CC BY
44
© Н.Ю. Осина, А.В. Горохов, С.Н. Лахтин, 2006
УДК 622.765.4.06:622.333
Н.Ю. Осина, А.В. Горохов, С.Н. Лахтин
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГРУППОВОГО ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА РЕАГЕНТОВ СОБИРАТЕЛЕЙ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФЛОТАЦИИ КАМЕННЫХ УГЛЕЙ
Семинар № 19
Я а углеобогатительных фабриках в качестве реагентов-собирателей при флотации углей используются органические соединения, являющиеся продуктами нефте- и коксохимического производства. Используемые продукты содержат в своем групповом химическом составе различные классы углеводородов.
В качестве чистых химических соединений исследованы углеводороды предельного ряда (от С6 до С12), непредельные углеводороды (от С6 до С14), ароматические углеводороды (от С6 до Сп).
В качестве реагентов вспенивателей применялись кубовые остатки от производства бутиловых спиртов (КОБС). Расход чистых углеводородов составляет 1 кг/т реагента вспенивателя 0,08 кг/т.
Лучшие результаты получены для ароматических соединений с количеством атомов углерода С8-С9 (этилбен-зол и изопропилбензол) (рис. 1).
Установлено, что, несмотря на повышенную флотаци-
Рис. 1. Зависимость выхода концентрата от количества углерода для различныгх классов углеводородов: 1 - алканы; 2 - олефины; 3 -арены.
онную активность ароматических углеводородов (этилбензол С8) селективность процесса флотации снижается, что отрицательно влияет на показатели флотации. Так зольность концентрата для этилбензо-ла составила 8,12 %, в то время как при равном выходе в случае использования непредельных углеводородов (а-олефины С12) зольность концентрата составила 7 %, а в случае использования предельных (С11) 7,2 %. Из алифатических соединений лучшие флотационные свойства проявляют непредельные углеводороды. Применение олефинов длиной углеводородного радикала С11-С12 позволило повысить выход концентрата на 2-2,5 % по сравнению
Таблица 1
Результаты флотации угля с использованием различных классов углеводородов
Собиратель Выход, % Зольность, % Извлечение горючей массы в концентрат, % Оптическая плотность эмульсии, %
алканы 46,0 8,2 50,7 0,10
олефины 57,8 8,5 63,7 0,12
арены 76,2 8,7 83,3 0,25
с алканами.
Показатели флотации во многом определяются дисперсностью эмульсии реагента, о которой можно судить по оптической плотности растворов реагентов в воде. Результаты исследований показывают, что с увеличением дисперсности эмульсии увеличивается удельная поверхность реагента в пульпе и вероятность столкновений капель реагента с угольной поверхностью [1]. Это оказывает положительное влияние на флотируемость угля. С увеличением дисперсности эмульсии реагентов в воде в направлении - алканы <олефины < арены повышается выход концентрата с 46,0 % до 76,2 % (табл. 1).
Высокая флотационная активность непредельных объясняется так же строением углеводородов и характером внутримолекулярных связей. У олефинов и ароматических соединений кроме а-связей, присущих предельным углеводородам присутствуют п-связи, которые локализуют электронную плотность на отдельных звеньях молекулы. Повышенная электронная плотность способствует более высокой энергии взаимодействию непредельных углеводородов с различ-
Рис. 2. Изотермы адсорбции углеводородов на угле: 1 - предельные углеводороды; 2 - ароматические углеводороды; 3 - непредельные углеводороды
ными функциональными группами на поверхности угля [2].
Адсорбционная активность непредельных углеводородов определяется двойной связью, представляющей собой сочетание а- и п-связей. Если сравнивать энергетические параметры двойной и одинарной связей можно сказать, что двойная связь значительно короче и прочнее одинарной связи. Однако энергия двойной связи меньше, чем энергия двух одинарных. Поэтому я-связи очень подвижны и легко поляризуются, что способствует повышению энергии взаимодействия алкенов с функциональными группами на угольной поверхности [3].
Исследования адсорбции углеводородов на угольной поверхности позволили установить высокую адсорбционную ак-
Таблица 2
Результаты флотации углей с использованием различных реагентов-собирателей
Реагент-собиратель Расход собирателя, кг/т Расход вспенива-теля (КОБС), кг/т Зольность концентрата, % Извлечение горючей массы в концентрат, %
Термогазойль 1,80 0,08 9,20 44,5
Термогазойль 2,05 0,08 8,60 79,3
«углефлот» 0,26 0,08 8,10 81,2
«углефлот» 0,39 0,08 8,40 83,1
«углефлот» 0,53 0,08 9.10 84,0
тивность олефинов. При равной концентрации реагентов в воде - 20*10-2 моль/м3 адсорбция олефинов на 15 % выше по сравнению с аренами и алкенами (рис. 2).
Таким образом, результаты наших исследований подтвердили, что флотоактив-ность различных классов углеводородов увеличивается в ряду - алканы< арены < алкены.
Нами изучены технические продукты, содержащие в своем групповом составе исследуемые классы углеводородов. Проведены опыты с применением технических продуктов: ТПД, ТИБ, Нефрас -А-150/330. Тяжелый полимердистиллят (ТИД) содержит 96-98 % непредельных углеводородов, топливо печное бытовое (ТИБ) это смесь парафинов 56 %, нафтенов 23,6 % и ароматических 20,4 %, а Нафрас-А-150/330 содержит в своем составе 100 % ароматических углеводородов. Лучшие результаты получены для ТПД, использование его позволяет при равном расходе с печным топливом и Нефрасом-
Рис. 3. Зависимость извлечения горючей массы в концентрат от расхода технических продуктов при флотации углей шахты им. Ленина: 1 - ТПД; 2 - ТИБ; 3 - Неф-рас-А 150/330
А-150/330 повысить извлечение горючей массы в концентрат с 58,2 и 64,2 % до 75,6 % соответственно (рис. 3).
В связи с установлением высокой флотационной активности непредельных соединений, нами был исследован новый технический продукт «углефлот», производимый на нефтеперерабатывающем заводе. Технический продукт «углефлот» содержит в своем групповом составе 98 % непредельных углеводородов.
Исследования по флотации проведены с использованием угольной мелочи технологической марки «К» шахты Березовской (А"1 = 21,7 %). В качестве реагентов-собирателей использовались новый реа-
гент «углефлот» и термогазойль (ТУ 38.301-19-31-91). который используется на углеобогатительных фабриках. Установлена высокая флотационная активность нового реагента «углефлот».
Так при расходе реагента 0,26-0,53 кг/т извлечение горючей массы в концентрат составило 81,2-84,0 %. Расход термогазойля в 4-5 раз выше по сравнению с «уг-лефлотом». При этом даже при расходе термогазойля 2,05 кг/т извлечение горючей массы в концентрат составило 79,3 %, что на 3,8-4,7 % ниже по сравнению с использованием «углефлота» (табл. 2).
1. Мелик-Гайказян В.И. Аполярные реагенты // Физико-химические основы теории флотации. - М.: Наука, 1983. - С. 182-188.
2. Волщук Т.Г., Петухов В.Н. Влияние физико-химических свойств аполярных реагентов на их гидрофобизационные и флотационные свойства //Проблемы развития металлургии Урала
Таким образом, использование в качестве реагента собирателя нового технического продукта «углефлот», позволяет повысить выход концентрата по сравнению с используемым на углеобогатительных фабриках реагентом-собирателем термогазойлем. Это значительно снижает расход реагента на флотацию угля, а следовательно, и себестоимость угольного концентрата. Новый реагент рекомендуется к промышленным испытаниям.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
на рубеже XXI века: Тез. межгос. науч.-техн. конф. - Магнитогорск: МГМА, 1996. - С. 61-62.
3. Классен В.И. Проблемы теории действия аполярных реагентов при флотации//Физико-химические основы действия аполярных собирателей при флотации руд и углей / АН СССР. Институт горного дела им. А.А. Скочинского -М: Наука, 1965. - С. 95.
— Коротко об авторах -
Осина Н.Ю. - ассистент кафедры «Химическая технология неметаллических материалов и физической химии» Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. Горохов А.В. - старший преподаватель кафедры «Химическая технология неметаллических материалов и физической химии» Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова.
Лахтин С.Н. - начальник УПЦ ЗАО «Русская металлургическая компания» ОАО «Магнитогорского металлургического комбината».
