Способ гравитационного обогащения угля Советский патент 1984 года по МПК B03B5/30 

о со о:

Изобретение относится к отделению угля от посторонних примесей, содержащихся в нем после добычи, с испольрованием тяжелых сред.

Рядовой или необогащенный уголь содержит обычно посторонних примесей 20-6% по весу. Даже при условии высокой стоимости производства, уголь все же подвергается обогащени с целью удаления примесей, что обусловлено экономическими соображениям нецелесообразностью транспортировки пустой породы на значительное расстояние, а также ограничениями, котрые накладываются на содержание в угле примесей для процесса, в котором он будет использован.

Известны различные способы очистки или обогащения угля: воздушное обогащение, обогащение на отсадочных машинах, пенная флотация, обогащение с помощью циклонов и на вибросталях Дейстера 13.

Общим недостатком для всех указанных способов является то, что с их помощьюможно обрабатывать или обогащать уголь, размер частиц которого находится в очень узком диапазоне . Это приводит к тому, что перед обогащением уголь должен быть разделен на две или более фракции, что приводит к yдopoжaни o процессе обогащения.

Недостатком обогащения на отсадочных мащинах и на вибросталях Дейстера является малая эффективность .

Гидравлический способ обогащения требует больших количеств воды, что вызывает трудности, например в засушливых районах, или там, где окружающие условия выдвигают требования замкнутой циркуляции.

Циклоны имеют ограниченное применение из-за высокой стоимости процесса и низкой производительност

Пенная флотации является еще одн из способов обогащения угля, имеющ ограниченное применение из-за необходимости наличия квалифицированных кадров, а также ограниченной крупности сырья. Хотя этот способ является эффективным, если он правильно осуществляется, тем не менее, он не нашел широкого применения.

Известен способ обоггицения угля путем отделения его от примесей в минеральных суспензиях. Уголь и примеси подают в тяжелую среду, удельный вес которой лежит между удельными весами угля и примесей. На основании закона Архимеда уголь поднимается на поверхность разделительной жидкости, а примеси или частицы пустой породы оседают на дно. Два слоя материалов - концентрат и хвосты удаляются из процесса раздельно 2.

При гравитационном обогащении угля в качестве разделительной жидкости широко применяется движущая водная суспензия магнетита. При этом частицы угля должны быть относительно большого размера - обычно от 10 дюймов до 1/4 (254,0 6,4 мм ). В противном случае скорости отделения угля по отношению к возбуждаемым или беспорядочным скоростям в сортировочном устройстве настолько малы, что частицы угля будут переходить в хвосты, а частицы примесей - в концентрат.

Требование в отношении того, чтобы минимальный размер частицы угля был 1/4, приводит к тому, что во многих случаях в обогащенном угле остается большое количество колчедана. В некоторых углях большие количества колчедана или пирита содержатся в виде частиц размером менее 0,074 мм. Таким образом, если уголь перед гравитационный обогащением будет измельчен до частиц размером 1/4 (5,4 мм), то в нем будет содержаться большое количество пиритвой среды. Кроме того, если очень мелкие частихда угля или глины не будут полностью отделены от угля в 1/4 перед обогащением, то они могут засорить тяжелую среду. Это приводит к повышению ее вязкости, в результате чего ухудшается эффективность обогащения и регенерации магнетита.

Уголь, получаеквай в магнетито-водных сепараторах, должен подвергаться механической или термической сушке или обоим одновременно. Поскольку вода имеет относительно высокую точку кипения и высокую скрытую теплоту испарения, то стоимость сушки угля может быть довольно высокой.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ гравитационного обогащения угля, включаихций отделени угля от примесей в тяжелой углеводородной галогенсодержащей жидкости, выделение продуктов разделения. В качестве тяжелой углеводородной жидкости применяют четыреххлористый углевод, тетрахлоэтан, бромыстый метилен, бромоформ ГЗ.

Однако используемые жидкости обладают высокой вязкостью, большим поверхностным натяжением. Обогащение проводимое в четыреххлористом углероде, бромоформе и этилендибромиде, использукщихся при проведении стандартных испытаний на обогатимость, может длиться 2-24 ч.

Цель изобретения - повышение технологических показателей процесса разделения.

Поставленная цель достигается тем, что по способу гравитационного обогащения угля, включающему отделение угля от примесей в тяжелой углеводородной галогенсодержащей жидкости, выделение продуктов разделения, в качестве тяжелой углеводородной галогенсодержащей жидкости в процесс вводят соединение, выбранное из группы, содержащей 1,1,2-трихлор1,2,2-трифторэтан, 1,1-дихлор1,2,2,2-тетрафторэтан, трихлорфторметан.

Эти соединения имеют низкую точку кипения и очень низкую скрытую теплоту испарения. Следовательно, они могут быть регенерированы путем выпаривания с минимальными затратами энергии. Кроме того, они химически инертны по отношению к углю и другим материалам, участвующим в процессе обогащения.

Способ осуществляется следующим образом.

Используя один из перечисленных углеводородов, готовят тяжелую жидкость требуемой плотности, опускают в нее рядовой уголь, перемешивают и удаляют всплывшую и осевшую фракции. Всплывшая фракция представляет собой концентрат.

Благодаря использованию способа обеспечивается большой выход концентрата с меньшим содержанием соды, серы и влаги.

Удельный вес фторхлоруглеводородного соединения может легко регулироваться.

Так, например, номинальный удеЛьный вес трихлорфторметана может

Разделительная жидкость

изменяться в диапазоне 1,55-1,4 из-за незначительных изменений температуры и давления.

Более низкие удельные веса могут быть получены путем смешивания с

разбавлением легкими нефтяными погонами, петролейным эфиром.

Петрслейный эфир (смесь пентана и гексанэ ) может использоваться в очень небольших количествах, вследствие чего пары раздеЛительной жидкости являются взрывобезопасными и невоспламёнякщимися. Вместо нефтяны с погонов могут применяться другие жидкости. Так, например, пентан

обладает свойствами, которые делают его подходящим для этих целей: у него низкая точка кипения и низкая теплота парообразования.

Прежде высказывались предложения о возможности использования углеводородных разбавителей для регулирования удельного веса разделительной жидкости. Однако предлагавшиеся ранее разбавители, например бензин (т.кип. 80°С) и нефтяные погоны, кипят при очень высокой температуре и не могут быть использованы в данном способе обогащения угля, который требует того, чтобы разбавитель кипел при температуре, максимально близкой к температуре кипения фторхлороуглеродов. Кроме того, предлагаекые разделительные жидкости обладают меньшей вязкостью, чем известные, что видно из табл. 1.

Таблица 1

при 20 С, сП

Вязкость

СПОСОБ ГРАВИТАЦИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ УГЛЯ, включающий отделение угля от примесей в тяжелой углеводородной галогенсодержащей жидкости, выведение продуктов разделения, .отличающийся тем, что, с целью повьпиения технологических показателей процесса, в качестве тяжелой углеводородной галогенсодержащей жидкости в процесс вводят . соединение выбранное из группы, включающей 1,1,2-трихлор-1,2,2-трифторэтан, 1,1-дихлор-1,2,2,2-тетрафторэтан, трихлорфторметан.

-325 меш. магнетит и вода

(1,6 уд.вес при обследовании ванны

Трихлорфторметан

Низкая вызкость является очень важным показателем, так как скорость, при которой частицы движутся через 60 разделительную жидкость, а следовательно, скорость протекания процесса обогащения, обратно пропорциональна вязкости разделительной жидкости, поэтому, когда .вязкость разделитель- 65

в,4О (в среднем lA 0,4

ной жидкости уменьшается, то скорость обогащения увеличивается.

Продолжительность процесса обогащения составляет 1-5 мин.

Предлагаемые разделительные жидкости имеют меньшее поверхностное натяжение (данные приведены в табл. 2 ).

Разделительная жидкость

Четыреххлористый углерод

Тетрахлорэтан

Бромистый метилен

Вода

Бромоформ

-325 меш. магнетит и вода

Трихлорфторметан

Поверхностное натяжение является важным показателем, так как смачивающая способность является функцией низкого поверхностного натяжения . Если уголь смачивается не полностью разделительной жидкостью, то пузырьки воздуха будут прилипать как к частицам угля, так и частицам пустой породы. В результате этого обогащение усложняется и становится менее эффективньам.

Эта проблема еще больше усугубляется, если размер частиц составляет один миллиметр или меньше, Однако при извлечении угля из суспензии избежать наличия таких частиц нельзя о

Предлагаемые разделительные жидкости имеют несколько малое поверхностное натяжение, что свободные поверхности даже очень маленьких частиц, включая микротрещины, смачиваются, по существу, сразу.

При этом эффективность обогащения повышается настолько, что часто превышает данные теоретических кривых обогатимости. При осуществлении предлагаемого способа необогааденный уголь н требуется разделять по размеру частиц что необходимо делать в применяемых в настоящее время процессах обогащени Куски величиной 5-6 дюймов (127,0 152,4 ммj и больше могут легко обрабатываться, так же, как и частицы размером 325 мещ, хотя для мелких частиц время разделения будет -несколько дольше.

Разделительные жидкости не восплг1меняютсяр без запаха и нетоксичны. В процессе разделения уголь не шламуется. Способ может быть применен в тех случаях, когда содержание воды в угле является довольно большим. Так, нгшболеё предпочтительно обогащение суспензии мелкого угля. Такой уголь, капельно высушенный и поданный в обогатительную устаТаблица 2

Поверхностное натяжение, денье/см

27

36

40

75

41,5

75

18

новку, может содержать влаги свыше 15%.

Пример 1. Берут уголь с удельньдм весом 1,5 и содержанием влаги 6,5% (номинальное/. Распределение частиц по размеру в образце следующее, %:

+3/8 дюйма7,5

3/8 X 5 меш.27,7

5 X 13 меш.21,7

10 X 30 меш.29,9

30 X 60 меш.10,8

60 X 100 меш,1,6

-100 меш.1

Б качестве разделительной жидкости используют Трихлорфторметан В процессе испытаний содержание золы Б угле уменьшилось с 35,37 до 13,10%, т.е. основная часть примеси отделилась от угля. Большое количество золы может быть удалено при уменьшении размера крупных частиц Оди был:и достаточно крупными, а поэтому не вся зола освободилась

от угля.

Пример 2. Уделй ый вес фторхлоруглеродов используемых в качестве разделительной жидкости, может легко регулироваться в; тех случаях, когда это выгодно. Так, напри.мер, удельные вес может быть уменьшен с целью вьзделения из угл большего количества золы в тех случаяхf когда например, это обусловлено требованиями заказчика.

Возможность быстрого регулирования удельного веса разделительной жидкости прсздемонстрирована на целом ряде лабораторных испытаний, в процессе йоторых петролейный эфир смешивается с Трихлорфторметаном в количествах,, обеспечивающих снижени удельного веса смеси до 1,47 и 1,43 Эти смеси трихлорфторметана используют в качестве разделительной жидкости как самостоятельно, так и с добавлением ПАВ (Расе PerkJ.

Полученные данные показывают, что процентное содержание золы увеличивается, если удельный вес разделительной жидкости уменьшается, увеличивается вьщеление серы без снижения выхода угля.

Пример 3. В условиях примера 1 проводят обогащение угля с использованием 1,1-дихлор-1,2,2,2-тетрафторэтана в качестве тяжелой углевЬдородной жидкости.

Содержание золы в угле снижается до 13%, выход составляет 56,6%.

Пример 4. В качестве тяжелой углеводородной жидкости используют 1,1,2-трихлор-1,2,2-трифторэтан. Содержание золы в угле снижается с 17-20 до 10%.

Таким образом, основное преимущество .изобретения состоит в повышении технологических показателей гравитационного обогащения угля.