CC BY
37
УДК 622.7.017.2
ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ НА РЕЗУЛЬТАТЫ ФЛОТАЦИИ
УГОЛЬНОЙ ПУЛЬПЫ
1Харлампенкова Ю.А., Шиляев А.В., 12Патраков Ю.Ф.
1Институт угля СО РАН, Кемерово
2Тувинский государственный университет, Кызыл,
EFFECT OF ULTRASONIC TREATMENT ON DUE TO FLOTATION OF COAL PULP
1Kharlampenkovа J.А., 1SchilyaevA.V., 12Patrakov Yu.F.
11nstitute of Coal of the Siberian Branch of the RAS, Kemerovo 2Tyvanstateuniversity, Kyzyl
Флотация является наиболее распространенным методом обогащения мелкодисперсных фракций угля. Но наличие в пульпе тонкодисперсных частиц <0,05 мм, отрицательно влияет на скорость флотации, стабилизацию пены, расходы реагентов и др. Поэтому перед началом флотационного обогащения целесообразно проводить дешламацию, что может быть достигнуто, например, использованием предварительной обработки угольной пульпы ультразвуком. Очищая поверхность угольной частицы от глинистых загрязнений, ультразвуковая обработка позволяет повысить эффективность флотации.
Ключевые слова: дешламация угольной пульпы, ультразвуковая обработка, колонная флотация.
Flotation is the most common method of enrichment of fine coal fractions. But the presence of fine particles in the slurry <0.05 mm, adversely affects the rate of flotation foam stabilization, the reagents and other costs. Therefore, prior to flotation desliming is advantageously carried out, which can be achieved, for example, using a pretreatment of the coal slurry with ultrasound. Scraping the surface of coal particles of clay soil, ultrasonic treatment improves the efficiency of the flotation.
Key words: deshlamatsii coal pulp, sonication, columned flotation.
С внедрением на шахтах высокопроизводительной техники содержание мелких классов и уровень зольности в рядовых углях увеличивается. В связи с этим возрастает необходимость обогащения углей и усложняется технология их переработки. Среди наиболее распространенных методов обогащения угля следует отметить гравитационные методы и флотацию.
Флотацией наиболее эффективно извлекаются частицы угля крупностью 0,05-0,3 мм. Ультратонкие частицы размером менее 0,05 мм заметно влияют на скорость флотации, стабилизацию пены, расходы реагентов и другие факторы процесса. Отрицательное влияние на этот процесс тонкодисперсных частиц объясняется рядом причин: малая масса частиц, налипание ультратонких минеральных частиц на более крупные угольные частицы, бронирование поверхности воздушных пузырьков, очень высокая удельная площадь активной поверхности ультратонких частиц, пониженная
Тувинский государственный университет
скорость флотации. Малая масса тонких частиц снижает вероятность столкновения и соответственно закрепления частиц на пузырьке воздуха. Налипание тонкодисперсных глинистых шламов на поверхность угольных частиц затрудняет их прилипание к пузырькам. Тонкие частицы, обладая большой удельной поверхностью, в первую очередь адсорбируют реагенты. Низкая скорость их флотации также связана с их развитой поверхностью, поскольку требуется повышенное количество мелких воздушных пузырьков [1].
В связи с чем, целесообразно перед процессом флотации проводить дешламацию угольной пульпы. Для этого желательно «отбить» ультрамелкие частицы от класса 0,050,3мм, что достигается либо использованием «мокрого» рассева, либо предварительной обработкой пульпы ультразвуком.
Использование ультразвука в технологии флотации связано с рядом специфических явлений, сопровождающихся распространением ультразвуковых колебаний в жидких средах. Среди этих явлений главное - кавитация. Она выражается в появлении в жидкости газовых пузырьков (полостей), в которых, как считают, происходят электрические разряды, ионизация молекул и атомов, повышение давления (до нескольких тысяч атмосфер) и температуры (на сотни градусов). Установлено, что газовые (кавитационные) пузырьки легче образуются на границе жидкого с твердым, энергично воздействуя на поверхность последнего [2]. В процессе ультразвуковой обработки происходит диспергирование минералов с поверхности, причем получаемые в этом случае тонкодисперсные продукты резко отличаются по своему составу от исходных минералов. Снятие с поверхностного слоя покрытий ведет к появлению активных участков с некомпенсированными связями, что является одной из причин улучшения флотируемости обработанных ультразвуком минералов.
Механизм разрушения угольных частиц в УЗ-поле выглядит следующим образом: сначала происходит максимальное диспергирование выступающих кромок и острых углов угольных частиц и минералов, обладающих небольшой твердостью (рис.1). Затем наступает селективное истирание материала и частицы приобретают округлую форму со сглаженной поверхностью [3].
Рис.1. Микрофотографии угольных частиц: а - исходная частица, б - после УЗ обработки
Флотация проводилась на лабораторной флотационной колонне ^=30мм) непрерывного действия (рис.2).
Рис. 2. Принципиальная схема лабораторной флотационной колонны: 1-компрессор, 2-ротаметр, 3-емкость питания, 4-импеллер, 5-носос питания, 6-мешалка, 7-пеносборник, 8-пеногаситель, 9-флотоколонна, 10-аэратор, 11-отстойник отходов,12-приемник концентрата,
13-приемник отходов, 14 - сифон
Для исследований использован образец труднообогатимого угля марки «КО» следующих характеристик: Ас) =48,49 %, Wtr =8,2%, Vdaf = 28,4%, крупность <0,2 мм. Ультразвуковую обработку суспензии (соотношение Т/Ж=1/10) проводили в ультразвуковой ванне с частотой УЗ-воздействия 35 кГц и интенсивностью 80%. В качестве вспенивателя и собирателя использовали промышленный реагент - экофол (630г/т) [4].
Из емкости с питанием (3) пульпа, находящиеся при непрерывном перемешивании (4), с помощью насоса (5) подается во флотоколонну (9). В нижней части колонны собираются отходы (хвосты) флотации и поступают в хвостоприемник (13), а концентрат в виде пены из верхней части колонны переходит в приемник для концентрата (12). Уровень
Тувинский государственный университет
пульпы и пены поддерживается сифоном. Высота сифона регулируется подвижной рейкой (14).
На рис.3 представлена зависимость результатов флотационного обогащения от времени ультразвуковой обработки угольной суспензии.
Рис.3. Результаты флотации с предварительной обработкой суспензии ультразвуком: 1-выход концентрата, 2 - выход отходов
Видно, что наибольший эффект флотации достигается в первые 5-7 мин предварительной обработки суспензии ультразвуком. По-видимому, вследствие разрушения непрочных сростков угольно-минеральные агрегаты раскрываются наиболее интенсивно в первые минуты ультразвукового воздействия. Затем процесс удаления ультрамелких минеральных частиц с поверхности более крупных угольных частиц вследствие их исчерпывания прекращается. При более длительном воздействии УЗ на угольную суспензию начинает преобладать обратный процесс: вторичное агрегирование ультрамелких частиц угля и минеральных примесей, что приводит к ухудшению результатов флотации.
Таким образом, можно сделать следующие выводы:
1. УЗ обработка может быть использована для дешламации угольных суспензий перед их флотацией.
2. Оптимальное время УЗ обработки угольной суспензии перед флотацией будет определяться индивидуальными свойствами угля, а именно: минералогическим составом, размерами и прочностью связи минеральных включений с угольным веществом, склонностью ультрамелких угольных и минеральных частиц к вторичному агрегированию.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 13-05-98049-р_ сибирь_а " Обоснование концепции развития минерально-сырьевой базы
кузнецкого угольного бассейна.
Библиографический список
1. Новак, В.И., Козлов, В.А. Обзор современных способов обогащения угольных шламов // ГИАБ, № 6. МГГУ. 2012.
2. Глембоцкий, В.А. Основы физико-химии флотационных процессов. М.:Недра,1980. С.471.
3. Патраков, Ю.Ф., Харлампенкова, Ю.А. Особенности гранулометрического анализа мелких угольных классов. Вестник КузГТУ. 2015. №1. С. 75-77.
4. Технологическая оценка минерального сырья. Методы исследования. Справочник/ Под ред. П.Е. Остапенко. М.:Недра,1990. С.264.
Bibliographicheskiyspisok
1. Novak, B.I., Kozlov, V.A. Obzorsovremennixsposobovobocoshenijaucolnixshlamov// ГИАБ, № 6. МГГУ. 2012.
2. Clembozkii, V.A. Osnovifiziko-ximiiflotazionnixprozessov. M.:Nedra, 1980. С.471.
3. Patrakov, Yu.F., Kharlampenkova, Yu.A. Osobennosti granulometricheskogo analiza melkikh ugolnykh klassov. Vestnik Kuzgtu. 2015. 1. S. 75-77.
4. Tekhnologicheskaya otsenka mineralnogo syrya. Metody issledovaniya. Spravochnik/ Podred. P.E. Ostapenko. M.: Nedra, 1990. s. 264.
Харлампенкова Юлия Александровна - ведущий инженерлаборатории научных основ технологий обогащения угля Института угля СО РАН, г.Кемерово, Е-mаil: kon. julija@gmail.com
Шиляев Алексей Валентинович-ведущий инженер лаборатории научных основ технологий обогащения угля Института угля СО РАН, г. Кемерово
Патраков Юрий Федорович- доктор химических наук, заведующий лабораторией научных основ технологий обогащения угля Института угля СО РАН (г. Кемерово), профессор кафедры химии ТувГУ, E-m^il: yupat@icc.kemsc.ru
Kharlampenkovа Julia- Senior Engineer laboratory scientific foundations of the technology of coal enrichment of coal Institute of the Siberian Branch of the RAS, Kemerovo, Email: kon. julija@gmail.com
SchilyaevAlexey - Senior Engineer laboratory scientific foundations of the technology of coal enrichment of coal Institute of the Siberian Branch of the RAS, Kemerovo
Patrakov Yury- Doctor of Chemistry, Laboratory of scientific bases of technology of coal enrichment of coal Institute of the Siberian Branch of the RAS ( Kemerovo), Professor of the Chemistry Department the Tyvan State University,Е-mаil: yupat@icc.kemsc.ru
-----------------------------------ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕНАУКИ-------------------------------------
PHYSICS AND MATHEMATIS SCIENCES
УДК 504.3.054
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДВУХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ДЫМОМ КЫЗЫЛСКОЙ ТЭЦ
12Жданок А.И., 21Лешаков О.Э., 1Ивирсина Н.Б., 1Хурума А.К.
1Тувинский государственный университет, Кызыл 2Тувинский институт комплексного освоения природный ресурсов СО РАН,
Кызыл
COMPARATIVE ANALYSIS OF TWO MATHEMATICAL MODELS OF THE DISTRIBUTION OF POLLUTANTS SMOKE KIZIL CHP
12Zhdanok A.I., 21Leshakov O.E., Vvirsina N.B., Huruma A.K.
1Tuvan state university, Kyzyl
2Tuvan Institute for the Exploration of Natural Resources SB RAS, Kyzyl
В работе изучаются проблемы построения математических моделей переноса и осаждения (распределения) загрязняющих веществ в дыме промышленных источников применительно к условиям г. Кызыла и его ТЭЦ. Приводятся краткие характеристики двух моделей, уже разработанных и идентифицированных по экспериментальным данным г. Кызыла, одну из которых построил ранее один из авторов настоящей работы А.И.Жданок. Вводится в рассмотрение и анализируется еще одна известная модель, которая пригодна для использования в условиях г.
