЬТРАЦІЙНИХ ТА ОСАДЖУВАЛЬНИХ ЦЕНТРИФУГАХ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2413-4295.2025.04.09Ключові слова:
полідисперсні шлами, вуглезбагачення, фільтраційна центрифуга, осаджувальна центрифуга, розділення, зневоднення, ефективність затримання твердої фази, гранулометричний складАнотація
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.
Посилання
Serhieiev P. V., Biletskyi V. S. Selektyvna flokuliatsiia vuhilnykh shlamiv orhanichnymy reahentamy: monohrafiia. [Selective flocculation of coal sludge with organic reagents: monograph]. Donetsk: Skhidnyi vydavnychyi dim, Donetske viddilennia NTSh, Redaktsiia hirnychoi entsyklopedii, 2010. 240 p.
Ma X., Fan Y., Dong X., Chen R., Li H., Sun D., Yao S. Impact of Clay Minerals on the Dewatering of Coal Slurry: An Experimental and Molecular-Simulation Study. Minerals, 2018, Vol. 8, pp. 400. doi: 10.3390/min8090400
Shkop A., Tseitlin M., Shestopalov O. Exploring the ways to intensify the dewatering process of polydisperse suspensions. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2016, Vol. 6, No. 10(84), pp. 35–40, doi: 10.15587/1729-4061.2016.86085.
Cacciuttolo C., Cano D., Custodio M. 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, 2023, Vol. 11, No. 5, pp. 462, doi: 10.3390/toxics11050462.
Cacciuttolo C., Atencio E. 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, 2023, Vol. 13, No. 11, pp. 1445, doi: 10.3390/min13111445.
Doi A., Nguyen T. A. H., Nguyen N. N., Nguyen C. V., Raji F., Nguyen A. V. Enhancing shear strength and handleability of dewatered clay-rich coal tailings for dry-stacking. Journal of Environmental Management, 2023, Vol. 344, pp. 118488, doi: 10.1016/j.jenvman.2023.118488.
Balaeva Ya. S., Kaftan Yu. S., Miroshnichenko D. V., Kotliarov E. I. Influence of Coal Properties on the Gross Calorific Value and Moisture-Holding Capacity. Coke and Chemistry, 2018, Vol. 61, No. 1, pp. 4–11, doi: 10.3103/s1068364x18010039.
Nguyen C. V., Nguyen A. V., Doi A., Dinh E., Nguyen T. V., Ejtemaei M., Osborne D. Advanced solid-liquid separation for dewatering fine coal tailings by combining chemical reagents and solid bowl centrifugation. Separation and Purification Technology, 2021, Vol. 259, pp. 118172, doi: 10.1016/j.seppur.2020.118172.
Shkop A., Tseitlin M., Shestopalov O., Raiko V. Study of the strength of flocculated structures of polydispersed coal suspensions. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2017, Vol. 1, No. 10(85), pp, 20–26, doi: 10.15587/1729-4061.2017.91031.
Shestopalov O., Briankin O., Rykusova N., Hetta O., Raiko V., Tseitlin M. Optimization of floccular cleaning and drainage of thin dispersed sludges. EUREKA: Physics and Engineering, 2020. No. 3, pp. 75–86, doi: 10.21303/2461-4262.2020.001239.
Zhang F., Bournival G., Ata S. Overview of fine coal filtration. Part II: Filtration aiding treatments and reagents. Separation and Purification Technology, 2025, Vol. 353, pp. 128584, doi: 10.1016/j.seppur.2024.128584.
Zhang F., Bournival G., Ata S. Overview of Fine Coal Filtration. Part I: Evaluation of Filtration Performance and Filter Cake Structure. Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review, 2024, Vol. 46, No. 3, pp. 457–478, doi: 10.1080/08827508.2024.2334956.
Shkop A., Shestopalov O., Sakun A., Tseitlin M., Ponomarova N., Bosiuk A., Romanchyk A., Bădiță-Voicu L. Research of efficiency of cleaning and dehydration of coal slims in centrifuges. International Journal of Mechatronics and Applied Mechanics, 2025, Issue 19, doi: 10.17683/ijomam/issue19.13.
Shkop A. Dewatering coal polydisperse suspensions. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2015, Vol. 2, No. 6(74), pp. 44, doi: 10.15587/1729-4061.2015.40557.
Li K., Zhou F., Fu S., Zhang Y., Dai C., Yuan H., Yu S. Study on the separation performance of a decanter centrifuge used for dewatering coal water slurry. Chemical Engineering Research and Design, 2023, Vol. 195, pp. 711–720, doi: 10.1016/j.cherd.2023.06.013.
Phengsaart T., Srichonphaisan P., Kertbundit C., Soonthornwiphat N., Sinthugoot S., Phumkokrux N., Juntarasakul O., Maneeintr K., Numprasanthai A., Park I., Tabelin C. B., Hiroyoshi N., Ito M. Conventional and recent advances in gravity separation technologies for coal cleaning: A systematic and critical review. Heliyon, 2023, Vol. 9, No. 2, pp. e13083, doi: 10.1016/j.heliyon.2023.e13083.
Zheng J., Lu J., Ma C., Lv T., Lu H. Study of the Fluidized Separation Process of Irregular Coarse-Grained Pulverized Coal Agglomerates Based on Modified Computational Fluid Dynamics-Population Balance Method. ACS Omega, 2022, Vol. 7, No. 25, pp. 21750–21762, doi: 10.1021/acsomega.2c01825.
Liu L., Pan H., Ge W., Kong C. Multi-Parameter Synergistic Effects on Fine Coal Slurry Sedimentation in High-Gravity Fields: A CFD Study. Separations, 2025, Vol. 12, No. 11, pp. 320, doi: 10.3390/separations12110320.
Singh R. K., Das A. Analysis of separation response of Kelsey centrifugal jig in processing fine coal. Fuel Processing Technology, 2013, Vol. 115, pp. 71–78, doi: 10.1016/j.fuproc.2013.04.005.
Wang H., Huang F., Fazli M., Kuang S., Yu A. CFD-DEM investigation of centrifugal slurry pump with polydisperse particle feeds. Powder Technology, 2024, Vol. 447, pp. 120204, doi: 10.1016/j.powtec.2024.120204.
Nguyen C. V., Nguyen A. V., Doi A., Dinh E., Nguyen T. V., Ejtemaei M., Osborne D. Advanced solid-liquid separation for dewatering fine coal tailings by combining chemical reagents and solid bowl centrifugation. Separation and Purification Technology, 2021, Vol. 259, pp. 118172, doi: 10.1016/j.seppur.2020.118172.
Doi A., Nguyen T. A. H., Nguyen N. N., Nguyen C. V., Raji F., Nguyen A. V. Enhancing shear strength and handleability of dewatered clay-rich coal tailings for dry-stacking. Journal of Environmental Management, 2023, Vol. 344, pp. 118488, doi: 10.1016/j.jenvman.2023.118488.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Журнал публікує статті згідно з ліцензією Creative Commons Attribution International CC-BY.
