Химия и химические технологии / 4. Фундаментальные проблемы создания новых материалов и технологий

Аровин И.А.

директор МП „Опытное производство», г.Донецк, Украина

Применение метода флотации для переработки отходов обогащения угля

В настоящее время одной из актуальных проблем является необходимость увеличения товарных ресурсов обогащенного угля: за счет сокращения до минимума потерь горючей массы с отходами обогащения или вовлечения в товарное потребление углесодержащих отходов, находящихся в шламонакопителях и породных отвалах.

На обогатительных фабриках по разным причинам (несовершенство технологии, нестабильность режима обогащения, износ оборудования и др.) теряется с отходами до 960 тыс.т. угля в год, из которых доступными техническими средствами и без больших капитальных затрат можно получить порядка 570 тыс.т. кондиционного угля [1].

Вторым реальным источником дополнительного топлива являются углесодержащие отходы и забалансовые шламы, пригодные для переработки. На обогатительных фабриках Украины в настоящее время имеется 39 шламонакопителей и 47 отстойников, содержащих 177 млн.т. обводненных углеотходов зольностью в среднем, 56,8% без учета обогатительных фабрик при КХЗ [1].

Основными составляющими шламонакопителей являются отходы флотации, а на обогатительных фабриках с глубиной обогащения 1 мм или 0,5 мм – продукты отсева и отмыва соответствующих угольных фракций. Большинство шламонакопителей обогатительных фабрик при коксохимзаводах, остановленных в 1990 годы и работающих сейчас, относятся к объектам, где содержание угля достигает 70%.

Флотационный процесс обогащения углей основан на различии физико-химических свойств угля и сопутствующих ему горных пород [2]. В углеобогащении распространен метод пенной флотации, когда гидрофобная частица угля, прилипая к вводимым в пульпу пузырькам воздуха, удаляется вместе с воздухом, а гидрофильные частицы горных пород смачиваются водой и остаются в пульпе.

Для усиления различия смачиваемости частиц угля и горных пород, повышения устойчивости пены в пульпу вводят специальные флотореагенты, в качестве которых используют разнообразные по составу, структуре, свойствам органические и неорганические вещества с разной растворимостью в воде (масла и электролиты).

Исходным сырьем процесса флотационного обогащения является рядовой уголь или шихта для коксования класса меньше 1 мм. Количество угля класса 1 мм в последнее десятилетие увеличилось в рядовом угле в 1,5 раза и составляет в среднем 20%, а выход вторичных шламов, полученных при обогащении угля, может достигать 8-10%, в результате чего суммарный выход угольных шламов на обогатительных фабриках может достигать 25-30% [2].

В некоторых случаях пенная флотация не обеспечивает необходимое качество товарной продукции из-за плохой селективности угля и минеральной составляющей, однако, лучше всего флотируется класс – 0,074 мм. Об этом свидетельствуют данные, приведенные в табл.1 и 2, в которых отражены ситовый состав и зольность питания (табл.1) и отходов флотации (табл.2).

Наиболее зольный класс – 0,074 в питании флотации (32,36%), имеет самую высокую зольность хвостов (78,0-85,2%), что свидетельствует об эффективности процесса флотации.

Минимальная глубина обогащения при разных процессах составляет:

специализированные шламовые отсадочные машины, концентрационные столы – 0,074 мм;

гидроклассификация – 0,045 мм;

тяжелосредние гидроциклоны – 0,2 мм [1].

Таблица 1

Ситовой состав питания флотации

Класс, мм	Образец 1		Образец 2		Образец 3
	Выход, %	Зольность, %	Выход, %	Зольность, %	Выход, %	Зольность, %
0,8-1,25	0,17	29,2	0,82	5,0	0,59	17,9
0,4-0,8	4,17	10,3	5,47	10,0	3,89	15,7
0,106-0,4	34,56	12,6	44,65	20,2	30,5	9,5
0,074-0,106	4,50	11,2	6,16	20,1	6,32	12,0
-0,074	56,60	32,4	42,9	36,1	58,7	34,8
Итого	100,0	23,7	100,0	26,3	100,0	24,5

Таблица 2

Ситовой состав отходов флотации

Класс, мм	Образец 1		Образец 2		Образец 3
	Выход, %	Зольность, %	Выход, %	Зольность, %	Выход, %	Зольность, %
0,8-1,25	2,61	44,2	2,87	32,1	3,37	18,5
0,4-0,8	4,27	48,3	5,34	57,3	9,57	31,2
0,106-0,4	15,17	53,0	16,68	70,8	20,67	60,4
0,074-0,106	2,84	53,0	3,80	77,9	6,31	67,8
-0,074	75,11	78,0	71,31	85,2	60,08	81,0
Итого	100,0	71,3	100,0	79,5	100,0	69,0

Приведенные данные свидетельствуют о том, что эффективное обогащение шламов из отстойников и накопителей, содержащих большое количество класса – 0,074 мм, возможно только методом пенной флотации при обязательном подборе специальных реагентов и режимов процесса.

Литература:

1. Исследовать флотационную активность реагента УР-410 на углях различной степени метаморфизма в сопоставлении с другими флотореагентами // Отчет УкрНИИУглеобогащение, Луганск, 2003. – 37 с.

2. Власов Г.А., Саранчук В.И., Чуищев В.М., Ошовский В.В. Системный анализ коксохимического производства. – Донецк. «Східний видавнічний дім”, 2002. – 296 с.