Собиратель-вспениватель для флотации угольных шламов Советский патент 1985 года по МПК B03D1/02 

Изобретение относится к флотациоиному обогащению угольных шламов и может быть использовано на углеобогатительной фабрике.

Развитие черной металлургии и ухудшение сырьевой угольной базы вызывают необходимость интенсификации процесса флотационного обогащения всего угля, в том числе угольной мелочи (щламов), количество которой вследствие механизированной добычи угля постоянно возрастает. В связи с этим флотационное обогащение мелких классов углей, с помощью которого будет перерабатываться до 30% всех коксующихся углей, приобретает важное значение. Техникоэкономические показатели процесса флотационного обогащения определяются выбором флотореагента.

При флотации щироко используют смеси, состоящие из реагентов-собирателей и пенообразователей. В качестве собирателя применяют аполярные соединения типа керосина различных сортов, а в качестве пенообразователей -. поверхностно-активные вещества (кубовые остатки производства бутиловых спиртов, реагент Т-66, пенореагент и др.) 1.

Однако керосин является дефицитным продуктом нефтепереработки и поставки его постоянно сокращаются, кроме того, он относится к малоэффективным собирательным реагентам. Используемые в качестве пенообразователей кубовые остатки и другие реагенты отличаются непостоянством состава и в сочетании с керосином обладают низкой селективностью.

Известно использование для флотации угольных шламов продукта термической переработки каменного угля - растворимой черной карболки (РЧК) следующего состава, %: каменноугольные масла 43; высококипящие фенолы 14, вода 38 2.

Указанный реагент является токсичным и обладает слабыми пенообразующими свойствами, поэтому расход его на углеобогатительных фабриках превыщает допустимые пределы. Повыщенная остаточная концентрация реагента в оборотных водах приводит к образованию устойчивого пенного продукта, что отрицательно сказывается на процессах пеногащения и фильтрации концентрата. Кроме того, РЧК является дефицитным сырьем промышленности.

Известно применение в качестве реагентасобирателя при флотационном обогащении керогенй горючих сланцев фракции обесфеноленной смолы полукоксования, выкипающей в интервале 350-400°С 3.

Данный реагент является остродефицитным топливным продуктом переработки сланцевой смолы, недостатком его применения является то, что он используется только в качестве реагента-собирателя.

Известно Применение некоторых индивидуальных соединений для флотации угля.

обладающих одновременно высокими собирательными и пенообразующими свойствами, значительной флотационной селективностью при обогащении угольных шламов, к которым относятся е-производные капроновой кислоты, применяемой для повышения технологических показателей процесса флотации 4.

Несмотря на высокую эффективность

реагент не нашел широкого промышленного

внедрения из-за дефицитности и высокой

стоимости производных капроновой кислоты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобрению является применение обесфеноленной смолы формованного кокса (ФК), выкипающей в интервале 180-280°С в качестве связующего материала для строительства дорог 5.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса флотации угольных шла0 мов и исключение использования дорогостоящих реагентов.

Поставленная цель достигается тем, что

в качестве собирателя-вспенивателя для

флотации угольных шламов применяют обесфеноленную смолу формованного кокса

5 (ФК), выкипающую в интервале 180-280°С.

Указанный технический продукт является высокоэффективным комплексным реагентом для обогащения угольных щламов, обладающим одновременно высокими собирательными и пенообразующими свойствами.

Предлагаемый реагент является побочным продуктом переработки низкопиролизованной смолы, выделяемой в процессе производства формованного кокса при коксовании газовых и слабоспекающихся углей. Переработку смолы формованного кокса осуществляют путем дистилляции, фракцию с пределами выкипания 180-280°С обесфеноливают и используют в качестве флотореагента для обогащения угольных шламов.

0 Состав обесфеноленной фракции с пределами выкипания 180-280°С отличает высокое содержание парафиноолефиновых углеводородов с числом атомов углерода 17, замещенных ароматических гетероциклических и нейтральных кислородных соединений: Выход этой фракции от смолы составляет 20%.

Указанная фракция имеет следующий состав,:

Парафиноолефиновые

углеводороды32-37

Ароматические

углеводороды50-45

Нейтральные кислородные

соединения13-10

Гетероциклические 5 углеводороды5-8

Физико-химическая харакеристика: Плотность при 20°С, кг/м 980 Пределы выкипания, °С 180-280

Температура выпадения осадка, «;

Молекулярный вес253

Элементный состав, %: С85,5

Н 9,5

О3,3

S1,3

N0,7

Гидрофобизирующий эффект при флотации с предлагаемым реагентом достигается в основном от суммарного действия алкилзамещенных и непредельных углеводородов, находящихся во флотореагенте. Закрепление указанных углеводородов на поверхности флотируемых угольных частиц происходит за счет сил Ван-дер-Ваальса. Пенообразующие свойства реагента обусловлены наличием в нем, в первую очередь, нейтральных кислородных и гетероциклических соединений. При этом применяемые для флотации углей реагенты (аполярные и поверхностноактивные вещества) обладают одновременно и собирательными, и пёнообразующими свойствами.

Следует особо отметить, что в предлагаемом реагенте присутствуют, хотя и в небольших количествах, высокоэффективные поверхностно-активные соединения, получаемые при окислении углеводородов: перекиси, гидроперекиси, эфиры и др. Указанные соединения придают реагенту высокую селективность флотации.

Механизм действия реагента можно представить следующим образом. Находящиеся в составе реагента кислородсодержащие ПАВ, адсорбируясь на границе жидкость- газ, снижают поверхностное натяжение флотационной пульпы, создавая весьма развитую водовоздушную поверхность (диспергирование воздуха). Алкилзамещенные и непредельные углеводороды закрепляются не только на поверхности угольных зерен, но и на поверхности Ьоздущных пузырьков. Так образуется гидрофобная газовая эмульсия, обеспечивающая высокую вероятность минерализации воздущных пузырьков при сравнительно небольщом расходе реагента. При этом создаются условия для образования больщого числа агрегатов, состоящих из минерализованных воздущных пузырьков, которые, всплывая, образуют хорощо нагруженную трехфазную пену - аэрофлокулярная флотация. Аэрофлокулярная флотация обеспечивает высокую скорость и избирательность флотационного процесса.

Выбор температурного предела обусловлен следующим. Непредельные, нейтральные кислородные и гетероциклические соединения а также алкилзамещенные углеводороды, обуславливающие пенообразующие и собирательные свойства, концентрируются во фракции с температурами выкипания 180-280°С. Нижний температурный предел кипения этой фракции -выбран исходя из начальной

температуры кипения смолы формованного кокса. При повышении температуры отбора фракции с 280 до 300°С в ходе дистилляции интенсивно протекают процессы конденсации предельных и кислородсодержащих соединений, что приводит к снижению их содержания во фракции на 30% и, соответственно, к снижению флотационных свойств этой фракции.

Пример 1. 100 г угольного щлама круп0ностью О-0,5 мм перемещивайт с водой при соотношении 1:4 в камере флотомашины объемом 0,5 л, число оборотов импеллера 1400 об/мин. По истечении 2 мин в камеру подают расчетное количество обесфеноленной смолы формованного кокса (0,1 г) и

5 проводят контактирование пульпы с этим продуктом в течение 30 с. Затем в камере устанавливают перегородку и осуществляют съем концентрата.

Пример 2. Флотацию угольных щламов осуществляют в режиме, описанном в примере 1, при расходе реагента 0,2 г.

Результаты флотационного обогащения приведены в табл. 1, где для сравнения приведены результаты флотации с использованием в качестве реагента е-производных капроновой кислоты.

По данным, приведенным в табл. 1, выход концентрата с применением обесфеноленной фракции смолы ФК возрастает «а 2,5% при одновременном снижении его зольности, т. е. возрастает эффективность флотации по сравнению с известным реагентом.

За базовый вариант принято обогащение угольных щламов на Магнитогорском металлургическом комбинате, на котором в качестве реагентов применяют смесь керосина и кубовых остатков производства бутилового спирта (КО) 1. Сопоставительные данные обогащения согласно базовому варианту и предлагаемому способу приведены в табл. 2.

Эффективность флотации оценивают по показателю Е 5

,гдеjVi -выход флотоконцентрата, %; АО, А -соответственно зольность отходов и флотоконцентрата, %.

По данным табл. 2 при одинаковых расходах реагентов эффективность флотации с применением предлагаемого реагента в три раза выще по сравнению с базовым вариантом.

Таким образом, обесфеноленная смола формованного кокса является эффективным собирателем-вспенивателем для флотации угля. Одновременно решается проблема квалифицированного использования побочного продукта переработки смолы производства формованного кокса.

Экономическая эффективность изобретения определяется повышением выхода концентрата и снижением его зольности. Концентрат 65,5 7,8 68,0 7,7 Отходы 34,5 38,8 32,0 41,8 Исходный 100,0 18,5 100,0 18,6 80,2 8,7 82,7 8,2 19,8 67,7 17,3 71,0 100,0 19,0 100,0 19,1

Применение обесфеноленной смолы формованного кокса, выкипающей в интервале 180-280°С, в качестве собирателявспенивателя для флотации угольных шламов. (Л О5 СП 4 05 СО

Смесь 95% керосина и 5% КО (базовый вариант)

То же

Таблица 2