СПОСОБ ФЛОТАЦИИ УГЛЯ Российский патент 1995 года по МПК B03D1/02 B03D1/06 B03D103/08 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при флотации угля на углеобогатительных фабриках.

Известен способ флотации угля, включающий предварительное кондиционирование пульпы с реагентом-собирателем, в качестве которого используют легкий каталитический газойль в смеси с остаточным крекинг остатком и вспенивателем Т-4 [1]
Недостатки известного способа низкая флотационная активность и селективность собирателя, ввиду недостатка в его составе непредельных и ароматических углеводородов, которые способны устойчиво закрепляться на угольной поверхности, гидрофобизируя ее.

Наиболее близким аналогом является способ флотации угля, включающий предварительное пульпирование исходного сырья, кондиционирование пульпы с собирателем-тяжелыми углеводородами и вспенивателем, разделение пульпы с выделением горючей массы в концентрат [2]
Недостатки данного способа флотации угля низкая селективность процесса флотации за счет адсорбции непредельных углеводородов на минеральных включениях углей и их гидрофобизации, что ведет к переходу части минеральных примесей в пенный продукт, а также низкое извлечение горючей массы в концентрат, в связи с отсутствием предварительной модификации поверхности.

Цель изобретения разработать способ флотации угля с таким реагентным режимом, который обеспечил бы повышение извлечения горючей массы в концентрат и улучшение селективности процесса флотации.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе флотации угля, включающем предварительное пульпирование исходного сырья, кондиционирование пульпы с собирателем тяжелыми углеводородами и вспенивателем, разделение пульпы с выделением горючей массы в концентрат, согласно изобретению, тяжелые углеводороды перед введением в кондиционирование смешивают с легким каталитическим газойлем при их соотношении 60:40 75:25.

Тяжелые углеводороды представляют собой продукт, используемый в качестве топлива (Петухов В. Н. Волощук Т.Г. Новые реагенты-собиратели для флотации углей//Кокс и химия, 1993, N 8, с. 4-6).

Физико-химические свойства тяжелых углеводородов: Плотность при 20^оС, кг/м³ 793
Начало кипения при тем- пературе, ^оС 160-170
50% выкипает при тем- пературе, ^оС 201 Выкипает выше 265^оС, 5 Иодное число, не менее 165 Сульфируемость, об. 38
Температура вспышки в открытом тигле, ^оС 68
Температура застыва- ния ниже, ^оС -40 Содержание воды, ост.

Групповой химический состав тяжелых углеводородов, мас.

Тримеры (олигомеры) бутиленов (С₁₂Н₂₄) 55-62
Тетраметры (олигомеры) бутиленов (С₁₆Н₃₂) 5-8
Смесь углеводородов
(C₁₀-C₂₀; С₁₁Н₂₂; С₁₃Н₂₆; С₁₄Н₃₀ 25-30
Неидентифицированные углеводороды 6-9
Легкий каталитический газойль является побочным продуктом при каталитическом крекинге нефти, получаемом на Ново-Уфимском перерабатывающем заводе.

Физико-химические свойства легкого каталитического газойля:
Плотность при 20^оС, кг/м³ 0,895 Пределы кипения, ^оС 180-360
Вязкость условная при 50^оС 1,13
Температура засты- вания, ^оС -18 Содержание серы, мас. 1,82
Групповой состав легкого каталитического газойля, мас.

Парафино-нафтеновые углеводороды 54,2
Ароматические углево- дороды 44,2 Смолы спирто-бензольные 1,6
Известно использование тяжелых углеводородов в качестве реагента собирателя при флотации угля.

Известно также применение легкого каталитического газойля в качестве собирателя при флотации угля в смеси с остаточным крекинг-остатком.

Как в известных, так и в заявляемом способе смесь реагентов: тяжелых углеводородов с легким каталитическим газойлем также проявляет собирательные свойства при флотации угля.

Однако наравне с известным свойством заявляемая смесь при флотации угля проявляет новое техническое свойство, заключающееся в предварительной модификации поверхности угля. Наличие в групповом химическом составе легкого каталитического газойля ароматических углеводородов, способствует предварительной модификации угольной поверхности при их адсорбции и подготавливает угольную поверхность для более активной адсорбции тримеров и тетрамеров бутилена тяжелых углеводородов присутствующих в смеси.

Кроме того, при флотации угля с применением заявляемой смеси наблюдается синергетический эффект, т.е. смешивание двух заявляемых реагентов, приводит к взаимному усилению собирательных свойств. Это обеспечивается достижением оптимальной вязкости заявляемой, взятой в соотношении реагентов 60:40-75:25, смеси, способствующей лучшей адгезии собирателя на угольной поверхности, а так же увеличением дисперсности эмульсии собирателя, что в свою очередь повышает вероятность столкновения капелек реагента с частицами угля.

Оптимальное соотношение различных классов углеводородов в смеси и изменение ее физических свойств способствует модификации и гидрофобизации поверхности угольных частиц, что ведет к улучшению процесса адсорбции, а также к синергизму реагентов. Таким образом, использование новой смеси технических продуктов нефтепереработки тяжелых углеводородов и легкого каталитического газойля при флотации угля обеспечивает повышение извлечения горючей массы в концентрат и улучшение селективности процесса.

Сведений об использовании смеси тяжелых углеводородов и легкого каталитического газойля при флотации угля в соотношении 60:40-75:25 в известных технических решениях не обнаружено.

На основании вышеприведенного анализа известных источников информации можно сделать вывод, что заявляемый способ флотации угля не следует явным образом из известного уровня техники, а следовательно, соответствует условию "избирательский уровень".

П р и м е р. Для осуществления процесса берут навеску угля, например 50 г, перемешивают с водой в лабораторной машине типа "Механобр" с объемом камеры 0,75 л в течение 2 мин. Затем в процесс подают порцию реагента-собирателя смесь тяжелых углеводородов и легкого каталитического газойля и проводят контактирование его с угольной пульпой в течение 40 с, а затем подают реагент вспениватель, например Т-80, и после 20 с во флотационную пульпу подают воздух с последующим съемом флотоконцентрата в течение 60 с. Подачу воздуха в пульпу прекращают и подают следующую порцию реагента-собирателя с последующей флотацией угля после контактирования реагента-собирателя с углем в течение 60 с. Общий расход реагента и количество его дозирований в пульпу определяется обогатимостью угля и эффективностью реагентов.

Для обоснования преимуществ заявляемой смеси тяжелых углеводородов и легкого каталитического газойля по сравнению с прототипом в лабораторных условиях было проведено 5 опытов по флотации угольной мелочи: опыты N1 и 2 с использованием заявляемой смеси при заявляемом соотношении компонентов смеси; опыт N3 с использованием заявляемой смеси при соотношении компонентов, выходящих за минимальное заявляемое значение; опыт N 4 с использованием заявляемой смеси при соотношении компонентов, выходящих за максимальное заявляемое значение; опыт N 5 по прототипу.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Результаты лабораторных исследований показывают, что использование при флотации угля заявляемого реагента-собирателя-смеси тяжелых углеводородов и легкого каталитического газойля в соотношении 60:40-75:25 по сравнению с прототипом позволяет повысить извлечение горючей массы в концентрат с 94,4 до 95-96,1%
При соотношении реагентов в смеси 50:50 извлечение горючей массы в концентрат составило 93,6% (опыт N 3), что на 2,5% ниже, чем при использовании заявляемой смеси тяжелых углеводородов и легкого каталитического газойля 75: 25 (опыт N 1). Ухудшение флотируемости угля при этом связано с уменьшением адгезии и адсорбции реагента на поверхности в связи с изменением содержания в нем активных непредельных и ароматических углеводородов, а следовательно, и с недостаточной модификацией поверхности.

При соотношении реагентов в смеси 80:20 (опыт N 4) извлечение горючей массы в концентрат также снижается на 1,5% (опыт N 1). При этом происходит снижение селективности флотации из-за избытка активных непредельных углеводородов, которые адсорбируются на минеральных частицах и переводят их в пенный продукт, а также наблюдается снижение вязкости реагента и увеличение его расхода.

Таким образом, оптимальным соотношением смеси тяжелых углеводородов и легкого каталитического газойля является заявляемое соотношение в пределах 60:40-75:25, при которых достигается максимальная гидрофобизация поверхности угля и лучшая адгезия реагента-собирателя.

Применение смеси тяжелых углеводородов и легкого каталитического газойля при других соотношениях, выходящих за заявляемые пределы, нецелесообразно, так как приводит к ухудшению флотируемости угля.

Таким образом, использование заявляемой смеси тяжелых углеводородов и легкого каталитического газойля при соотношениях от 60:40 до 75:25 (при различных реагентных режимах) в качестве реагента-собирателя с реагентом-вспенивателем Т-80 по сравнению с прототипом позволяет повысить выход концентрата на 1,6-2,4% и повысить извлечение горючей массы в концентрат на 0,6-1,7%
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемый способ флотации угля работоспособен и устраняет недостатки, имеющиеся в прототипе. Заявляемое решение может найти широкое применение на углеобогатительных фабриках, а, следовательно, соответствует условию промышленной применимости.

Использование: для обогащения полезных ископаемых, в частности для флотации угля на углеобогатительных фабриках. Сущность изобретения: способ флотации угля включает предварительное пульпирование исходного сырья, кондиционирование пульпы с собирателем тяжелыми углеводородами и вспенивателем, разделение пульпы с выделением горючей массы в концентрат. Тяжелые углеводороды перед введением в процесс кондиционирования смешивают с легким каталитическим газойлем при их соотношении 60 40 75 25. 1 табл.

СПОСОБ ФЛОТАЦИИ УГЛЯ, включающий предварительное пульпирование исходного сырья, кондиционирование пульпы с собирателем тяжелыми углеводородами и вспенивателем, разделение пульпы с выделением горючей массы в концентрат, отличающийся тем, что тяжелые углеводороды перед введением в процесс кондиционирования смешивают с легким газойлем при их соотношении от 60 40 до 75 25.