Введение к работе
Актуальность темы: В современной технологии углепогребляющих отраслей промышленности качество и стоимость угольных концентратов во многом определяют качество и себестоимость конечных продуктов переработки.
Из-за снижения запасов легкообогатимых углей, позволяющих получать концентраты высокого качества, обогащению подвергаются трудно-обогатимые угли, запасы которых значительны. Для обеспечения необходимого качества концентратов при их обогащении требуются особые условия.
Наряду с улучшением качества концентрата необходимо максимально снизить и потери угля с отходами обогащения, т. е. подвергнуть обогащению весь уголь, поступающий на фабрики, в том числе и мелкие классы. Тем более, что количество угольной мелочи, получаемой при угледобыче, является значительным и дополнительно увеличивается для труднообогати-мых углей в результате их дробления с целью разделения сростков.
Практика обогащения мелких классов углей в России показывает, что технологические показатели процесса флотации труднообогатимых углей неустойчивы и колеблются в значительных пределах. Эффективность их флотации во многом зависит от применяемых реагентов. Используемые в настоящее время реагенты-собиратели и вспениватели не позволяют получать высокие технико-экономические показатели флотации.
Современные исследования по совершенствованию реагентных режимов флотации и практика работы углеобогатительных фабрик (УОФ) установили и подтвердили целесообразность применения в качестве флотационных реагентов продуктов нефтехимических производств, представляющих из себя смесь углеводородов различного состава. Однако направленному улучшению собирательных свойств реагентов-масел на основе регулирования состава смеси и соотношения углеводородов в ней уделяется недостаточно внимания.
Поэтому проблема изыскания новых эффективных, нетоксичных, недефицитных реагентов, а также снижение их расхода путем составления фло-тоактивных смесей из технических продуктов является актуальной для обогащения мелочи труднообогатимых углей.
Цель работы: %Интенсификация процесса флотации труднообогатимых углей средней.стадии метаморфизма.
Поставленная цель достигается путем решения следующих задач.: - изучения физико-химических свойств углей различных угольных бассей-
нов, оказывающих влияние на их флотируемость и на взаимодействие с углеводородами различных классов;
изучения основных физико-химических свойств углеводородов, и их смесей, определяющих особенности их действия при флотации;
разработки способа получения эффективных композиций реагентов-собирателей;
практического применения способа получения эффективных композизий реагентов-собирателей из числа технических продуктов.
Научная новизна: Теоретически обосновано, а также экспериментально подтверждено, что при смешивании углеводородов различных классов в оптимальном соотношении наблюдается синергический эффект их фло-тоактивности.
Установлено, что снижение свободной энергии угольной поверхности и поверхности капелек реагента в воде, обусловливающее превышение фло-тоактивности смеси реагентов над флотоактивностью отдельных её компонентов, достигается за счёт:
неравномерного распределения.компонентов смеси на поверхности и в объеме маслянной фазы, согласно правилу уравнивания полярностей фаз П. к. Ребиндера, повышающего дисперсность и устойчивость эмульсии реагента в воде;
селективного закрепления различных по адсорбционной активности компонентов смеси на энергетический структурно-неоднородной угольной поверхности, увеличивающего ее гидрофобность и прочность контакта частица-пузырек;
перераспределения компонентов смеси в пленке реагента на поверхности пузырька (в пределах трехфазного периметра смачивания) в момент действия дополнительных отрывающих усилий, увеличивающего устойчивость контакта частица-пузырек.
Разработан способ практического использования явления синергизма действия углеводородов при флотации углей путем целенаправленного изменения состава реагентов-собирателей из числа полупродуктов нефтепереработки;
Разработаны новые высокоэффективные реагенты-собиратели на основе технических продуктов: тяжелый полимердистиллят (ТПД); "флотополибути-лен"; смесь ТПД с легким каталитическим.газойлем (ЛКТ) в соотношении 75:25. На последний реагент-собиратель получен патент РФ N 2046025.
Практическая значимость работы заключается в том, что разработан-ный способ использования явления синергизма действия реагентов при
Флотации углей может быть рекомендован:
для широкого применения на УОФ страны путем добавки к реагенту, используемому на фабрике, одного или нескольких технических продуктов нефтепереработки;
для применения на нефтеперерабатывающих заводах с отправкой потребителям готовых реагентов-собирателей, состоящих из смеси продуктов, производимых на одном заводе..
Использование разработанных в диссертации реагентных режимов обеспечивает значительную интенсификацию процесса флотации углей.
Получение высокоэффективных реагентов при смешиванииуже известных эффективных собирателей с другими техническими продуктами расширяет масштабы применения известных собирателей. ~- v
Разработана прикладная программа для IBM-совместимых компьютеров для поиска оптимальных соотношений многокомпонентных смесей собирателей, обеспечивающих увеличение извлечения горючей массы в концентрат.
На зашиту выносятся следующие основные научные положения и результаты:
особенности механизма действия смесей углеводородов при флотации труднообогатимых углей средней стадии метаморфизма;
способ получения эффективных композиций реагентов-собирателей для флотации труднообогатимых углей;
новые эффективные реагенты для флотации труднообогатимых углей.
Реализация работы. На ЦОФ "Карагандинская" проведены промышленные испытания нового реагентного режима с применением в качестве собирателя ТПД. Использование реагента ТПД позволяет повысить выход концентрата на 1 % и зольность отходов на 3.8 % при снижении расхода на 23 % по сравнении с расходом топлива печного бытового (ТПБ). применяемого на фабрике. .
На п/о "Карагандауголь" принято решение о проведении промышленных испытаний смеси продуктов нефтепереработки ТПЛ:ЛКГ в соотношении 75:25. Ожидаемый экономический эффект составляет 104793.7 тыс.руб/год.
Апробация работы. Основные положения и материалы работы докладывались и обсуждались на Межгосударственных научно-технических конференциях: "Состояние и перспективы развития научно-технического потенциала Южно-Уральского региона" (Магнитогорск, 19S4); "Развитие сырьевой базы промышленных предприятий Урала" (Магнитогорск, 1995); Всероссийской межвузовской научно-технической конференции "Фундаментальные проблемы металлургии" (Екатеринбург, 1995); "Проблемы развития метал-
лургии Урала на рубеже XXI века" (Магнитогорск. 1996); Международном совещании "Высокоэффективные технологии глубокого обогащения углей и тонкодисперсных минеральных систем" (Люберцы. Плаксинские чтения, 1996). На ежегодных научно-технических конфеенциях МГМА и АО "ММК" по итогам научно-исследовательских работ (1990-96 гг.). Методы исследования:
инфракрасный спектральный анализ для изучения группового состава реагентов; '
метод газовой хроматографии для изучения взаимодействия реагентов с угольной поверхностью;
метод изучения дисперсности эмульсии на фотоэлектроколориметре;
флотационные опыты на лабораторной флотомашине;
беспенная флотация для изучения влияния реагентов на прочность контакта частица-пузырек;
фракционный анализ углей;.
- симплексно-центроидное планирование экспериментов и компьютерная
обработка результатов..
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 статей, получено два авторских свидетельства и 1 патент на изобретения.
Структура работы, диссертация содержит введение, четыре.главы, общие выводы, список литературы и приложения.