СПОСОБ ФЛОТАЦИИ УГЛЯ Российский патент 2007 года по МПК B03D1/02 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано на углеобогатительных фабриках для флотации углей различной степени минерализации.

Известен способ флотации угля, включающий предварительную обработку пульпы собирателем и вспенивателем, где в качестве собирателя используют легкую фракцию (С₁₀-C₁₁) кубового остатка ректификации тримеров пропилена, интервал кипения которой 150-170°С (см. а.с. СССР №1450869, B03D 1/02).

Недостатками данного способа является низкое извлечение горючей массы в концентрат, так как углеводороды, входящие в состав собирателя, имеют незначительную длину молекул, преимущественно нормального строения, которые недостаточно увеличивают гидрофобность угольной поверхности, в результате чего для получения удовлетворительных показателей флотации необходим большой расход собирателя.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ флотации угля, включающий кондиционирование пульпы с собирателем и вспенивателем и выделение угольной массы в концентрат. При этом в качестве собирателя используют "тяжелые углеводороды" состава, мас.%:

тримеры бутиленов (С₁₂Н₂₄)55-62тетрамеры бутиленов (С₁₆Н₃₂)5-8смесь углеводородов (С₁₀Н₂₀; С₁₁Н₂₂; С₁₃Н₂₆; С₁₄Н₃₀)25-30неидентифицированные углеводороды6-9

(см. а.с. СССР №1708425, B03D 1/02).

Недостатком известного способа является низкое извлечение горючей массы в концентрат за счет наличия в собирателе значительного количества ненасыщенных линейных углеводородов с числом углеродных атомов 12, обладающих недостаточной флотационной активностью, что приводит к повышенному расходу собирателя.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении извлечения горючей массы в концентрат при одновременном снижении расхода реагента.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе флотации угля, включающем кондиционирование пульпы с собирателем и вспенивателем, выделение угольной массы в концентрат, согласно изобретению в кондиционирование в качестве собирателя вводят тяжелый полимер-дистиллят состава, мас.%:

тримеры изобутилена C₁₂H₂₄10-20изотридекены С₁₃Н₂₆3-10изотетрадекены C₁₄Н₂₈3-12изопентадекены С₁₅Н₃₀2-17тетрамеры изобутилена С₁₆Н₃₂30-70изогептадекены С₁₇Н₃₄6-10неидентифицированные углеводороды3-4

Физико-химические свойства заявляемого реагента

Собиратель - тяжелый полимер-дистиллят, заявляемого состава представляет собой жидкость коричневого цвета, плотностью - 800-810 кг/м³.

Фракционный состав:

температура начала кипенияне ниже 170°Стемпература конца кипенияне выше 270°ССодержание водыне более 0,05% масБромное числоне менее 80 г брома на 100 гТемпература потери текучестине выше -60°С

Тяжелый полимер-дистиллят получается в процессе полимеризации бутиленов. Известно использование тяжелого полимер-дистиллята в качестве сырья для термокаталитических процессов (см. Высшие олефины. Производство и применение. / Под ред. Далина М.А. - Л.: Химия, 1984. - с.138-140, 238).

В заявляемом способе флотации угля углеводороды, входящие в групповой химический состав тяжелого полимер-дистиллята, обеспечивают при адсорбции их на угольной поверхности значительное увеличение гидрофобности последней за счет того, что количество углеродных атомов, составляющих значительную часть молекул заявляемого собирателя, больше или равно шестнадцати. Также углеводороды, входящие в состав тяжелого полимер-дистиллята, имея изомерное строение, при адсорбции их на угле способствуют большей дезориентации молекул воды, составляющих гидратную оболочку вблизи угольной поверхности, в результате чего при столкновении угольных частиц с пузырьками воздуха резко возрастает прочность комплекса "частица - пузырек", что обеспечивает повышение извлечения горючей массы в концентрат. При этом наблюдается снижение расхода собирателя за счет того, что изогептадекены и тетрамеры изобутилена, входящие в состав тяжелого полимер-дистиллята, адсорбируясь на поверхности угольных частиц, закрывают ее микропоры, соразмерные молекулам изотетрадекенов, что предотвращает поглощение микропорами компонентов собирателя от изотетрадекенов до тримеров изобутилена, а следовательно, обеспечивает лучшую адсорбцию указанных компонентов на поверхности угольных частиц.

Таким образом, специфическое взаимодействие компонентов тяжелого полимер-дистиллята с угольной поверхностью приводит к повышению извлечения горючей массы в концентрат при одновременном снижении расхода реагента.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемый способ флотации угля не следует явным образом из известного уровня техники, а следовательно, соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА

Для осуществления способа берут навеску угля, например 50 г, перемешивают ее с водой в камере лабораторной флотационной машины типа "Механобр" объемом 0,5 л в течение 2 мин и подают реагент собиратель - тяжелый полимер-дистиллят заявляемого состава. Производят кондиционирование им угольной пульпы в течение 40 с. Затем в пульпу вводят реагент-впениватель, например кубовые остатки производства бутиловых спиртов, состав которых описан в книге Пиккат-Ордынский Г.А., Острый В.А. Технология флотационного обогащения углей. - М.: Недра, 1972. - с.21, и продолжают кондиционирование в течение 20 с. После этого в камеру флотационной машины подают воздух и производят выделение угольной массы в концентрат. Флотацию продолжают в течение 3 мин. Общий расход реагентов определяется степенью минерализации органической массы угля.

Для обоснования преимуществ заявляемого способа флотации угля по сравнению с прототипом были проведены лабораторные испытания, результаты которых представлены в таблице. Заявляемый реагент- собиратель использовали для обогащения угольной мелочи разрезов Кузнецкого бассейна с различной степенью минерализации органической массы: "Междуреченский" (низкоминерализованной, зольностью 13,8%); "Черниговский" (среднеминерализованной, зольностью 21,7%); "Сибирский" (высокоминерализованной, зольностью 30,3%).

Результаты лабораторных испытаний показали, что при флотации угля, использование в качестве собирателя тяжелого полимер-дистиллята по сравнению с собирателем прототипом позволяет повысить извлечение горючей массы в концентрат:

- на 4,6% при флотации низкоминерализованной мелочи;

- на 4,1% при флотации среднеминерализованной мелочи;

- на 3,0% при флотации высокоминерализованной мелочи.

При этом расход заявляемого реагента собирателя в 1,5 раза ниже, чем прототипа.

Результаты флотации углей различной минерализации с использованием заявляемого реагента собирателя и прототипаМинерализация угляРеагентный режимПродукты флотацииВыход, %Зольность, %Извлечение горючей массы в концентрат, %Извлечение минеральной массы в отходы, %СобирательВспенивательРасход реагентов, кг/тсобирателявспенивателяобщийНизкая"тяжелые углеводороды"
(прототип)Кубовые остатки производства бутиловых спиртов   Концентрат85,27,3  0,78 0,86Отходы14,851,291,654,9 0,08 Исходный100,013,8  тяжелый полимер-дистиллят   Концентрат89,67,4  0,52 0,60Отходы10,468,996,251,9   Исходный100,013,8  Средняя"тяжелые углеводороды"
(прототип)Кубовые остатки производства бутиловых спиртов   Концентрат73,19,2  0,78 0,86Отходы26,955,784,869,1 0,08 Исходный100,021,7  тяжелый полимер-дистиллят   Концентрат76,69,1  0,52 0,60Отходы23,462,988,967,8   Исходный100,021,7  Высокая"тяжелые углеводороды" (прототип)Кубовые остатки производства бутиловых спиртов   Концентрат65,211,7  0,78 0,56Отходы34,865,282,674,8 0,08 Исходный100,030,3  тяжелый полимер-дистиллят   Концентрат67,411,3  0,52 0,60Отходы32,669,685,674,9   Исходный100,030,3  

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано при флотации углей различной степени минерализации. Позволяет повысить извлечение горючей массы в концентрат при одновременном снижении расхода реагента. В кондиционирование пульпы вводят вспениватель и собиратель, в качестве которого используют тяжелый полимер-дистиллят состава, мас.%: тримеры изобутилена C₁₂H₂₄ 10-20; изотридекены С₁₃Н₂₆ 3-10; изотетрадекены С₁₄Н₂₈ 3-12; изопентадекены С₁₅Н₃₀ 2-17; тетрамеры изобутилена С₁₆Н₃₂ 30-70; изогептадекены C₁₇H₃₄ 6-10; неидентифицированные углеводороды 3-4. 1 табл.

Способ флотации угля, включающий кондиционирование пульпы с собирателем и вспенивателем, выделение угольной массы в концентрат, отличающийся тем, что в кондиционирование в качестве собирателя вводят тяжелый полимер-дистиллят состава, мас.%:

тримеры изобутилена С₁₂Н₂₄10-20изотридекены С₁₃Н₂₆3-10изотетрадекены С₁₄Н₂₈3-12изопентадекены С₁₅Н₃₀2-17тетрамеры изобутилена С₁₆Н₃₂30-70изогептадекены С₁₇Н₃₄6-10неидентифицированные углеводороды3-4