CC BY
89
ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 622.765.09
А.А. Юнаш, Г.В. Иванов, В.Н. Петухов
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ АПОЛЯРНЫХ РЕАГЕНТОВ
ИХ МОДИФИЦИРОВАНИЕМ
Исследование флотируемо-сти углей с использованием технических продуктов нефтехимии, отличающихся групповым составом и физико-химическими свойствами, позволило установить различную эффективность их действия. Технические продукты, имеющие в групповом химическом составе высокомолекулярные соединения, имеют пониженную флотационную активность. К ним относятся пиролизная [1] и полиалкил-бензольная смолы (ПАБС) [2]. Хорошие результаты получены при использовании в качестве реагентов собирателей технического продукта «Нефрас А-150/330» [3] и тракторного керосина. Извлечение горючей массы в концентрат составило 93,5 и
94,8 % соответственно. При применении ПАБС извлечение горючей массы в концентрат снижается на 7,3 - 8,6 %, а для пиролизной смолы - на 67,0 -68,3 % при увеличении ее расхода в 1,5 раза.
Одной из причин пониженной эффективности пиролизной смолы и ПАБС является их вы-
сокая вязкость, отрицательно влияющая на процесс эмульгирования реагентов в воде и растекания эмульсии на угольный поверхности. Известно, что процесс эмульгирования аполярных реагентов можно улучшить добавкой поверхностно-активных веществ (ПАВ). В качестве стабилизаторов эмульсии используются ПАВ различного строения и элементного состава. Их применение в процессе флотации может быть эффективным с техническими продуктами определенного группового химического состава. Для технических продуктов нефтехимии, выбранных для исследования и имеющихся в больших количествах на нефтехимических предприятиях страны, наиболее приемлемыми ПАВ могут являться «Неонолы» АФ9 - п, представляющие собой смесь оксиэтили-рованных моноалкилфенолов на основе тримеров пропилена (ТУ 38.103625-87), хорошо растворимые в ароматических углеводородах. Исследованиями установлено, что добавка АФ9 - 6 в полярные реагенты позволяет
повысить показатели процесса флотации. Однако эффективность флотации во многом определяется способом подачи реагента модификатора. В случае раздельной подачи «Неоно-ла» АФ9-6, в процесс флотации эффективность действия реагента-собирателя ниже по сравнению с предварительной обработкой собирателя реагентом АФ9-6. Так, при раздельной подаче реагента собирателя - пиролизной смолы, реагента пенообразователя Т-80 и реагента модификатора - АФ9-6 (общий расход 1,465 кг/т при соотношении 95,8:3,4:0,8) извлечение горючей массы в концентрат составило
24,0 %, в то время как использование такого же соотношения реагентов после предварительной обработки собирателя модификатором позволяет повысить извлечение горючей массы до 41,3 % (табл. 1).
Установлено, что использование АФ9-6 в качестве реагента пенообразователя не позволяет получать высокие показатели процесса флотации. При расходе реагентов 2,738 кг/т и соотно-
Таблица 1
Результаты флотации угля с использованием различных реагентных режимов
Расход реагентов, кг/т Показатели флотации, % Подача собирателя и модификатора
Соби- ратель Пенообра- зователь Моди- фикатор Соотношение расходов реагентов Выход концен- трата Зольность концен- трата Извлечение горючей массы в концентрат
2,574 0,136 - 95:5:0 58,0 6,5 66,7 Раздельно
2,574 0,164 - 94:6:0 70,3 6,7 80,9 Раздельно
2,574 0,000 0,164 94:0:6 36,3 6,7 41,7 Раздельно
2,562 0,136 0,012 94,5:5:0,5 79,5 7,0 90,9 Совместно
2,550 1,136 0,024 94:5:1 81,6 7,1 93,5 Совместно
1,465 0,053 0,012 95,8:3,4:0,8 20,7 5,9 24,0 Раздельно
1,465 0,053 0,012 95,8:3,4:0,8 35,6 5,6 41,3 Совместно
Обогащение полезных ископаемых
77
Таблица 2
Гранулометрический состав эмульсии реагентов собирателей до и после обработки АФ9-6
Реагент собиратель Содержание АФ9-6 в реагенте собирателе, % Содержание капель эмульсии, %
до 1,5 мкм 1,5-3,0 мкм 3,0-6,0 мкм 6,0-9,0 мкм 9,0-12,0 мкм более 12,0 мкм
«Нефрас А 150/330» 0,0 63,0 19,3 9,6 3,9 2,2 2,0
Пиролизная смола 0,0 31,8 28,2 15,1 12,2 7,6 5,0
«Нефрас А-150/330» 1,0 80,3 11,9 4,9 2,1 0,5 0,5
Пиролизная смола 1,0 63,2 18,4 9,6 5,3 1,4 2,1
шении пиролизной смолы и АФэ-6 94:6 извлечение горючей массы составило только 41,7 %, в то время как использование в качестве реагента пенообразователя Т-80 привело к увеличению данного показателя до 80,9 % (табл. 1).
Однако применение АФ9-6 для предварительной обработки им аполярного реагента значительно улучшает показатели флотации. Извлечение горючей массы в концентрат составило 90,9 % при соотношении реагентов 94,5:5,0:0,5 и увеличивается до 93,5 % при увеличении содержания АФ9-6 в смеси до 1 % (табл. 1).
Установлено, что флотационная активность реагентов собирателей при обработке «Не-онолом» объясняется улучшением параметров эмульсии модифицированных реагентов с водой, их повышенными собирательными свойствами и изменением их поверхностной активности.
Изучение крупности эмульсии до и после добавки АФ9-6 в реагенты собиратели показало, что при содержании АФ9-6 равном 1 % увеличивается количество капель реагента в воде размером менее 1,5 мкм, с одновременным снижением количества капель размером более 69 мкм.
Так, например, при соотношении реагентов «Нефрас А-
150/330» и АФ9-6 равном 99:1 содержание капелек эмульсии размером менее 1,5 мкм повышается с 63,0 до 80,3 %, а с размером более 6-9 мкм снижается с 8,1 до 3,1 % (табл. 2). Та-
Для технического продукта «Нефрас А-150/330» увеличение выхода всплывшего продукта при увеличении содержания АФ9-6 от 0,0 до 1,0 % составило
28,8 %, для ПАБС-26,8 %
Таблица 3
Результаты беспенной флотации модифицированными собирателями*
Реагент собиратель Содержание АФ9-6 в реагенте собирателе, % Выход всплывшего продукта, %
"Нефрас А-150/330" 0,0 56,8
0,5 77,0
1,0 85,6
ПАБС 0,0 39,2
0,5 63,5
1,0 66,0
* Концентрация реагентов
кие же закономерности прослеживаются и для других реагентов собирателей. При этом, чем более вязкий реагент, тем эффективнее влияние АФ9-6 на процесс эмульгирования. При использовании пиролизной смолы после модификации содержание капелек эмульсии размером менее 1,5 мкм увеличилось с
31,8 до 63,2 %, а содержание крупных капель (более 6 мкм) снизилось с 24,8 до 8,8 % (табл. 2).
Собирательные свойства модифицированных реагентов изучались методом беспенной флотации. Установлено, что
добавка АФ9-6 в ароматические сольвенты от 0,25 до 1,0 % приводит к заметному увеличению выхода всплывшего продукта.
в воде 40 мг/л.
(табл.3).
Увеличение выхода
всплывшего продукта объясняется не только ростом дисперсности эмульсии реагента собирателя, но и изменением его поверхностной активности и физико-химических свойств. Так, добавка АФ9-6 в ПАБС до
2,0 % приводит к повышению вязкости с 109 до 125 м2 /сек-10-6 и к снижению поверхностного натяжения на границе масло-воздух от 35,4 до 33,9 Дж/м2 (табл.4).
Повышение вязкости модифицированного реагента может объясняться ориентацией молекул АФ9-6 при его растворении в ПАБС. В ароматических углеводородах, согласно правилу «подобное растворяется в по-
Таблица 4
Влияние содержания АФ9- 6 на физико-химические параметры ПАБС
Вязкость ПАБСм2/сек • 10-6) при содержании АФ9 - 6, % Поверхностное натяжение ПАБС (Дж/м2 • 10-3) при содержании АФ9-6, %
0 0,5 1,0 2,0 0 0,5 1,0 2,0
109,0 110,0 112,0 125,0 35,4 34,9 34,4 33,9
добном», углеродный радикал молекулы АФ9-6 направлен в масляную фазу, а оксиэтилиро-ванные группы - в газовую фазу. Поэтому оксиэтилированные группы взаимодействуют друг с другом более прочными межмо-лекулярными силами, по сравнению с силами дисперсионного взаимодействия фенильных радикалов химических соединений, входящих в ПАБС. В то же время, такое расположение молекул АФэ-6 в ПАБС приводит к снижению поверхностного натяжения модифицированного реагента, а при эмульгировании
в водной фазе - к получению более дисперсной эмульсии. Оксиэтилированнные группы АФ9-6, ориентируясь в водную фазу, препятствуют коалесцен-ции капелек эмульсии ПАБС [4].
Положительное влияние добавки АФ9 -п в ароматические сольвенты на флотационную активность последних объясняется улучшением процесса эмульгирования аполярных реагентов и повышением поверхностной активности модифицированных аполярных собирателей, что влияет на упрочнение комплекса частица-пузырек в дина-
мических условиях флотации по капиллярному механизму.
Следовательно, эффективность действия аполярных реагентов при флотации углей можно повысить путем их модифицирования добавкой «Не-онолов» АФ9-п.
Добавка модификатора в собиратель позволяет повысить выход концентрата на 8-9 %, что снизит себестоимость обогащения угля и повысит техникоэкономические показатели работы углеобогатительных фабрик.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Соколов В.З., Харлампович Г. Д. Производство и использование ароматических углеводородов. М.: Химия, 1980. С. 181-192.
2. Сорокин А.Ф., Калакуцкий Б. Т., Куколев Я. Б. и др Новый комплексный реагент для флотации угольных шламов. // Кокс и химия.1979. №5. С.6-7.
3. А. с. №1319908 (СССР) Реагент собиратель для флотации полезных ископаемых / Петухов В. Н., Куковицкий М. М., Сушко Р. Ш. и др. Опубликовано в Б.И. 1987. № 24. С .28.
4. Зимон А. Д. Адгезия жидкости и смачивание. М.: Химия, 1974. с. 413
□ Авторы статьи:
Юнаш
Анатолий Адольфович начальник ОТК КХП ЗАО «Русская металлургическая компания»
Иванов
Геннадий Викторович
- докт. техн. наук, проф. каф. обогащения полезных ископаемых
Петухов Василий Николаевич
- докт. техн. наук, проф. каф. химической технологии твердого топлива Магнитогорского государственного технического университета
