CC BY
17
© Г.А. Мандров, В.И. Клишин, Ю.Ф. Патраков, A.B. Шиляев, 2013
УДК: 622.7; 622.765
Г.А. Мандров, В.И. Клишин, Ю.Ф. Патраков, А.В. Шиляев
ОЦЕНКА ФЛОТАЦИОННОЙ АКТИВНОСТИ ПРОДУКТОВ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИГНО-ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ ПРИ ОБОГАЩЕНИИ ВЫСОКОЗОЛЬНЫХ УГОЛЬНЫХ ШЛАМОВ
Проведена оценка флотационной активности продуктов электрохимического окисления лигно-гуминовых кислот при обогащении высокозольного шлама угля марки «К». Показано, что образующиеся при окислении низкомолекулярные соединения, обладают поверхностно-активными свойствами, способствующими эффективному разделению угольной горючей массы от минеральной составляющей.
Ключевые слова: флотация угля, лигно-гуминовые кислоты, электролиз.
Разделение тонкодисперсных угольно-глинистых шла-мов методом флотации является достаточно сложным физико-химическим процессом, основывающимся на различной смачиваемости твердых частиц, поэтому одной из актуальных задач в технологии флотационного обогащения углей является поиск и синтезирование эффективных и доступных реагентов [1]: собирателей, диспергаторов, эмульгаторов, модификаторов, структурообразователей, пенообразователей.
Известно, что гуминовые кислоты (ГК) независимо от их природного происхождения [2], содержат различные функциональные группы и обладают свойствами поверхностно-активных веществ (ПАВ), что позволяет рассматривать их в качестве потенциальных прекурсоров для синтеза флотореаген-тов различного назначения. Однако ГК являются водонерас-творимыми высокомолекулярными веществами стохастического характера, поэтому для использования в качестве флотореа-гентов представлялось необходимым снизить их молекулярную массу. Ранее было показано, что буроугольные гуминовые кислоты электрохимически легко окисляются до низкомолекулярных соединений [3].
флотации: 1 - Воздушный компрессор. 2 - Сборник флотационного концентрата. 3 - Флотационная колонна. 4 - Пористая пластина. 5 -Выгрузка отходов флотации. 6 - Дозатор реагента. 7 - Насос для подачи угольной пульпы. 8 - Контактный резервуар. 9 - Диспергатор
Для исследований отобран шлам угля марки «К» зольностью 52,0 % и крупностью 0-100 мкм. Фракционным анализом предварительно установлено, что данный образец угля является труднообогатимым.
Эксперименты по обогащению проведены на лабораторной флотационной установке колонного типа (рис. 1). Удельный расход предполагаемого собирателя составлял 5,0 мг/кг, пенообразователя (ОП-7) - 0,02 мг/кг.
В качестве собирателя использовали продукты электрохимического окисления лигно-гуминовых кислот, полученных
6
3
4
1
_J
9
О
2
4
Время удерживания, лтн
6
8
Рис. 2. Хроматограмма продуктов электрохимического превращения лигно-гуминовых кислот, выделенных из древесины сосны обыкновенной: 1 - аммония ацетат, 2 - 2-гидроксипропанамид, 3 - 2,3-дигидрофуран, 4 - 3-хлорпропанол, 5 - бутанол-1, 6 - 1,1-диэтоксиэтан, 7 -этиламин, 8 - 1,1-диметилгидразин, 9 - ацетальдегид
выщелачиванием из измельченной сосны обыкновенной. Выделенные соли лигно-гуминовых кислот с помощью прекурсора переводили в гидрогели лигно-гуминовых кислот, которые растворяли в этиловом спирте и подвергали электрохимическому окислению. Электрохимические продукты получали [3] в окислительно-восстановительной системе в типовой ячейке в едином пространстве между катодом и анодом из платины при контролируемой постоянной плотности тока и с фоновым электролитом. Хроматограммы снимали на хроматографе Agilent 6890N/5973 Inert с капиллярной колонкой HP-5MS (5 % дифенил - 95 % диметилглиоксан). Размеры колонки 30м х 0,25мм; газ-носитель - гелий. Хроматограф оснащен масс-спектрометрическим детектором той же фирмы.
В результате электрохимического окисления лигно-гуминовых кислот получены низкомолекулярные соединения с известной молекулярной массой и строением (рис. 2). После удаления растворителя выделенная реакционная смесь была
использована в качестве флотореагента при обогащении угольного шлама (таблица).
Баланс продуктов флотационного обогащения
КОНЦЕНТРАТ ОТХОДЫ
Выход, % Зольность, % Выход, % Зольность, %
28,7 20,4 58,5 68,3
Таким образом, проведенные исследования показали, что низкомолекулярные соединения, образующиеся при электрохимическом окислении лигно-гуминовых кислот, выделенных из древесины сосны, обладают поверхностно-активными свойствами, способствующими достаточно эффективному флотационному обогащению высокозольного труднообогатимого угольного шлама.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Абрамов A.A. Флотационные методы обогащения. - М.: Изд-во Московского государственного горного университета, 2008. - 3-е издание. - 710 с.
2. Перминова И.В. Гуминовые вещества - вызов химикам XXI века. // Химия и жизнь - XXI век, 2008. № 1. С. 50-55.
3. Мандров Г.А. Электрохимическое окисление буроугольных гумино-вых и фульвовых кислот^Кокс и химия. 2011. № 6. С. 30-32. н'.мз
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Мандров Герман Александрович - кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории угольного машиноведения
Клишин Владимир Иванович - член-корр. РАН, директор института угля СО РАН, заведующий лабораторией угольного машиноведения, Патраков Юрий Федорович - доктор химических наук, заведующий лабораторией научных основ технологий обогащения угля,
Шиляев Алексей Валентинович - ведущий инженер лаборатории научных основ технологий обогащения угля,
Институт угля СО РАН.
А
