Спосіб флотації важкозбагачуваного вугілля

1 Спосіб флотації важкозбагачуваного вугіл ля, що включає технологічні стадії попереднього пульпування вихідної сировини з водою, кондицюнування пульпи з флотореагентом, витягнення вугілля в пінний продукт, який відрізняється тим, що як вихідну сировину для флотації використовують рядове вугілля з додаванням до пульпи 2,010,0% важкозбагачуваного вугілля при витраті 1,02,0кг флотореагенту на 1 т вихідної сировини 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що як флотореагент використовують поглинальне масло Винахід відноситься до збагачування корисних копалин, і може бути використаний для збагачування високозольних окислених марок вугілля та вугільних шламів на вуглезбагачувальних фабриках В даний час на вуглезбагачувальних фабриках України зібралася велика КІЛЬКІСТЬ важкозбагачуваного вугілля - ВІДХОДІВ (шламів), так званих „хвостів" флотації, вміст чистого вугілля в яких знаходиться в межах 50 - 65% Тому роботи з пошуку способів витягнення твердого палива з ВІДХОДІВ флотації - збагачення важкозбагачуваного вугілля - являються особливо актуальними Відомий спосіб флотації важкозбагачуваного вугілля (А св СРСР № 1510936, В 03 D1/02, 1989, Бюл № 36), який передбачає додаткове введення до вихідної шламової пульпи зі звичайним флотореагентом флокулянта - ПОЛІВІНІЛОВОГО спирту Відомий також спосіб флотації важкозбагачуваного вугілля (А св СРСР № 1563763, В 03 D1/02, 1990, Бюл № 18), який передбачає додаткове введення до вихідної шламової пульпи зі звичайним флотореагентом активатора - солі уреідокапронової кислоти Недоліками обох відомих способів є недостатні технологічність та економічність через необхідність використання збагачувального устаткування та додаткового реагенту (флокулянта чи активато тації, що вимагає додаткових матеріальних затрат Собівартість збагачування зростає ще й через набагато нижчий вихід витягненого зі шламів вугілля у порівнянні з процесом флотації рядового вугілля Відомий обраний за прототип спосіб флотації важкозбагачуваного вугілля (А св ЧСФР № 262331, В 03 D1/08, 1989), який включає на першому етапі розділення вихідних шламів на два потоки Перший потік (приблизно 30% загальної КІЛЬКОСТІ шламів) флотують окремо Хвости (відходи флотації першого потоку) направляють до відвалу Одержаний вугільний концентрат, що має густину 0,2 - 0,4т/м3, направляють до центрифуги Після центрифугування одержують зневоднені шлами та фугат, який містить деяку КІЛЬКІСТЬ твердого палива Фугат приєднують до вихідних шламів для подальшої флотації або до хвостів Другий потік вихідних шламів (приблизно 70% загальної КІЛЬКОСТІ шламів) також флотують окремо Хвости (відходи флотації другого потоку) направляють до відвалу, а вугільний концентрат збезводнюють на дискових фільтрах Приблизно половину основного фільтрату приєднують до вихідного вугілля для флотації, а іншу половину - до хвостів ра) виключно на перезбагачування ВІДХОДІВ фло КОКСОХІМІЧНОГО виробництва, модифіковане фор маліном Недоліками відомого способу є низькі показники економічності та технологічності, оскільки він передбачає двостадійне перезбагачування ВІДХОДІВ, а також недостатньо високий процент витяг CO Ю 52413 нення вугільного концентрату зі шламу Заявлена технологія потребує повторного використання збагачувального обладнання, подвійних енергетичних затрат Собівартість збагачування зростає ще й через набагато нижчий вихід витягненого зі шламів вугілля у порівнянні з процесом флотації рядового вугілля Зольність одержаного за відомим способом флотації вугільного концентрату становить 15 - 20%, що не дозволяє використовувати його в шихті для коксування В основу винаходу поставлено задачу у способі флотації важкозбагачуваного вугілля шляхом використання в якості вихідної сировини для флотації разом з рядовим вугіллям дозованої добавки важкозбагачуваного вугілля при витраті дозованої КІЛЬКОСТІ флотореагенту забезпечити підвищення витягнення вугільної маси в концентрат зі збагачуваних шламів При цьому підвищуються економічність та технологічність процесу збагачення важкозбагачуваного вугілля, оскільки він протікає, не змінюючи технологічного режиму роботи збагачувальної фабрики, без залучення додаткових виробничих потужностей, не припиняючи процесу збагачення рядового вугілля, без зниження якості концентрату і збільшення витрати реагентів Неочікуваним ефектом від реалізації способу, що заявляється, є витягнення зі шламів концентрату на 10 - 15% більше, ніж за двостадійним перезбагачуванням за способом-прототипом Причому зольність одержаного концентрату не перевищує в середньому 10%, що дозволяє використовувати його в шихті для коксування Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі флотації важкозбагачуваного вугілля, який включає технологічні стадії попереднього пульпування вихідної сировини з водою, кондицюнування пульпи з флотореагентом, витягнення вугілля в пінний продукт, новим є те, що в якості вихідної сировини для флотації використовують рядове вугілля з додаванням до пульпи 2,0 10,0% важкозбагачуваного вугілля при витраті 1,0 - 2,0кг флотореагенту на 1т вихідної сировини Ще однією ВІДМІННІСТЮ способу, що заявляється, є переважне використання в якості флотореагенту поглинального масла КОКСОХІМІЧНОГО виробництва, модифікованого формаліном Між сукупністю ознак винаходу і результатом, якого досягають, існує причинно-наслідковий зв'язок Для доведення можливості одержання необхідного технічного результату при реалізації заявленого способу флотації важкозбагачуваного вугілля були проведені випробування на лабораторній флотаційній машині марки ФЛ-240 А та в промислових умовах - на збагачувальній фабриці ВАТ Авдмвський КОКСОХІМІЧНИЙ завод на ма шині марки ФМ-25 В якості важкозбагачуваного вугілля використовували шлами Горлівського шламонакопичувача, які являли собою обводнену вугільно-породну масу з вологістю 28 - 29 % Після просушування до повітряно-сухого стану, м'якого дроблення (руйнування агрегатів злиплих частин) і розсівання визначено, що ці шлами на 98% складались з часток розміром меншим 1мм БІЛЬШІ частки, як правило, були сторонніми домішками Зольність шламів знаходилась в межах 42 - 5 1 % при ВМІСТІ сірки 1,5 - 1,8% Для флотації використовували флотореагент - поглинальне масло КОКСОХІМІЧНОГО виробництва, модифіковане формаліном, з технічною маркою УР-410 і фізико-хімічними характеристиками (Пат України № 17134, В 03 D1/001, 1997, Бюл №5) 1 Густина при 20°С, кг/м3 2 В'язкість при 20°С, сСт 3 Температура спалаху, °С 1080, 8,0, не нижче 100, 4 Температура початку випадання осаду, °С мінус 10, 5 Температура початку кипіння, °С 230, 6 Википання 80-90 об %, °С 300 Флотації піддавали рядове вугілля з вихідною зольністю 24,4, 25,2, 25,4%, об'єднаний зразок шламу з зольністю 42,2% -ь 42 8%, зразок з зольністю 51,0% і вугільно-шламові суміші зольністю 24,9 - 27,0% зі вмістом шламу 2,0 - 10,0% Витрата флотореагенту складала 1,0 - 2,0кг на 1т сировини В якості критеріїв флотації прийнято вихід (Wk) та зольність (Ак) вугільного концентрату, зольність ВІДХОДІВ, ступінь витягнення вугілля в концентрат (п), який розраховують за формулою (1) та вихід беззольного вугілля (у), який розраховують за формулою (2) n = (W k -0,01V\^ < xA k )/(100-A 1 )x100% (1) де Аі - зольність вихідної шихти, у = [(1 - ц) х п х 1000]/100%, (2) де ц - масова доля золи у ВИХІДНІЙ ШИХТІ Для визначення маси вугілля (Мв), що витягується в концентрат зі шламу, можна скористатися формулою (3) Мв=пх(Мш-МшхАш)/100%, (3) де М ш - маса шламу в шихті при флотації, Аш - зольність шламу в шихті при флотації Вихід вугілля, витягненого з 1 т шламу, що підлягає збагаченню, визначають за формулою (4) Є = М в х1000/М ш (4) Результати досліджень наведені в таблиці 52413 Таблиця Порівняльна хараісгеристика результатів флотації вугілля, вугільних шламів та вугільно-шламових сумішей з різною зольністю за способом, що заявляється No п/ п 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Вугільна шихта для флотації Співвідношення, % 2 вугілля 100% вугілля 98% шлам 2% вугілля 95% шлам 5% вугілля 90% шлам 10% шлам 100% вугілля 100% вугілля 98% шлам 2% вугілля 95% шлам 5% вугілля 90% шлам 10% шлам 100% вугілля 100% вугілля 98% шлам 2% вугілля 95% шлам 5% вугілля 90% шлам 10% шлам 100% Зольність, АІ, % 3 25,4 25,7 26,2 27,0 42,2 25,2 25,6 26,1 27,0 42,8 24,4 24,9 25,7 27,0 51,0 Витрата флотореаген-ту, Вугільний концентрат Вихід, wk, % КГЛ" 4 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 5 67,4 69,7 72,2 71,2 43,9 74,5 74,3 72,5 73,6 50,0 79,4 78,8 76,3 73,9 36,6 Я К І СЛІД було очікувати, флотація шламів у звичайному режимі практично не йде Вихід концентрату в залежності від КІЛЬКОСТІ флотореагенту складає (приклади досліджень за №№ 5, 10, 15) 43,9, 50,0 і 36,6% при залишковій зольності 23,4 і 22,6 і 14,9% Ступінь витягнення вугілля в концентрат складає 75,7, 77,4 і 54,9%, що є більш ніж на 10% нижчим порівняно з флотацією рядового вугілля Зольність ВІДХОДІВ при цьому не перевищує 68,0% При СПІЛЬНІЙ флотації рядового вугілля з добавками шламу параметри флотації трохи поліпшуються, що особливо помітно при мінімальній витраті флотореагенту - 1,0 кгл" (приклади досліджень за №№ 2 - 4) Так, введення в пульпу 2,0 - 10,0% шламу приводить до значного збільшення виходу концентрату і підвищення зольності хвостів при зольності концентрату не вище 14,9% Ступінь витягнення вугілля в концентрат зростає, наприклад, з 84,4% для вугілля до 87,4, 90,3, 89,6% для сумішей при добавках 2,0, 5,0 і 10,0% шламу ВІДПОВІДНО при витраті флотореагенту І.Окгл" (приклади досліджень за №№ 1 - 4) Причини такого поліпшення параметрів флотації при додаванні шламів поки що невідомі, однак, можна припустити, що тонкі часточки вуглистих сланців (глин) в шламі мають стабілізуючий вплив на СТІЙКІСТЬ піни, що і спостерігалося в процесі флотації Доказом правильності даного припущення можуть послужити результати флотації цих же сумішей зі збільшеною витратою флотореагенту до 1 ,5кгл~ (приклади досліджень за №№ 7-9) При збільшенні КІЛЬКОСТІ флотореагенту роз Вихід Вихід Ступінь витягбезвугілля Золь- нення зольного з шланість, вугілля вугілля, му, Є, п,% у, КГЛ" % КГЛ" Відходи Зольність, ВИХІД, Ак, % % 6 6,6 6,9 7,7 8,1 23,4 6,9 7,1 7,2 7,7 22,6 7,4 7,0 6,9 7,0 14,9 7 32,3 30,0 27,5 28,5 55,8 25,2 25,4 27,2 26,1 49,7 20,4 21,0 23,5 25,8 68,1 8 64,8 69,7 75,2 74,5 57,1 79,6 80,0 76,9 81,6 63,5 91,0 92,5 87,3 84,6 68,0 9 84,4 87,4 90,3 89,6 75,7 92,7 92,8 91,06 93,0 77,4 97,2 97,5 95,6 94,1 54,9 10 11 629,9 649,0 504,5 666,6 522,2 654,0 518,1 438,8 437,6 693,4 690,5 536,0 672,9 526,2 679,1 537,2 442,5 447,4 734,7 732,2 477,5 710,2 468,8 686,8 461,1 348,8 347,6 ходження основних параметрів флотації вугілля і його сумішей зі шламом згладжуються і ступінь витягнення вугілля в концентрат складає 91,6 97,5%, що є непрямим підтвердженням висловленого припущення (приклади досліджень за №№ 79, 1 2 - 1 4 ) Однак, як показали дослідження, при збільшенні КІЛЬКОСТІ шламу, що додається, вище 10% стабілізуюча дія глин на СТІЙКІСТЬ ПІНИ знижується за рахунок збільшення в суміші долі сильно окисленого вугілля Тому при флотації 100%-ного шламу основні параметри флотації знижуються, що і представлено в таблиці (приклади досліджень за №№ 5, 10, 15) Додавання ж до вугілля менше 2,0% шламу є нерентабельним Проведені дослідження виявили оптимальну дозу витрати флотореагенту, яка складає 1,0 - 2,0кгл' і дозволяє отримати максимальний ефект при флотації важкозбагачуваного вугілля З отриманих даних можна зробити висновок, що додавання до шихти при флотації вугілля від 2,0 до 10,0% шламу зі шламонакопичувача при мінімальній витраті флотореагенту 1,0-2,0 кгл", поліпшує основні параметри флотації, що дозволяє успішно збагачувати важкозбагачувані вугільні шлами Невелике зниження виходу концентрату при флотації вугільно-шламових сумішей у порівнянні з флотацією вугілля при витраті флотореагенту 1,0 - 2,0кгл' компенсується ступенем витягнення вугілля в концентрат і до деякої міри підвищенням зольності ВІДХОДІВ У залежності від дози введеного флотореагенту та зольності шламу з 1т шламу можна вилучити від 461,1 до 537,5кг вугілля При цьому підвищуються економічність та технолопч 52413 ність процесу флотації важкозбагачуваного вугілля, оскільки він протікає, не змінюючи технологічного режиму роботи збагачувальної фабрики, без залучення додаткових виробничих потужностей, не припиняючи процесу збагачення рядового вугілля, без зниження якості концентрату і збільшення витрати реагентів Додатковим ефектом від реалізації способу, що заявляється, є витягнення зі шламів концентрату на 10 - 15% більше, ніж за двостадійним перезбагачуванням за способомпрототипом Причому зольність одержаного концентрату не перевищує 10%, що дозволяє використовувати його в шихті для коксування Спосіб збагачення важкозбагачуваного вугілля, що заявляється, виконують у такий спосіб Спочатку готують модифіковане формаліном поглинальне масло КОКСОХІМІЧНОГО виробництва марки УР-410 за відомим способом (Пат України № 17134, В 03 D1/001, 1997, Бюл № 5) Далі подрібнену вихідну вугільну сировину (величина вугільних часточок не перевищує 1мм), що містить рядове вугілля з вихідною зольністю не більше 30%, та добавку 2,0 - 10,0% шламу (відходи флотації вугілля) після пульпування з водою у співвідношенні 1 10 в камері флотаційної машини ФЛ 240 А піддають обробці приготованим флотореагентом Флотореагент вводять в камеру флотаційної машини з розрахунку 1,0 - 2,0кг на 1т сухого 8 вугілля Після ЦЬОГО проводять розділення з витягненням вугілля в пінний продукт Наводимо конкретний приклад виконання способу флотації вугілля, що заявляється Приклад (в таблиці приклад № 4) Наважку з 95г вугілля з вихідною зольністю 25,4% та 5г вугільного шламу з вихідною зольністю 42,2% подрібнюють до величини часточок не більше 1мм Зольність подрібненої вугільно-шламової суміші складає 27,0% Підготовлену суміш піддають пульпуванню з водою у співвідношенні 1 10 в камері лабораторної флотаційної машини ФЛ -240 А, вводять флотореагент, що представляє собою модифіковане формаліном поглинальне масло КОКСОХІМІЧНОГО виробництва марки УР-410 Витрата фл ото-реагенту складає 0,1г (з розрахунку Ікгл" вугільної сировини) на 100г (наважка) сухої вупльно-шламової суміші Після цього проводять розділення з витягненням вугілля в пінний продукт Вихід вугільного концентрату складає 71,2%, зольність - 8,1%, вихід ВІДХОДІВ - 28,5%, їх зольність - 74,5% Ступінь витягнення вугілля складає 89,6 % Вихід витягненого беззольного вугілля в розрахунку на 1 т вихідної суміші дорівнює 654,0кг, вихід вугілля зі шламу - 518,1кг В таблиці наведені також ІНШІ приклади виконання способу, що заявляється (№№1-3,5-15) ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71