CC BY
97
УДК 622.765.063:622.333
В.Н.Петухов, А.В.Саблин
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФЛОТАЦИИ УГЛЕЙ ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НОВЫХ РЕАГЕНТОВ МОДИФИКАТОРОВ
Ископаемые каменные угли содержат минеральные включения, количество которых определяется условиями углеобразо-вания и добычи. В большинстве рядовых углях, добываемых на угольных предприятиях, содержание минеральных примесей составляет более 10 - 15%, что делает затруднительным или вообще непригодным использованием их в технологических целях, а в частности для производства металлургического кокса. Увеличение зольности добываемых коксующихся углей связано с повышением затрат при их подготовке к коксованию, расхода кокса и флюсов при производстве чугуна, приводит к снижению производительности доменных печей. Поэтому обогащение углей -обязательная неотъемлемая стадия в подготовке их перед коксованием.
В связи с развитием механизации горных работ при добыче каменных углей в рядовых углях содержание классов менее
0,5 мм увеличивается. Наиболее эффективным способом обогащения мелких классов углей является флотация, которая стала одним из основных технологических процессов углеобогатительных фабрик. При прочих равных условиях показатели процесса флотации определяются применяемым реагентным режимом.
В последние годы при флотации полезных ископаемых большое внимание уделяется использованию дополнительных реагентов модификаторов, которые улучшают селективность процесса, снижают расход дорогостоящих реагентов собирателей, повышают скорость флотации и производительность оборудования флотационных отделений углеобогатительных фабрик [1-3].
Нами проведены исследования по использованию нового реагента модификатора -«ПАВ-1», в молекуле которого имеются как полярные атомы и функциональные группы, так и достаточной длины углеводородный радикал (С > 15).
В качестве реагентов собирателей использовали - легкий газойль каталитического крекинга («ЛКГ»), тракторный керосин и мотоалкилат [4], а в качестве вспенивателя - кубовые остатки производства бутиловых спиртов (КОБС) [5]. Исследования проводились с использованием каменных углей Кузбасса (табл. 1).
Исследование влияния подачи реагента модификатора в процесс флотации проводили на угольной мелочи технологической марки «К» (разрез Первомайский) при постоянном расходе собирателя «ЛКГ» в количестве 2,3 кг/т и вспенивателя КОБС в количестве 0,08 кг/т.
Установлено, что показатели флотации угля во многом определяются расходом реагента модификатора. Лучшие результаты как по выходу концентрата, так и по селективности процесса получены в случае предварительной подачи модификатора перед собирателем в количестве 10-4 кг/т. В этом случае выход концентрата повышается с 75,7 до 80,2%, а зольность флотоконцентрата снижается с 5,7 до 5,2%, по сравнению с использованием реагентного режима без модификатора. Увеличение расхода модификатора до 10-2 кг/т приводит к снижению выхода концентрата с 80,2 до 74,2% и росту зольности до 5,9% (рис.1).
Это объясняется полимоле-кулярной адсорбцией реагента на угольной поверхности с ориентацией полярных групп молекулы модификатора в водную фазу, что повышает гидро-филизацию угольной поверхно-
Таблица 1 . Ситовый состав используемой угольной мелочи
Технологическая марка Классы крупности, мм Выход, % £ о ^ т К Суммарный выход, % Суммарная зольность, %
Междуречен-ский, «КЖ» 0,25 44,8 12,2 44,8 12,2
0,25-0,1 28,4 14,1 73,2 12,9
0,1-0,05 15,2 17,4 88,5 13,7
-0,05 11,6 20,9 100,0 14,5
Итого: 100,0 14,5 - -
Первомайский, «К» 0,25 32,8 15,5 32,8 15,5
0,25-0,1 28,4 16,3 61,2 15,9
0,1-0,05 16,2 18,2 77,4 16,4
-0,05 22,6 20,8 100,0 17,8
Итого: 100 17,8 - -
Березовский, «Т» 0,25 38,0 17,5 38,0 17,5
0,25-0,1 33,1 18,6 71,1 18,0
0,1-0,05 8,7 22,0 79,8 18,4
-0,05 20,2 25,3 100,0 19,8
Итого: 100,0 19,8 - -
Березовский, «К» 0,25 43,5 19,3 43,5 19,3
0,25-0,1 31,8 20,2 75,2 19,7
0,1-0,05 11,9 24,9 87,1 20,4
-0,05 12,9 29,0 100,0 21,5
Итого: 100,0 21,5 - -
Химическая технология
71
О . >< . .0 со
О
го
н
X
ф
X
о
Расход модификатора,г/т
-а—Выход концентрата -■—Зольность концентрата
о
X
_|=
ф
со о л сг
X
о т
,ь
тз
0)
Рис. 1. Влияние расхода реагента-модификатора «ПАВ-1» на показатели флотации
сти. Это было установлено в работе [6] при измерении прочности закрепления пузырька воздуха на угольной поверхности, обработанной различным количеством модификатора «дэман».
Снижение расхода реагента модификатора до 10-5 кг/т приводит к ухудшению технологических показателей процесса флотации из-за недостаточной концентрации модификатора для наиболее полной гидрофо-бизации угольных частиц.
Кроме того, одной из причин повышения флотационной активности собирателя «ЛКГ» при подаче реагентов - модификаторов в процесс флотации является улучшение эмульгирования собирателя в воде. Это подтверждают исследования эмульгирования «ЛКГ» в воде до и после предварительной подачи в процесс реагента модификатора «ПАВ-1».
Исследования эмульгирующей способности «ЛКГ» в воде проводились с использованием системы обработки и анализа изображений 81ЛМ8-600, представляющей собой комплекс программ, обеспечивающих
профессиональную обработку произвольных видеоизображений, распознавание и анализ изображаемых предметов, а также формирование графических отчетов по результатам анализа.
Система 81ЛМ8-600 позволяет получать гистограммы распределения различных параметров по частицам изображения, а также вычислять различ-
ные усредненные характеристики частиц.
Фотосъемка эмульсии собирателя в воде и его смеси с модификатором «ПАВ-1» с использованием микроскопа и дальнейшая обработка изображений на ЭВМ с помощью системы программ 8ІАМ8-600, позволило определить дисперсность водной эмульсии реагента собирателя.
Характеристика эмульсии чистого «ЛКГ» и в смеси его с «ПАВ-1» представлена в табл.
2. Видно, что количество капель эмульсии чистого «ЛКГ» в диапазоне распределения размера эмульсии от 0 до 5 мкм составляет 30%, а количество капель эмульсии смеси «ЛКГ» + «ПАВ-1» в том же диапазоне составляет 60%. При этом следует отметить, что в эмульсии смеси «ЛКГ» + «ПАВ-1» 34% составляют капли реагента, имеющие
размер от 0,0 до 2,5 мкм, которые обеспечивают наиболее активное взаимодействие реагента с очень тонкими частицами угля. Средний размер капли эмульсии чистого собирателя «ЛКГ» составил 12,2 мкм, а в смеси с «ПАВ-1» - 5,8 мкм (табл.2).
В связи с тем, что при равном расходе реагента собирателя в воде количество капель его в эмульсии, полученной при использовании реагента модификатора значительно возрастает, повышается вероятность столкновения капелек эмульсии смеси «ЛКГ» + «ПАВ-1» с поверхностью угольных частиц. Это, при прочих равных условиях процесса флотации обеспечивает улучшение флотируе-мости угольных частиц.
Исследования по влиянию реагента модификатора на эффективность и селективность
Таблица 2 . Распределение капель эмульсии реагента «ЛКГ» в воде
Реагент Размер капель эмульсии реагента «ЛКГ» в воде, мкм Средний размер эмульсий, мкм
ич, 1 0 5, 1 5, 2, ич, Т 0, 5, 0, 5, г-'" ич, ,2 - ,0 ,0 о, ,5 - ,5 ,2 «о, і> - ,0 ,5 о, ,0 - ,5 і> «о, ,2 2 - ,0 ,0 2 о, ,5 2 - ,5 ,2 2 «о, 2 - ,0 ,5 2 27,5-30,0 «о, ,2 3 - ,0 ,0 3 о, ,5 3 - ,5 ,2 3 «о, 3 - ,0 ,5 3 о, ,0 4 - ,5 3 «о, ,2 4 - ,0 ,0 4 о, ,5 4 - ,5 ,2 4
«ЛКГ» 0,0 30,0 20,0 18,0 8,0 5,0 8,0 0,0 0,0 0,0 0,0 2,5 0,0 0,0 0,0 4,5 2,0 2,0 12,2
«ЛКГ»+ «ПАВ-1» 34,0 26 12,0 8,0 10,0 6,0 1,5 0,5 0,5 1,0 0,5 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 5,8
Таблица 3 . Влияние добавки реагента-модификатора на эффективность флотации различных реагентов-собирателей
Разрез, технологическая марка угля Реагентный режим (расход реагентов,кг/т) Показатели флотации,%
собиратель ль е ате в « н е п с в модификатор ПАВ-1 Зольность исходного угля а ата артен е я § д о х ы т Зольность концентрата Зольность отходов Извлечение горючей массы в концентрат
Березовский, ЛКГ КОБС - 65,0 7,9 47,0 76,45
К (2,3) (0,08) 10-4 21,5 68,4 7,5 52,4 80,80
Березовский, Тракторный КОБС - 76,0 7,7 58,2 87,49
Т керосин (1,14) (0,08) 10-4 19,8 78,8 7,6 65,2 90,82
Междуречен- Мотоалкилат КОБС - 66,2 6,3 30,5 72,54
ский, КЖ (0,3) (0,08) 10-4 14,5 71,6 6,3 35,2 78,47
действия реагентного режима при флотации углей других технологических марок подтвердили закономерности, полученные при флотации углей Первомайский «К».
Предварительная подача модификатора перед реагентом собирателем в процессе кондиционирования угольной мелочи позволяет повысить извлечение горючей массы в концентрат при равном расходе собирателя.
При флотации угля разреза «Березовский (технологическая марка «Т») использование
«ПАВ-1», позволяет повысить извлечение горючей массы в концентрат с 87,5% до 90,8%
при расходе тракторного керосина 1,14 кг/т. В случае флотации угля марки «К» (разрез «Березовский») извлечение горючей массы в концентрат повысилось с 76,45% до 80,8% (собиратель «ЛКГ»).
Показатели флотации определяются также от эффективности действия реагента собирателя. Так при использовании в качестве собирателя технического продукта нефтехимии -мотоалкилата [6] применение «ПАВ-1» привело к повышению извлечения горючей массы в концентрат с 72,54% до 78,47% при расходе 0,3 кг/т (табл.3).
Таким образом, независимо
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
от качества исходных углей, поступающих на флотацию, и физико-химических свойств
собирателей применение реагента модификатора позволяет повысить показатели флотации углей. При расходе реагента модификатора «ПАВ-1» в количестве 0,1 г/т и использовании в качестве собирателя «ЛКГ» выход концентра повышается на 3,4 - 5,4% в зависимости от качества исходных углей.
Новый реагентный режим с использованием реагента модификатора «ПАВ-1» рекомендуется для промышленных испытаний.
1. Патент 54098, Украина, МПК ВОЗД 1/02. Аровин Н.О., Гавриленко В.Е., Галушко Л.Я и др. Заявка № 2002053850. Заявл. 11.05.02, опубл. 17.02.03.
2. А.С. № 1510936 (СССР). МКИ ВОЗД 1/02. Реагент модификатор для флотации угольных шла-мов./Никитин Н.И,, Рубинштейн Ю.Б., Островский З.В, и др. Б.И. №: 36. 1989. С.48.
3. А.С № 1627258 (СССР). МКИ ВОЗД 1/04. Способ флотации угля./Петухов В.Н., Имашев У.Б., Калашников С.М. и др. Б.И. №: 14. 1991. С. 25.
4. А.С. № 1708426 (СССР). МКИ ВОЗД 1/02. Реагент собиратель для флотации угля./Петухов В,Н,, Трюпина В.П., Васючков Е.И. и др. Опубл. Б.И. №: 4. 1992. С.40.
5. Пиккат-Ордынский Г.А. и др. Технология флотационного обогащения углей. - М.: Недра, 1972. С. 21-22.
6. Иванов Г.В., Сирченко А.С. Флотационное обогащение каменно-угольной мелочи с использованием реагентов модификаторов / Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири.// Материалы Х Между -нар. научно-практ. конф.. Кемерово, Куз ГТУ. 23-24 ноября 2004 г. - Кемерово, 2004. - С. 271-273.
□ Авторы статьи:
Петухов Саблин
Василий Николаевич Алексей Валерьевич
- докт. техн. наук, проф. Магнитогорского - инженер ООО «Уральская сталь»,
гос. техн. ун-та им. Г.И.Носова г. Новотроицк
