CC BY
76
© Н.М. Литвинова, H.A. Лаврик, Е.В. Вылегжанина, Л.И. Щербак, 2013
УДК 622.765:622.642.002.68
Н.М. Литвинова, Н.А. Лаврик Е.В. Вылегжанина, Л.И. Щербак
МИНЕРАЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗОЛОШЛАКОВОГО МАТЕРИАЛА ПРИ ИЗВЛЕЧЕНИИ НЕДОЖОГА
Приведены результаты минералого-технологического исследования зо-лошлакового материала при извлечении недожога.
Ключевые слова: переработка золосодержаших материалов, флотация, недожог.
В настоящее время в сорока регионах Российской Федерации работают более 170 угольных ТЭЦ, в отвалах которых накоплено более 1,2 млрд т золошлаковых отходов (ЗШО), масса которых ежегодно увеличивается в среднем на 50 млн т. Имеются электростанции, сжигающие высокозольное топливо с выходом ЗШО более 1 млн т в год. Практически во всех странах мира золы и шлаки ТЭЦ широко используются в промышленности, уровень освоения этого сырья достигает 80 % (Португалия, Франция, Польша) и даже 100% (Германия, Южная Корея). В то же время в России, по данным РАО «ЕЭС России», промышленностью используется только около 8 % годового выхода золошлаков, а в последние годы даже наметилась тенденция к снижению этого уровня.
Организация новых отвалов требует больших капитальных вложений, а старые отвалы требуют немалых расходов на их содержание, т.к. до последнего времени не имелось эффективной технологии по их рекультивации. Тем не менее, минералогический состав подавляющего количества ЗШО представляет собой ценное сырье.
Комплексное освоение угольных месторождений, а также собственно углей, продуктов их переработки и обогащения в настоящее время является основным направлением исследова-
ний в связи с требованиями современного рационального безотходного производства [1—3].
При переработке золошлаковых отходов ТЭЦ в технологической цепочке можно получить следующие востребованные виды товарной продукции:
• Алюмосиликатные микросферы;
• Железистый магнитный концентрат с легирующими примесями;
• Концентрат, содержащий драгметаллы (золото и платиноиды) и тяжелые элементы;
• Концентрат редкоземельных металлов;
• Очищенное от примесей инертное алюмосиликатное сырьё, которое может использоваться как основной компонент в производстве строительных смесей и ж/б изделий.
В ИГЛ ДВО РАН проводятся технологические исследования золы Дальневосточного региона, на которой сжигаются преимущественно бурые низкокалорийные угли Бикинского месторождения (с добавками углей Павловского и Харанор-ского месторождений).
Зольные отходы Дальневосточного региона пригодны в качестве активной минеральной добавки к цементам и тяжёлым бетонам. Тонкомолотая зола может использоваться для получения золощелочных вяжущих марок цемента [4]. Новым перспективным направлением использования золы ГРЭС является извлечение комплекса металлов: железо, благородные, редкие и редкоземельные.
Возможности использования золы зависят от качественных показателей углей, которые сжигаются на ГРЭС.
Бикинское буроугольное месторождение расположено в северной части Приморского края в нижнем течении р. Бикин. Это месторождение является самым крупным в Приморье по запасам бурых углей и их подготовленности для добычи открытым способом.
Угли месторождения (марочный состав 1Б, 2Б, 3Б) черного и буровато-коричневого цвета; матовые, полуматовые, редко блестящие, с маломощными прослоями тусклоблестящей ге-лифицированной древесины. По структуре угли плотные, вязкие, встречаются рыхлые землистые разновидности. Угли высокозольные (средний показатель 31—32 %), содержат боль-
шое количество минеральных примесей, преимущественно в виде глинистого вещества, состоящего из гидрослюды, реже монтмориллонита и каолинита. В бурых углях Бикинского месторождения выявлены значимые содержания Ge, TR, Au, Pt, Ag [4]. Одним из осложняющих факторов извлечения благородных и редких металлов из золошлаковых отходов является недожог (несгоревшее угольное вещество).
В данной работе рассматривается возможность удаления недожога в исходном зольном материале для последующего флотационного извлечении золота и очищения строительного сырья, полученного из утилизированных золошлаков.
Исследования проводились с использованием стандартного лабораторного оборудования: флотационная машина, магнитный сепаратор. Анализ продуктов обогащения производился с использованием анализатора углерода TOC-Vcph/cpn и светового стереомикроскопа падающего света Stereo Discovery V8.
В табл. 1 представлен количественный минералогический состав исходной золы месторождения Дальневосточного региона.
По данным минералогического анализа: 11,79 % магнетита и 10,86 % магнитных сфер (в сумме 22,65 %); шлака магнитного -19,73 % и кремнистого 23 %; уголь бурый, редко каменный- 17,48 %; кварц 10,88 %; кварц и полевой шпат 2,48 %; уголь с включениями магнетита 1,35 %. Недожог, в основном, представлен бурым углем. Бурый уголь в составе недожога имеет черный, темно-серый цвет. Обломки его частично оплавлены, по краям нередко со смолистым блеском, на поверхностях — матовым. Иногда в углях наблюдаются прослои черных сланцев, послойные кварцевые прожилки (0,1 мм), либо тонкая вкрапленность магнетита.
В табл. 2 представлен ситовой анализ материала с распределением органического углерода по классам крупности.
Для проведения технологических исследований золошла-ковый материал подвергался измельчению до класса крупности -0,2 мм с последующей магнитной сепарацией. Немагнитная фракция поступала на исследования флотационного процесса с использованием различных комплексных реагентов. В результате проведенных исследований выявлены наиболее эффективные режимы флотации с использованием комплексных реагентов: собиратель — серная и дигидрофолиевая кислота, вспениватель — сосновое масло; собиратель — уголь, нефть, керосин, вспениватель — сосновое масло.
Таблица 1
Количественный минералогический анализ пробы исходной золы
№ п/п Минералы и горные породы Фракции Итого, %
-2+0,5 -0,5+0,2 -0,2+0,071 -0,71+0,0
1 2 3 4 5 6 7
1 Магнетит (кристаллический, обломки кристаллов, оплавленные кристаллы) 0,6918 2,2211 5,3214 3,5551 11,7894
2 Магнитные сферы — 1,2748 7,821 1,7662 10,862
3 Уголь бурый, редко каменный 6,6042 4,3226 3,0297 3,5289 17,4854
4 Шлак магнитный 0,3828 3,8957 15,4475 — 19,726
5 Шлак глинистый, ноздреватый (кремн.) 5,7291 13,9504 3,3238 — 23,0033
6 Глина (белая, серая, рыжая) 0,3794 0,0748 — — 0,4542
7 Глина с включениями магнети-товых сфер 0,3694 — — — 0,3694
8 Марказит, пирит — — 0,0004 — 0,0004
9 Полевой шпат — 0,006 — — 0,0006
10 Кварц 0,6015 4,9263 5,3558 — 10,8836
11 Кварц, полевой шпат — — — 2,4805 2,4805
12 Амфиболы и пироксены — 0,0236 0,0309 — 0,0545
13 Риолиты, риодациты, диориты 0,8668 — 0,001 — 0,8678
14 Сростки: Магнетит + кварц 0,2149 _ _ _ 0,2149
15 Кварц + магнетит + уголь — 0,4591 0,001 — 0,4601
16 Уголь с включениями магнетита 0,0201 — 1,3265 — 1,3466
17 Акпессории: циркон _ 0,001 0,001 _ 0,002
Итого, % 15,86 31,15 41,66 11,33 100,0
Таблица 2
Ситовый анализ с распределением недожога по классам крупности
Крупность, мм Выход класса Содержание органического углерода, % Распределение органического углерода по классам крупности, %
г %
+2 21,18 2,10 13,39 7,59
-2+0,5 157 15,56 10,29 43,27
-0,5+0,2 310 30,71 3,19 26,48
-0,2+0,071 419 41,52 1,64 18,40
-0,071+0 102 10,11 1,56 4,26
Итого 1009,18 100 3,7 100
50 40
ш
12 3
Ре ж и пл флотации
К0МЦСМ1 рл 1
I Комцсм!ра 1 2 Хсос! ы флота ции
Рис. 2. Извлечение органического углерода в продуктах обогащения при различных режимах флотации: Режим 1 — стандартная флотация с использованием керосина и соснового масла; Режим 2 — флотация с введением комплекса реагентов: серная и дигидрофолиевая кислота, сосновое масло; Режим 3 — флотация с введением комплекса реагентов: угольная пыль, нефть, керосин, сосновое масло
Для сравнения проводилась флотация золошлакового материала с использованием традиционного для угля собирателя — керосина. Результаты работы приведены на рис. 2.
Таким образом, в результате проведенного эксперимента можно сделать вывод о том, что флотационное выделение
угольного недожога традиционным способом с использованием неионогенного реагента — керосина проходит малоэффективно — извлечение около 5 %, концентрат засорен тонкими породообразующими минералами, а в хвостах остается преобладающая часть недожога. Использование комплексных реагентов позволяет повысить извлечение недожога в концентрат от 15 до 26 %.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Компоненты зол и шлаков ТЭС. М.: Энергоатомиздат, 1995, 249 с.
2. Состав и свойства золы и шлака. Справочное пособие / Под ред. В.А. Мелентьев — Л., Энергоиздат, 1985.
3. Борисенко Л.Ф., Делицын Л.М., Власов А.С. Перспективы использования золы угольных тепловых электростанции / ЗАО «Геоин-форммарк», М.:2001, 68 с.
4. Угольная база России. T.V. Кн. 1: Угольные бассейны и месторождения Дальнего Востока (Хабаровский край, Амурская область, Приморский край, Еврейская АО). — М.: Геоинформмарк, 1997. — C. 234—237. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Литвинова Наталья Михайловна — кандидат технических наук, исполняющий обязанности заведующего лабораторией, старший научный сотрудник, nauka22@yandex.ru,
Лаврик Наталья Анатольевна — старший научный сотрудник,
Вылегжанина Екатерина Владимировна — инженер лаборатории,
katenok2703@mail.ru,
Щербак Любовь Ивановна — старший инженер,
Институт горного дела ДВО РАН, г. Хабаровск, adm@igd.khv.ru.
А
