Разработка режима флотации углей при использовании реагентов-вспенивателей различного химического состава и строения молекул Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ОБОГАЩЕНИЕ И ПОДГОТОВКА СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ К МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОМУ ПЕРЕДЕЛУ

УДК 662.741.3.022:622.765 Петухов ВН., Юртумбаева АР.

РАЗРАБОТКА РЕЖИМА ФЛОТАЦИИ УГЛЕЙ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РЕАГЕНТОВ-ВСПЕНИВАТЕЛЕЙ РАЗЛИЧНОГО ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И СТРОЕНИЯ МОЛЕКУЛ

Аннотация. В работе рассмотрено влияние действия реагентов-вспенивателей различного группового химического состава и строения молекул на показатели флотации углей, поступающих на коксование. Установлена высокая эффективность и селективность процесса флотации при использовании в качестве реагента-вспенивателя высокомолекулярных спиртов (ВМС), что позволяет повысить извлечение горючей массы в концентрат на 6 и 7 % в отличие от КОБС и ЭКОФОЛ 440 соответственно.

Ключевые слова: уголь, флотация углей, реагенты-собиратели, реагенты-вспениватели, эффективность, зольность концентрата.

В связи с высокой зольностью углей, добываемых на шахтах РФ, необходимо их обогащение перед отправкой на коксование. Для мелких классов углей используется метод флотации. Флотация является наиболее эффективным методом обогащения угольной мелочи и широко применяется на УОФ. Эффективность процесса флотации во многом определяется физико-химическими свойствами используемых реагентов [1-3]. В качестве реагентов при флотации используются реагенты-собиратели и реагенты-вспениватели. Реагенты-собиратели, адсорбируясь на поверхности углей, повышают гидрофобность зерен, обеспечивая их высокую флотируемость. Реагенты-вспениватели, адсорбируясь на границе раздела фаз жидкость - воздух, понижают поверхностное натяжение. При этом создаются благоприятные условия не только для образования пузырьков определенного размера и прилипания к ним взвешенных частиц, но и стабилизации пены. Реагенты-вспениватели благоприятствуют растеканию реагентов-собирателей при их абсорбции на угольной поверхности. Поскольку вспениватели обладают поверхностной активностью, многие из них в то же время при высокой молекулярной массе могут проявлять собирательные свойства. Это обстоятельство очень важно для флотационной очистки сточных вод, содержащих синтетические ПАВ типа алкилсульфатов, алкиларилсульфонатов и т. п., так как последние обладают и пенообразующи-ми, и собирательными свойствами, что значительно сокращает расходы реагентов [4,5]. От правильно выбранных реагентов-вспенивателей зависит эффективность и селективность действия реагентного режима.

© Петухов В.Н., Юртумбаева А.Р., 2016

Исследования проводились на угле шахты «Чер-тинская-Коксовая», поступающий на обогащение на ЦОФ Беловская. В качестве реагентов-вспенивателей были выбраны: кубовые остатки производства бутиловых спиртов (КОБС), высокомолекулярные спирты (ВМС), ЭКОФОЛ 440 (ЭК-440).

В качестве реагента-собирателя был выбран термогазойль, широко используемый на УОФ. Характеристики реагентов-вспенивателей, выбранных для исследования, представлены в табл. 1.

Таблица 1

Групповой химический состав реагентов-вспенивателей

Реагент Групповой химический состав-%масс.

Спирты (C8) - 5,40-5,52

Ацетали (C12) - 33,50-35,10

Ацетали (Cíe) - 15,00-15,80

КОБС Сложные эфиры (C12) - 4,90-5,30

Простые эфиры (C12-C16) - 37,50-39,50

Смолы - 1,06-1,16

Вода - 0,10-0,16

ВМС Смесь высокомолекулярных спиртов от С9-С13

ЭК-440 Смесь алифатических спиртов, сложных эфи-ров, простых эфиров, углеводородов и олефи-нов С10-С15

Исследованием было установлено, что при использовании в качестве реагента-вспенивателя ЭК-440 суммарный выход концентрата составил 65,4% с зольностью 14,5%. При этом извлечение горючей массы в концентрат составляет 88,3% (табл. 2).

Раздел 1

Таблица 2

Показатели флотации углей с использованием различных реагентов-вспенивателей

Реагентный режим Извлечение горючей массы в концентрат,%

Расход реагентов, кг/т Продукты Суммарный Суммарная

Вспениватель Вспениватель Собиратель Общий флотации выход,% зольность,%

КОБС Концентрат 67,0 15,1

0,08 2,46 2,54 Отходы 33,0 80,5 89,90

Термогазойль Исходный 100 36,7

ВМС Концентрат 72,0 15,9

0,08 2,46 2,54 Отходы 28,0 90,1 95,60

Исходный 100 36,7

ЭК-440 Концентрат 65,4 14,5

0,08 2,46 2,54 Отходы 34,6 78,6 88,30

Исходный 100 36,7

При использовании в качестве реагента-вспенивателя КОБС выход концентрата повышается и составляет 67,0%, с одновременным увеличением зольности на 0,6% по сравнению с использованием в качестве реагента-вспенивателя ЭК-440. Извлечение горючей массы в концентрат 89,9%. В случае использования в качестве реагента-вспенивателя ВМС получены наиболее высокие технологические показатели процесса флотации угля. Выход концентрата 72,0% при извлечении горючей массы в концентрат 95,6% и незначительном повышении зольности флотоконцентрата.

Повышенная флотационная активность реагента-вспенивателя ВМС обусловлена высокой пенообра-зующей способностью по сравнению с другими реа-гентами-вспенивателями. Так, например, исследованием пенообразующей способности реагентов вспе-нивателей установлено, что общая высота двухфазной пены в случае применения ВМС выше при всех концентрациях его в воде по сравнению с реагентами-вспенивателями ЭК-440 и КОБС (рис. 1). / \

_—♦—ЭК-440 -■-КОБС

-*-вмс

Концентрация/ мг/мл

V__

Рис. 1. Высота образования двухфазной пены реагентов-вспенивателей, отличающихся групповым химическим составом и концентрацией

Кинетика флотации подтверждает, что использование реагента ВМС повышает извлечение горючей массы в концентрат при незначительном увеличении

его зольности по сравнению с ЭК-440, с одновременным повышением скорости флотации угля (рис. 2).

35 0)

2 & 0 01 -ЭК-440 -ВМС

X ш 4» / ч и

5 /

ремя, сек

Рис. 2. Извлечение горючей массы угля в концентрат при использовании различных реагентов-вспенивателей

Исследование флотируемости угля шахты «Чертинская-Коксовая» с использованием реагентов-вспенивателей различного группового химического состава показывает, что полученные флотоконцентра-ты содержат значительное количество минеральных примесей независимо от используемого реагента-вспенивателя.

Это объясняется не только высокой зольностью угольной мелочи шахты «Чертинская-Коксовая» (табл. 3), но также высокой минерализацией органической массы угля (рис. 3). Это затрудняет получение флотоконцентрата с низкой зольностью. В связи с высокой спекаемостью углей шахты «Чертинская-Коксовая», несмотря на повышенную зольность фло-токонцентрата, он может быть использован в шихте, поступающей на коксование.

6

Теория и технология металлургического производства

ОБОГАЩЕНИЕ И ПОДГОТОВКА СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ К МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОМУ ПЕРЕДЕЛУ

Рис. 3. Аншлиф угля шахты «Чертинская-Коксовая»

Таблица 3

Ситовая характеристика угля шахты «Чертинская-Коксовая»

Заключение

В случае использования в качестве реагента-вспенивателя ЭК-440 селективность процесса флотации улучшается. При выходе концентратов 65,4 его зольность на 1,4 % ниже по сравнению с использованием ВМС.

Использование концентрата с пониженной зольностью при коксовании позволит получать кокс, удовлетворяющий требованиям доменного производства.

Практика работы доменных печей показывает, что снижение зольности кокса на 1,5% приводит к повышению производительности доменных печей на 1,5-2% и к снижению расхода кокса в доменной печи на 2-3%.

Таким образом, исследованием установлено, что для получения концентратов с пониженной зольностью следует использовать в качестве реагента-вспенивателя ЭК-440. Для повышения извлечения горючей массы в концентрат целесообразно использовать в качестве реагента-вспенивателся ВМС, что позволит повысить технико-экономические показатели ЦОФ Беловская.

Список литературы

1. Петухов В. Н., Кубак Д. А. Разработка реагентного режима флотации угольных шламов на основе изучения флотационной активности чистых химических соединений // Сб. тезисов VIII Конгресса обогатителей стран СНГ. 2011. С. 23-25.

2. Клейн М.С., Байченко А.А. Влияние вязкости аполярных реагентов на флотируемость крупных частиц // Вестник Кузбасского гос. техн. ун-та. 2001. № 1. С. 93-96.

3. Дебердеев И.Х., Пиккат-Ордынский Г.А., Рудановская Л.А. Новый флотационный реагент КЭТГОЛ // Кокс и химия. 1986. № 11. С. 13-15.

4. Пушкарев В.В., Трофимов Д.И. Физико-химические особенности очистки сточных вод от поверхностно-активных веществ. М.: Химия, 1975. 144 с.

5. Петухов В.Н., Лапина Т.М. Разработка режима флотации углей при использовании реагентов-вспенивателей различного химического состава и строения молекул // Теория и технология металлургического производства. 2014. 2(15). С. 10-12.

Класс, мм Выход, % Зольность, % Суммарный выход, % Суммарная зольность, %

0,5 2,6 36,1 2,6 36,1

0,5-0,25 23,8 40,2 26,4 39,8

0,25-0,1 44,8 36,1 71,2 37,4

0,1-0,063 9,0 35,4 80,2 37,2

-0,063 19,8 34,4 100 36,7

Итого 100

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: [email protected]

Юртумбаева Адиля Римовна - студент, ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова», Магнитогорск, Россия. E-mail: [email protected]

INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH

DEVELOPMENT OF COAL FLOTATION REGIME WITH USING FOARMING REAGENTS OF DIFFERENT CHEMICAL COMPOSITION AND MOLECULAR STRUCTURE

Petukhov Vasily Nikolaevitch - D.Sc. (Eng.), Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia.

Jurtumbaeva Adilja Rimovna - Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia.

Abstract. This article examines the effects of the operation of the reactants, foaming agents with different chemical composition and molecular structure on the development of coal flotation regime entering the coking. High efficiency and selectivity ofprocess of flotation when using as reagent of the VMS that can improves the recovery of the combustible mass in the concentrate is 6% and 7 instead of using KOBS and EKOFOL 440 respectively.

Keywords: coal, coal flotation, collecting agents, foaming agents, organic silicon compounds, efficiency, ash content.

♦ ♦ ♦