CC BY
88
УДК 662.74:662.765
Петухов В.Н., Скоробогатова A.A., Ильясова А.З.
ИССЛЕДОВАНИЕ ФЛОТАЦИОННОЙ АКТИВНОСТИ РЕАГЕНТОВ-СОБИРАТЕЛЕЙ РАЗЛИЧНОГО ГРУППОВОГО ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПРИ ФЛОТАЦИИ УГЛЕЙ
Аннотация. В работе проведены исследования эффективности действия собирателей различного химического состава при флотации коксующихсяугпей. Установлена высокая эффективность и селективность процесса флотации при использовании в качестве реагентов - собирателей кубового остатка ректификации тримеров пропилена и технического продукта нефтехимии «Мотоапкилата». Использование их вместо применяемого на углеобогатительных фабриках РФ в качестве реагента - собирателя «Легкого газойпя каталитического крекинга» позволяет повысить выход концентрата на 4,8-10,4% в зависимости от физико-химических параметров угпей, поступающих на обогащение, снизить потери органической массы с отходами флотации при одновременном снижении расхода реагентов в 1,5-2 раза.
Ключевые слова: уголь, флотация угпей, реагенты - собиратели, вспениватели, извлечение горючей массы в концентрат, эффективность, селективность процесса флотации.
В последние годы возрастает добыча и использование в промышленности труднообогатимых углей, флотируемость которых при применении традиционных реагентных режимов недостаточно высокая [1-3]. Для повышения флотируемости углей с различной минерализацией необходима разработка новых реагентных режимов, обеспечивающих снижение потерь органической массы углей с отходами флотации.
Флотация является сложным процессом, являющимся совокупностью физических, химических и физико-химических явлений, протекающих при обогащении угольной мелочи. Исследованиями установлено, что флотационная активность и селективность действия реагентов - собирателей из числа технических продуктов нефтехимии при флотации углей обусловлена групповым химическим составом и структурными особенностями химических соединений, входящих в реагенты - собиратели [4,5]. Поиск новых реагентов для флотации углей различной степени минерализации, обладающих значительным различием физикохимии поверхности, выбор правильного сочетания углеводородов различных классов в реагенте -собирателе, обеспечивающих условия гидрофобизации угольной поверхности, являются актуальной задачей.
В работе проводились исследования флотации угольной мелочи, поступающей на обогащение, в условиях обогатительной фабрики «Беловская». При флотации угольной мелочи были исследованы следующие реагенты:
- в качестве реагентов-собирателей были использованы технические продукты нефтепереработки - легкий газойль каталитического крекинга (ЛГКК), кубовый остаток производства изопропилбензола (КО ИПБ), кубовые остатки ректификации тримеров пропилена (КО РТП) и «мотоалки-лат» (МТА).
В качестве реагентов - вспенивателей - «Экофол 440» и кубовые остатки производства бутиловых спиртов (КОБС). групповой химический состав исследованных реагентов приведен в (табл. 1).
Групповой химический состав реагентов показывает, что реагенты - собиратели и вспениватели значительно отличаются по содержанию компонентов, а именно:
- групповой химический состав «МТА» представлен, в основном, изопарафинами;
- групповой химический состав КО РТП представлен алке-нами с изостроением углеводородных радикалов;'
О Петухов В.Н., Скоробогатова A.A., Ильясова А.З., 2017
- в «ЛГКК» в групповом химическом составе в преобладающем количестве присутствуют арены и до 30% смесь парафинов и нафтенов.
Исследованием установлено, что применение в качестве реагента - собирателя «мотоалкилата» позволяет повысить извлечение горючей массы в концентрат с 85,3 до 92,4% по сравнению с использованием «ЛГКК» с получением флотоконцентрата, удовлетворяющего коксохимическое производство. Зольность отходов флотации в случае применения «МТА» повышается с 56,1 до 65,0%. Следовательно, использование в качестве реагента - собирателя «МТА» позволяет снизить потери органической массы углей с отходами на 7,1%. Установлено, что использование «МТА» вместо собирателя «ЛГКК» позволяет не только повысить извлечение горючей массы в концентрат, но и снизить расход собирателя с 2,98 до 2,43 кг/т (табл. 2).
Высокая эффективность действия «МТА» при флотации углей объясняется наличием в групповом химическом составе реагента химических соединений с изостроением углеводородных радикалов, обеспечивающих повышение гидрофобизации угольной поверхности и флотируемость угольных частиц.
В групповой химический состав «КО РТП» входят непредельные углеводороды. Эти химические соединения имеют тт-электроны кратных углерод - углеродных связей, за счет которых они могут взаимодействовать с полярными центрами угольной поверхности по типу донорно-акцепторного взаимодействия. Наличие подобного взаимодействия приводит не только к более прочной адсорбции химических соединений на угольной поверхности, но и повышает величину адсорбции их на угле.
Увеличение адсорбции алкенов способствует повышению гидрофобизации угольной поверхности, увеличению прочности комплекса частица - пузырек и повышению флотируемости угольных частиц. Применение в качестве реагента - собирателя технического продукта нефтехимии «КОРТП» позволило повысить выход концентрата с 73,3 до 83,7 % по сравнению с использованием «ЛГКК». Однако зольность флотоконцентрата повышается с 7,0 до 11,6 %.
Таблица 1
Групповой химический состав исследованных реагентов
Реагент Групповой химический состав реагентов, % масс.
Легкий газойль каталитического крекинга Непредельные углеводороды 5,2-18 Полициклические ароматические углеводороды 6-25 Моноциклические ароматические углеводороды 16-25 Бицикпические ароматические углеводороды 30-41 Парафины и нафтены, не более 24-30
Кубовый остаток производства изопропилбензола Изопропилбензол 1,0-2,0 М-диизопропилбензол 55-60 П-диизопропилбензол 2,5-4,0 Триизопропилбензол 10-16 Тетраизопропилбензол 2-4 Кислородсодержащие соединения 1-15 Неидентифицированные соединения 16,5-24,0
Кубовые остатки ректификации тримеров пропилена Изононен 19-22 Изодецен 33-37 Изоундецен 28-32 Изододецен 11-17
«Мотоалкилат» Непредельные углеводороды 1,1-1,7 Изопарафины 89-98 Ароматическиее углеводороды 0,1-0,3 Неидентифицированные соединения 3,2-6,6
«Экофол 440» 2-этил-1-гексанол 18,3-18,6 Спирты нормального строения (С9-С12) 5,6-6,0 Спирты изостроения (С10-С13) 14,0-14,5 2-(децилокси)-этанол 28,0-28,3 Сложные эфиры жирных кислот (С10-С12) 2,2-2,5 Олефины изостроения (С11-С16) 32,8-33,0 Неидентифицированные соединения 0,3-0,5
Кубовые остатки производства бутиловых спиртов (КОБС) Спирты (С8) 5,40-5,52 Ацетали (С12) 33,5-35,1 Ацетапи (Cíe) 15,0-15,8 Сложные эфиры (С12) 4,9-5,0 Простые эфиры (С12-С16) 37,5-39,5 Смолы 0,6-1,16 Вода 0,1-0,16
Таблица 2
Результаты флотации угольной мелочи с использованием различных реагентных режимов
Реагентный режим Показатели флотации
Собиратель Вспенива-тел ь Расход, кг/т Продукты флотации Выход,% Зольность,% Извлечение горючей массы в концентрат,%
Собирателя- Вспени-вателя Общий
ЛГКК КОБС 2,85 0,13 2,98 Концентрат 73,3 7,0 85,3
Отходы 26,7 56,1
КОИПБ КОБС 2,50 0,13 2,63 Концентрат 74,0 6,7 86,4
Отходы 26,0 58,2
Мотоап-килат КОБС 2,30 0,13 2,43 Концентрат 82,7 10,7 92,4
Отходы 17,3 65,0
КОРТП КОБС 2,26 0,13 2,39 Концентрат 83,7 11,6 92,6
Отходы 16,3 63,7
Исходный 100,0 20,1
Таблица 3
Показатели флотации смеси технологических марок углей.
Реагентный режим Показатели флотации
Собиратель Вспениватель Расход, кг/г Продукты флотации Выход,% Золь ность,% £ г.м.,% £ М.Ч.,% п
Собирателя Вспенивателя Общий
«ЛГКК» Экафол 2,98 0,25 3,23 Концентрат 78,8 7,2 91,1 71,2 0.80
Отходы 21,2 66,2
Исходный 100 19,7
Тримеры-пропилена Экафол 1,69 0,25 1,94 Концентрат 83,6 12,1 91,5 48,6 0,67
Отходы 16,4 58,4
Исходный 100 19,7
Мотоалкилат Экафол 1,61 0,25 1,86 Концентрат 83,1 10,0 93,2 57,8 0,73
Отходы 16,9 67,5
Исходный 100 19,7
Показатели флотации углей с использованием «КО ИПБ» также выше по сравнению с применением «ЛГКК». Извлечение горючей массы в концентрат повышается на 1,1% при снижении расхода реагента собирателя на 20%. Это объясняется наличием в «КО ИПБ» ароматических углеводородов с изостроением углеводородных радикалов.
Наиболее высокие показатели по селективности процесса флотации угля получены в случае применения в качестве реагента - собирателя «МТА». При равном извлечении горючей массы в концентрат зольность концентрата при использовании «МТА» по сравнению с применение «КОРТП» снижается на 0,9%, что положительно скажется на снижении зольности металлургического кокса.
Подобные закономерности по флотационной активности реагентов - собирателей с различным групповым химическом составе установлены также в случае флотации смеси углей технологических марок Кузнецкого бассейна. Использование «МТА» в качестве собирателя с реагентом-вспенивателем «Экофол 440» позволило повысить выход концентрата с 78,8 до 83,1% с одновременным снижением расхода реагента с 2,98 до 1,61 кг/т угля.
При использовании в качестве реагента-собирателя «КО РТП» вместо «ЛГКК», несмотря на увеличение выхода концентрата на 4,8% , снижение расхода реагента, селективность процесса флотации понижается. Зольность флотоконцентрата составила 12,1%, что не удовлетворяет требованиям к концентратам, поступающим на коксование (табл. 3).
Кинетика флотации угля с использованием различных реагентов-собирателей подтвердила высокую эффективность действия «МТА». Применение реагента-собирателя «МТА» вместо «ЛГКК» позволило повысить скорость флотации угля и, соответственно, извлечение горючей массы в концентрат (см.рисунок).
горючей массы а концентрат, %
-Термогазойль -Мотоалкилат
Время, сен
Кинетика флотации угля с использованием различных реагентовсобирателей
Заключение
Таким образом, исследованием установлено, что для снижения потерь органической массы углей с отходами флотации необходимо использовать в качестве реагента-собирателя технический продукт нефтехимии «Мотоалкилат», который позволяет значительно улучшить показатели флотации. При флотации угольной мелочи с использованием реагента - собирателя «МТА» выход концентрата увеличивается на 2,3 -11,7% по сравнению с применением реагента - собирателя «ЛГКК», с одновременным снижением расхода реагента - собирателя на 20-45% в зависимости от применяемого реагента - вспенивателя и физико-химических свойств углей. Применение реагента-собирателя «МТА» вместо широко используемого на УОФ РФ реагента - собирателя «ЛГКК» позволяет повысить скорость флотации и извлечение горючей массы в концентрат на 2,1 - 7,1% в зависимости от физико-химических свойств углей. Это обеспечит увеличение производительности флотационных машин и повышение технико-экономических показателей обогащения углей на УОФ.
Список литературы
3.
1. Петухов В.Н., Гунина Е.В. Исследование флотационной активности реагентов-собирателей при флотации углей различной стадии метаморфизма/Яеория и технология металлургического производства / под ред. В.М. Коло-кольцева. Магнитогорск: МГТУ им. Г.И. Носова, 2015. 4. Вып.1(16).С 11-14.
2. Петухов В.Н., Сирченко A.C. Снижение загрязнения окружающей среды при флотации каменных углей путем разработки новых реагентных режимов // Проблемы повышения экологической безопасности производственно- 5. технических комплексов промышленных регионов: сб. науч. трудов всерос. конф. / под ред. В.Д. Черчинцева; Магнитогорск, гос. техн. ун-т. Магнитогорск, 2004. С. 135138.
Сведения об авторах
Петухов Василий Николаевич - д-р техн. наук, проф. ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова». Магнитогорск, Россия. E-mail: chief.petuhov2013(@, yandex.ru
Скоробогатова Анастасия Андреевна - студент Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И.Носова. Магнитогорск, Россия.
Ильясова Алина Зульфаровна - студент Магнитогорского государственного технического университета им.
Г.И.Носова. Магнитогорск, Россия. E-mail: alinoid9(@mail.ru
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
DEVELOPMENT REAGENT CONDITIONS OF COAL FLOTATION USING REAGENTS-COLLECTORS OF DIFFERENT CHEMICAL COMPOSITION
Petukhov Vasily Nirolaevich - D.Sc.(Eng.),Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russian Federation.
Skorobogatova Anastasiya Andreevna - Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russian Federation.
Ilyasova Alina Zulfarovna - Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russian Federation.
Abstract. The effectiveness of the action of collectors of different chemical composition in the flotation of coking coals was studied in this work. The high efficiency and selectivity of the flotation process was defined when used "propylene trimers" and the technical product of petrochemistry - "motoalkilat" as reagents-collectors. The using of them instead of a "light gas oil catalytic cracking", used as collector-reagents in Russian coal preparation plant, allows to increase the yield of the concentrate by 4.8-10.4%, depending on the physico-chemical parameters of the coals, which enter to the refining, and reduce the loss of organic mass with waste of flotation while reducing the consumption of reagents by 1.5-2 times.
Keywords: coal, flotation of coals, reagents collectors, reagents foaming agents, selectivity of the flotation process, concentrate ash-content.
♦ ♦ ♦
Ссылка на статью:
Петухов В.H., Скоробогатова А.А., Ильясова А.З. Исследование флотационной активности реагентов-собирателей различного группового химического состава при флотации углей // Теория и технология металлургического производства. 2017. №1(20). С. 16-19.
Petukhov V. N.. Skorobogatova A. A., Ilyasova A.Z. Development reagent conditions of coal flotation using reagents-collectors of different chemical composition. Teoria i tehnologia metallurgiceskogo proizvodstva. [The theory and process engineering of metallurgical production], 2017, vol. 20. no. 1. pp. 16-19.
Свечникова Н.Ю. Исследование влияния химического состава аполярных реагентов на флотируемость углей // Теория и технология металлургического производства / под ред. В.М. Колокольцева. Магнитогорск: МГТУ им. Г.И.Носова, 2004. Вып.4. С. 71-73. Petukhov V.N., Kubak D. Assessment of the Flotation Aktivi-ti of Reagents in Terms of the Hydrogen Bond Energy in Molecular Complexes with Active Sites of the Coal Surface //Coke and Chemistry,2014,vol.57, no.7,pp.298-304. ISSN 1068-364X.
Петухов В.H. Основы теории и практика применения флотационных реагентов при обогащении углей для коксования. Магнитогорск изд-во: Магнитогорск, гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2016.453 с.
