Microsoft Word - PR 18_02_04.doc

Транскрипт

1 PODZEMNI RADOVI 18 (2011) UDK 62 RUDARSKO-GEOLOŠKI FAKULTET BEOGRAD YU ISSN Originalni naučni rad TRETMAN MULJA IZ PARNABY POSTROJENJA U RiTE UGLJEVIK - REPUBLIKA SRPSKA Lazić Predrag 1, Deušić Slaven 2 Sažetak: Postupak čišćenja uglja u atogenoj suspenziji u Parnaby bubnju i hidrociklonima poslednjih godina dobija sve više na zančaju u zemljama bivše Jugoslavije (Srbija, Crna Gora, Republika Srpska). Ovaj postupak čišćenja uglja pokazao se kao efikasan pogotovu za mlađe ugljeve, dosta je jednostavan, a uz to je i cenovno prihvatljiv. Kao proizvodi ovog procesa javljaju se čist ugalj (ČU) krupnoće -100(80)+0,5 mm, jalovina krupnoće -100(80)+0,5 mm i mulj krupnoće -0,5+0 mm. Tretman ovog mulja u prošlosti je podrazumevao (po pravilu) taloženje u taložnicima sa ispuštanjem prelivne vode u vodotokove. Najnovije tendencije, koje su u potpunosti u skladu sa ekološkim zahtevima, podrazumevaju drugačiji tretman mulja iz Parnaby procesa. Ovaj tretman najčešće podrazumeva zgušnjavanje i filtriranje mulja uz vraćanje prelivne vode iz zgušnjivača u tzv "zatvoreni ciklus". Ključne reči: zgušnjivanje, filtriranje, povratna voda, zatvoreni ciklus 1. UVOD Postrojenje za čišćenje uglja na P.K. "Bogutovo Selo" Ugljevik izgrađeno je 1997.godine, prema projektu Sektora za projektovanje R.O. za istraživačko razvojne poslove, Viskoza razvoj, iz Loznice. Namenjeno je čišćenju uglja prvog i drugog krovinskog sloja, na principu gravitacijske koncentracije u autogenoj suspenziji, prema Parnaby postupku. Kao rezultat čišćenja uglja, ovim postupkom, dobija se čist ugalj krupnoće ,5 mm, jalovina krupnoće ,5 mm i mulj krupnoće -0,5+0 mm. Projektnim rešenjem predviđeno je da se čist ugalj klasira na četiri klase krupnoće, komad, kocka, orah i sitan i da se deponuje na privremene deponije odakle se otprema kupcima. Jalovina se takođe privremeno skladišti na depo odakle se otprema na konačno mesto deponovanja. Mulj se odlaže u taložnike kojih trenutno ima izgrađeno pet, pri čemu voda preliva iz jednog u drugi i potom odlazi u vodotok. S obzirom da mulj sadrži čestice gline i da ima malu brzinu taloženja, to ima za posledicu da prelivna voda sadrži povećan udeo suspendovanih čestica. Kako je ovakav "tretman" mulja neadekvatan, rukovodstvo rudnika je odlučilo da pristupi rešavanju ovog problema na odgovarajući način. 1 Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Đušina 7, Beograd, Srbija, plazic@rgf.bg.ac.rs 2 Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Đušina 7, Beograd, Srbija, sdeusic@rgf.bg.ac.rs

2 22 Lazić P.; Deušić S. 31 UTOVARIVAC REŠETKA 350x350 BUNKER V=30x3 CISTA VODA EKSCENTRICNI DODAVAC ED-3 16 TRANSPORTER B=1200mm DETEKTOR METALA L 15 ka sitima poz. 3.7 i 3.9 ROST DODAVAC VS-18/3 26 "Kek" 30 odpadni mulj L komprimovani vazduh za ventil 26a i presu 30 26a 25 L Priprema flokulanata flokulant flokulant u poz voda Priprema flokulanata flokulant flokulant u poz.28 35a voda Mulj ugalj iz krovine a L 3.2 J 4 J Jalovina mm mm Protocna deponija uglja za ciscenje jalovina Parnaby bubanj mm mm 3.5 D CU A 3.10.B utovar i oprema uglja kupcima J Slika 1 Šema tehnološkog procesa čišćenja uglja sa PK "Bogutovo Selo" Ugljevik

3 Tretman mulja iz Parnaby postrojenja TEHNOLOGIJA ČIŠĆENJA UGLJA U AUTOGENOJ SUSPENZIJI Suština ovog načina čišćenja uglja ogleda se u sledećem: Zajedno sa rovnim ugljem krupnoće mm u nagnuti bubanj sa spiralom ubacuje se i autogena suspenzija odgovarajuće gustine. Niz bubanj teče autogena suspenzija potpomognuta dinamičkim efektom spirale i sa sobom nosi laku frakciju (čist ugalj). Jalovina kao teža pada na dno bubnja i nju spirala iznosi suprotno od kretanja suspenzije i čistog uglja. Laka frakcija izlazi iz bubnja zajedno sa suspenzijom i odlazi na sito otvora 5 mm. Prosev sita krupnoće -5+0 mm predstavlja sitan ugalj i suspenziju i on se pomoću muljne pumpe šalje na bateriju hidrociklona gde se vrši čišćenje sitne klase uglja. Čist ugalj krupnoće -5+0,5 mm odlazi preko dva lučna sita na posebno vibro sito gde se vrši otkapavanje i pranje čistog uglja. Sitnozrna jalovina kao pesak hidrociklona spaja se sa krupnozrnom jalovinom i odlazi na sito za otkapavanje, a potom transportnom trakom na depo jalovine. Čist ugalj krupnoće mm odlazi na sito za ispiranje i potom na sito za klasiranje na tri sortimana mm, mm i mm, a čist ugalj krupnoće -5+0,5 mm odlazi posebnom transportnom trakom na depo za ovu klasu. Kao proizvod procesa čišćenja uglja u autogenoj suspenziji javlja se i mulj krupnoće mm koji predstavlja višak suspenzije i koji treba da se adekvatno tretira u cilju zaštite životne sredine. Naime, u postojećem tehnološkom procesu tretman mulja je podrazumevao taloženje mulja u taložnicima napravljenim u terenu, a prelivna voda koja je sadržavala značajnu količinu suspendovanih materija ispuštana je u vodotok. 3. PREGLED MOGUĆIH POSTUPAKA PREČIŠĆAVANJA OTPADNIH VODA Pošto je teško naći razloge primene taložnika u tehnologiji čišćenja otpadnih voda mokrih separacija uglja, postavlja se pitanje njihove alternative. Moderan pristup u rešavanju problema otpadnih voda mokrih separacija uglja predstavlja kontinualno čišćenje, koje za krajnji cilj ima vraćanje tečne faze u tehnološki proces i dobijanje čvrste faze u stanju pogodnom za transport i skladištenje sa krupnozrnom jalovinom. Iako svaki od procesa ima neke svoje specifičnosti, zajednička im je karakteristika da u suštini uključuju dve tehnološke operacije: zgušnjavanje i filtriranje Zgušnjavanje Veoma retko se dešava da se otpadne vode mokrih separacija uglja mogu filtrirati bez prethodnog zgušnjavanja. Čist ugalj kao rezultat procesa čišćenja mora se ispirati znatnim količinama vode pod pritiskom (ne manje od 0,5 m 3 /t materijala koji se ispira), pri čemu dolazi do znatnijeg razređenja otpadnih voda.

4 24 Lazić P.; Deušić S. Cilindrični zgušnjivači Zgušnjivači su najrasprostranjeniji uređaji za zgušnjavanje u pripremi mineralnih sirovina. Najčešće su cilindričnog oblika sa otvorom za pražnjenje na dnu, kroz koji se zgusnuti mulj, pod dejstvom sporo rotirajućih grabulja kontinualno prazni. Manje ili više bistar preliv se prikuplja i odvodi kanalom smeštenim po gornjem obodu zgušnjivača. Rad zgušnjivača može se odvijati bez upotrebe flokulanata i sa njihovom upotrebom. Uopšteno govoreći, upotreba flokulanata smanjuje dimenzije zgušnjivača, dakle investicione troškove, ali poskupljuje operativne troškove. Nekada se upotreba flokulanata zbog prirode mulja ne može ni izbeći što se pokazalo i u slučaju mulja iz Parnaby procesa čišćenja uglja sa PK "Bogutovo Selo". Talog, mm H k 200 bez flokulanta 35 g/t 77g/t 150 g/t 230 g/t 385 g/t t k Vreme, min Slika 2 - Krive taloženja mulja iz Parnaby postrojenja "Bogutovo Selo" - Ugljevik Rad zgušnjivača bazira se na gravitacijskom taloženju čvrste faze. Površina zgušnjavanja mora biti dovoljno velika da obezbedi vreme potrebno da svaka od čestica prođe svaku od zona zgušnjavanja i omogući i najsporijim česticama da stignu do dna zgušnjivača. Isto tako, ona mora biti dovoljno velika i da obezbedi bistar preliv. Od zgušnjivača se dakle može zahtevati da: 1. obezbedi pesak određene gustine, 2. obezbedi bistar preliv, 3. obezbedi i bistar preliv i dovoljno zgusnuti materijal. Najčešće se postavlja jedan od prva dva navedena zahteva. Što se čišćenja otpadnih voda mokrih separacija uglja tiče, prvi zahtev je najčešći. Mulj se mora zgusnuti do gustine koju zahteva sledeća faza procesa njegove prerade (npr. filtriranje), a za ispiranje produkata čišćenja uglja i nije važno da li će povratna voda sadržati 30 mg/l ili 60 mg/l čvrste faze. Posebnu vrstu cilindričnih zgušnjivača čine tzv. visoko kapacitativni zgušnjivači (High rate thickeners).

5 Tretman mulja iz Parnaby postrojenja Veoma snažni flokulanti omogućili su tako intenzivno taloženje flokulisanih čestica da je potrebna površina za zgušnjavanje u nekim slučajevima dostigla nivo i od 0,15 m 2 /t/dan. U "obične" zgušnjivače pulpa se uvodi na vrhu zgušnjivača i čvrste čestice polako tonu ka dnu gde se završava konačno zgušnjavanje. Visoko kapacitativni zgušnjivači, šematski prikazani na slici 3 su tako koncipirani da se otpadne vode uvode u zgušnjivač bliže njegovom dnu, direktno u zonu zgusnute pulpe (pulp bed). Čvrste čestice koje su upravo uvedene u ovaj sloj bivaju "uhvaćene", a tečna faza počinje svoj put nagore kroz zgusnuti materijal neprestano se filtrirajući. Gornji deo sloja zgusnute pulpe održava se neprekidno u fluidiziranom stanju dok se konačno zgušnjavanje završava u donjem delu sloja zgusnute pulpe. Slika 3 - Visoko kapacitativni zgušnjivač firme Eimco Prethodno opisana tehnologija rada visoko-kapacitativnih zgušnjivača, u odnosu na konvencionalne zgušnjivače, nudi niz prednosti: - veći kapacitet; - manje dimenzije, prečnik ovih zgušnjivača je, za isti kapacitet, između trećine i polovine prečnika klasičnih zgušnjivača; - bolju kontrolu procesa, zbog manje zapremine zgušnjivača brže je reagovanje na promenu radnih parametara, što pak omogućava precizniju automatsku kontrolu i minimizira ljudski rad na kontroli; - daje gušći pesak, pošto je gustina peska zgušnjivača direktno proporcionalna količini dodatog flokulanta, njegova gustina može se održavati na potrebnom nivou kontrolom dodavanja flokulanta; - čist preliv, injektiranje otpadne vode direktno u zonu zgusnute pulpe obezbeđuje da najfinije čestice ne budu iznesene sa fluidom u preliv, prelivi sadrže tipičnih 20 do 50 ppm suspendovanih materija; - niske troškove investicije koji su za pola manji od troškova nabavke odgovarajućeg konvencionalnog zgušnjivača;

6 26 Lazić P.; Deušić S. - mogućnost ugradnje u zatvorenom prostoru zbog znatno manjih dimenzija, manja osetljivost na klimatske uticaje. Nedostatak visoko-kapacitativnih zgušnjivača je što moraju da koriste flokulant i što ga koriste u većoj količini od klasičnih zgušnjivača Filtriranje Filtriranje otpadnih voda mokrih separacija uglja oduvek je bio poseban i specifičan problem, pre svega zbog zbog uobičajenog visokog učešća glinovitog materijala. Veoma uspešni postupci filtriranja na disk filterima ili bubnjastim filterima koncentrata metala, pokazali su se bezuspešnim kada je trebalo filtrirati otpadne vode mokrih separacija uglja. Napredak na ovom polju donelo je uvođenje centrifuga ali se ubrzo pokazalo da pored izvanredno visoke potrošnje električne energije (Fisher, Schill, 1981) i ne daju dovoljno čvrst "kolač", pogodan za lak transport i deponovanje. Odvajanje čvrste faze iz otpadnih voda mokrih separacija uglja, posle faze zgušnjavanja u različitim tipovima zgušnjivača, vrši se danas uglavnom na tri tipa uređaja: - horizontalni tračni filteri; - tračne filter prese i - filter prese. Filter prese su posebno efikasne u slučajevima muljeva čiji veći deo čine čestice gline veličine 2-10 μm. Sa znatno većim pritiscima koji se sada primenjuju, bar umesto tradicionalnih bar, filter prese postaju veoma primamljive za naročito teške uslove rada (Donhauser, 1995). Filter prese Filter prese savremenih konstrukcija mogu da obezbede pritisak i do 140 bara što je izuzetno važno kod filtriranja materijala sa visokim sadržajem gline kakav je mulj iz procesa čišćenja uglja Parnaby tehnologijom. Filter presa predviđena je za teške uslove rada i pogodna je za filtriranje koncentrata metaličnih minerala, uglja i otpada. Obezbeđuju kek sa malim sadržajem vlage, mogu da daju kapacitet do 250 t/h i posebno su pogodne za filtiranje proizvoda čije čestice imaju krupnoću od nekoliko mikrometara. Slika 4 - Filter presa firme ASTEC-TONGIANI

7 Tretman mulja iz Parnaby postrojenja ZAKLJUČAK Pošto se u procesu prerade rovnog uglja Parnaby postupkom stvaraju otpadne vode koje u sebi sadrže čestice uglja i jalovine krupnoće 0,5+0 mm radi ekološki i tehnološki bezbednog nastavka rada postrojenja treba pristupiti izgradnji dela postrojenja za tretman otpadne vode kako ona ne bi išla u vodotok. Svesni ograničenosti dosadašnjeg načina tretiranja otpadnih voda, rukovodstvo rudnika "Ugljevik" odlučilo je da započne niz aktivnosti kojima je krajnji cilj uvođenje savremenog, pouzdanog, ekološki bezbednog i ekonomski isplativog sistema tretiranja otpadnih voda. Analiza koja se daje predstavlja rekapitulaciju dosadašnjih istraživanja u ovom pravcu i ona pokazuje sledeće: - da su na raspolaganju savremeni sistemi za tretiranje otpadnih voda koji ispunjavaju postavljene zahteve u pogledu pouzdanosti i ekološke bezbednosti; - dobijeni rezultati potvrđuju uspešnu upotrebu sredstava za pospešivanje zgušnjavanja (flokulanti), bez kojih je funkcionisanje savremenih sistema za prečišćavanje otpadnih voda teško izvodljivo. Ova analiza ukazuje na zahteve koje buduće postrojenje za preradu otpadnih voda mora da ispuni: - da sadržaj vlage u krajnjem proizvodu tretiranja otpadnih voda bude takav, da omogućava nesmetanu manipulaciju, transport i deponovanje sa ostalom jalovinom; - da investicije u opremu budu što niže; - da odabrani proces konzumira što manje električne energije; - da se potrošnja flokulanta koji će predstavljati glavni operativni trošak svede na najmanju moguću meru; - da generalne dimenzije ovog postrojenja omoguće njegov smeštaj u zatvoren prostor. Ove uslove može da ispuni rekonstruisano postrojenje. Rekonstruisano postrojenje obuhvata kompletno postojeće Parnaby postrojenje uz dodatak zgušnjivača, sistema za doziranje flokulanata i filter prese za formiranje "kek"-a. Ovom rekonstrukcijom obezbediće se tzv. "Zatvoreni ciklus" povratne vode i obezbediće se znatno niža potrošnja sveže vode. Pored toga dobiće se isfiltrirani mulj u vidu "keka" koji će moći bezbedno da se transportuje do konačnog odlagališta. LITERATURA [1] Cook, L.R., Childres, J.J., [1978]: Trans AIME, Vol 264. [2] Donhauser, F., [1995]: New Developments in Dewatering of Clay, Aufbereitungs-technik 36. [3] Đokić, S., Canić, M., [1989]: Mogu li taložni bazeni rešiti problem otpadnih voda mokrih separacija uglja, Rudarski glasnik 1/1989, Beograd. [4] Fisher, C.M., Schill, G.M., [1981]: The dewatering of fine coal refuse with a continous high performance Belt filter press.

8 28 Lazić P.; Deušić S. [5] Kong, D.L., [1978]: Thickeners, Mineral Procssing Plant Design, Published by Society of Mining Engineers of the American Institute of Mining, Metallurgical and Petroleum Engineers, New York. [6] Taraba, V., Marasová, D., [1997]: Ekologická preprava uhlia, rúd, nerúd a iných materiálov, Uhlí, Rudy, Geologický průzkum, No.1/1997, Česká, p [7] The Sala Lamella Thickener, Sala Information SIM 374. [8] [1994]: Glavni tehnološko-mašinski projekat pogona za obogaćivanje uglja, Viskoza razvoj, Loznica. [9] [1999]: Tehnološke osnove projektovanja postrojenja za pripremu mineralnih sirovina, Monografija, Rudarski institut, Beograd. [10] [2001]: Studija čišćenja uglja iz rudnika Ugljevik, Rudarski institut, Beograd. [11] [2006]: Analiza postojećeg stanja sa predlogom rešenja otpadnih voda postrojenja za obogaćivanje uglja na P.K. Bogutovo Selo Ugljevik, Ruding, Beograd. [12] [2007]: Izveštaj o ispitivanju zgušnjavanja i filtriranja otpadne vode separacije uglja Ugljevik, ITNMS, Beograd. [13] [2008]: Analiza rada postrojenja za obogaćivanje uglja na P.K. Bogutovo Selo Ugljevik sa predlogom rešenja za tretman otpadnih voda, Studija, Ruding, Beograd. [14] [2008]: Studija izvodljivosti i isplativosti izgradnje dela postrojenja za tretman otpadnih voda iz Pranaby procesa čišćenja rovnog uglja sa PK "Bogutovo Selo" Ugljevik, Ruding Princ's Son d.o.o., Nevesinje. [15] Prospektni materijal firme DELFILT Ltd. U.K. [16] Prospektni materijal firme PANNEVIS, Holandija. [17] Prospektni mateijal firme METSO MINERALS.