Вторичное обогащение угольно-глинистых шламов Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

- © Г.А. Мандров, В.И. Клишин,

Ю.Ф. Патраков, 2013

УЛК 622.765:504.06

Г.А. Мандров, В.И. Клишин, Ю.Ф. Патраков

ВТОРИЧНОЕ ОБОГАЩЕНИЕ УГОЛЬНО-ГЛИНИСТЫХ ШЛАМОВ

Показана возможность вторичного обогащения угольно-глинистых шламов методом гидродинамической сепарации с получением концентрата с допустимой технологической зольностью.

Ключевые слова: обогащение углей, угольно-глинистые шламы, гидродинамическая сепарация.

Поскольку в процессе обогащения углей всегда образуются угольно-глинистые шламы, то их следует рассматривать как техногенное органо-минеральное сырье, требующее своей дальнейшей переработки. Одним из таких путей является вторичное обогащение угольно-глинистых шламов.

Вторичное обогащение угольно-глинистых шламов проводили методом гидродинамической сепарации в лабораторном гидросайзере с использованием шламов угля марки «Л», взятых из наружных отстойников (шахта «Инская», Кемеровская область).

Гидросайзер представляет собой аппарат с принудительным осаждением, состоящий из цилиндрической камеры. Восходящий поток воды вводится под постоянным давлением и с заданной скоростью в нижнюю часть гидросайзера. Через верхнюю часть в гидросайзер непрерывно загружается исходный угольно-глинистый шлам в виде пульпы с содержанием 4060% (по массе) твердой фазы. По мере попадания частиц в восходящий поток воды происходит их разделение. Вновь поданные порции угольно-глинистой пульпы вытесняют мелкую и легкую фракции через слив гидросайзера в сгуститель. Баланс продуктов обогащения угольно-глинистых шламов с помощью лабораторного гидросайзера следующий, (%, масс.):

- зольность пробы исходного угольно-глинистого шлама Аа=18,3;

- зольность угольного концентрата Аа=9,8;

Рис. 1. Гранулометрический состав угольно-глинистой суспензии.

- зольность отмытой угольно-глинистой суспензии Аа=67,3;

- влажность угольного концентрата Ша=21,2;

- влажность сфлокулированного угольно-глинистого осадка Ша=25,3;

- выход сухого концентрата Ха=65,3;

- выход сухой угольно-глинистой дисперсии Ха=28,7;

На выходе из гидросайзера получали вторичную угольно-глинистую суспензию с крупностью 0-30 мкм, которая очень медленно отстаивалась и для использования ее в оборотных циклах требовалась обработка флокулянтом. Гранулометрический состав угольно-глинистой суспензии приведен на рис.1. Для осаждения тонкодисперсной взвеси в качестве флокулянта использовали композицию типа блок-сополимеров, состоящую из частично-гидролизованного полиакриламида (ПАА) и ами-до-имидного полимера (АИП). Блок-сополимеры, в которых один из блоков растворяется в воде, а другой не растворяется, являются особенно эффективными при осветлении тонкодисперсных техногенных вод. Нерастворяющиеся блоки объединяются в мицеллы, служащие узлами физической сетки между макромолекулами. В таких системах отдельные группы макромолекул способны к сильным специфическим взаимодействиям.

Амидо-имидный полимер представляет собой хлопьевидный продукт с узорчатой гидрофобно-гидрофильной структурой, содержащий амидные и имидные звенья, способный благодаря наличию в молекуле электроотрицательных атомов кислорода к образованию достаточно прочных водородных связей с гидроксильными группами частично гидролизованного полиакриламида. В результате образования водородных связей

между частично гидролизованным полиакриламидом и амидо-имидным полимером образуется бинарный флокулянт с разветвленной хлопьевидной структурой, эффективно осаждающей взвешенные вещества.

На рис. 2 приведена модель структурной формулы бинарной полимерной композиции.

[- С Н2- С Н- С Н 2- С Н- С Н2- С Н- [- С Н2- СН [- СН2- СН -Ь

Рис. 2. Модель структурной формулы бинарного полимера (ПАА+АИП)

Отличительным свойством бинарной полимерной композиции является то, что она обладает тиксотропными свойствами, а именно, подвергнутая разрушению при напряжениях сдвига выше предела текучести, она через короткое время после снятия напряжения, полностью восстанавливает свою первоначальную хлопьевидную форму. Это выгодно отличает бинарную композицию от многих других полимерных гидрогелей, не обладающих тиксотропией. После обработки суспензии в сгустителе бинарным флокулянтом содержание твердого в осветленной жидкости составляло не более 0,5 г/дм3, что позволяло многократно использовать ее в гидросайзере.

Проведенные исследования показали возможность вторичного обогащения угольно-глинистых шламов методом гидродинамической сепарации с получением концентрата с допустимой технологической зольностью, гттеэ

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,

Институт угля СО РАН.