Интенсификация флотации угля за счет использования реагентов модификаторов

3. Оптимальные условия селективной флотации фосфатсодержащих минералов могут быть объяснены как результат термодинамического анализа необходимой концентрации собирателя, обеспечивающей полную флотацию минерала.

4. Главными причинами вредного влияния растворимых солей в оборотных водах на флотацию фосфатсодержащих минералов являются осаждение собирателя в пульпе, активация минералов пустой породы и эффект «депрессии гидрофобными шламами». Оптимальные условия кондиционирования оборотных вод могут быть определены исходя из необходимости поддержания концентраций растворимых солей кальция и железа ниже уровня, когда они не смогут взаимодействовать с собирателем и его концентрация останется равной минимально необходимой для флотации фосфатсодержащих минералов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абрамов А.А.. Флотационные методы обогащения. М. Недра, 1993.

2. Абрамов А.А.. Механизм действия собирателя при флотации апатита. Известия вузов. Горный журнал. 1989. №2, стр. 106.

3. Абрамов А.А.. Необходимая концентрация собирателя при флотации апатита из руд. Известия вузов. Горный журнал. 1990. №4.

4. Голованов Г. А.. Флотация кольских апатитсодержащих руд. М. Химия. 1976.

5. Богданов О.С., Максимов И.И., Поднек А.К.. Теория и технология флотации руд. М. Недра. 1990.

6. Мелик-Гайкозян В. И., Абрамов А.А., Рубинштейн Ю.Б., Авдохин В.М., Соложенкин П.М.. Методы исследования флотационного процесса. М. Недра. 1990.

7. Алейников Н. А., Герман Т.П.. Поверхностные свойства апатита в растворах электролитов. Труды науч.-техн. Сессии ин-та «Механобр». Т. 1. Л. 1967.

8. Калугин А.И., Абрамов А.А.. Необходимая концентрация собирателя при флотации карбонатапатита из руд. В сб. : Совершенствование технологии обогащения комплексных полезных ископаемых. М. МГГУ. 1996, стр. 112-116.

9. Козлов Д.Е., Абрамов А.А.. Оптимальные условия кондиционирования оборотных вод при флотации апатитонефелиновых руд. В сб.: Совершенствование технологии обогащения комплексных полезных ископаемых. М. МГГУ. 1996.

10. Attia A.A. and D.W. Fuerstenau, 1988/1989. The equilibrium composition of hydroxyapatite and fluorapatite - Water interfaces; Colloids and Surfaces, 34, 271 - 285.

11. Abramov A. A., Kalugin A.I., Kozlov D.E., 1998. Optimal conditions for flotation of phosphate-containing minerals from ores; Beneficiation of phosphate: 2nd International Conference, Florida, USA.

© А.И. Калугин, Д.Е. Козлов, А.А. Абрамов

В.Н. Петухов, проф., д.т.н., В.В. Кукушкин,

МГТУ им. Г.И. Носова ММК г. Магнитогорск

Интенсификация флотации угля за счет использования реагентов модификаторов

В последние годы для интенсификации процесса флотации углей предлагается использование реагентов модификаторов. Установлено, что применение окисей олефинов для стимулирования апо-лярных реагентов позволяет улучшить флотируемость углей [1].

В работе [2] предлагается предварительное модифицирование поверхности угля с применением ал-килхлорсиланов. Однако высокая летучесть реагента модификатора и токсичность затрудняет его внедрение на углеобогатительных фабриках. В.А. Арсентьевым [3,4] разработана технология флотации железных руд с добавлением в процесс модификаторов на основе аминов из нитропарафинов совместно с лигносульфонатами или

82

смеси лигнина с хлорлигнином и нитролигнином. В работе [5] предлагается предварительная обработка угольной пульпы гидроокисью тетрабутиламмония -(С4Н9)4даН. Однако использование данного модификатора приводит к снижению селективности процесса.

Исследования блок сополимеров оксидов этилена и пропилена, имеющих гидрофильные и гидрофобные сегменты [6], показали возможность глубокого обогащения угля. Анализ исследований по интенсификации процесса флотации углей показывает, что наиболее существенное изменение флотационной активности и селективности действия реагентной смеси возможно путём применения реа-

гентов модификаторов. Нами проведены исследования по интенсификации процесса флотации углей с использованием реагентов модификаторов.

В качестве исходного продукта флотации были выбраны трудно-обогатимые угли Карагандинского бассейна, которые отличаются повышенной минерализацией органической массы и наличием в преобладающем количестве алюмосиликатов.

В качестве реагента собирателя был выбран тракторный керосин широко применяемый на УОФ, а в качестве реагента вспенивателя -высококипящий продукт переработки кубовых остатков производства бутиловых спиртов [7].

В качестве реагентов модифи-

ГИАБ

Влияние модификаторов на эффективность флотации угля

Расход реагентов, кг/т Показатели >лотации, % Зольность

Трак- торный керосин высоко- кипящий продукт катамин 40В общий Выход концен- тра-та Зольность концен- трата Зольность отходов Извлеч. горюч. массы в концентрат исходного продукта флотации, %

1 2 3 4 5 6 7 8 9

- 0,6920 67,6 5,0 32,5 74,6

0,0002 0,6922 66,2 4,8 31,7 73,2 13,9

0,0002 0,6922 69,4 5,1 33,9 76,5

0,592 0,100 0,0005 0,6925 70,0 5,2 34,2 77,1

0,0005 0,6925 70,4 5,1 34,8 77,6

0,0010 0,6930 66,7 4,8 32,1 73,7 13,9

0,0010 0,6930 69,1 5,0 33,8 76,2

0,0020 0,6940 68,4 4,9 33,4 75,5

0,0020 0,6940 69,0 5,2 33,3 76,0

Таблица 2

Влияние расхода реагентов на показатели флотации угля

Расход реагентов, кг/т Показатели флотации, % Зольность исходного продукта флотации, %

Тракторный керосин Высоко- кипящий продукт 40В Общий Выход концен- трата Зольность концен- трата Зольность отходов Извлеч. горюч. массы в концентрат

1 2 3 4 5 6 7 8 9

0,789 0,100 - 0,8890 79,4 5,6 45,9 87,0

0,986 0,100 - 1,0860 82,6 5,8 52,3 90,3 13,9

1,183 0,100 - 1,2830 83,2 6,4 51,0 90,4

0,592 0,100 0,0005 0,6925 79,0 5,5 45,5 86,4

0,789 0,100 0,0005 0,8895 80,4 5,7 47,5 88,1 13,9

0,986 0,100 0,0005 1,0865 84,0 6,0 55,4 91,7

0,986 0,100 - 1,0860 78,6 6,7 61,4 89,9 18,4

0,986 0,100 0,0005 1,0865 79,4 6,4 64,6 91,9

0,986 0,100 - 1,0860 69,5 8,5 61,0 84,2

1,380 0,100 - 1,480 72,0 8,7 65,1 87,1 24,5

0,986 0,100 0,0005 1,0865 74,6 8,7 70,9 90,2

каторов исследованы высокомолекулярные химические технические продукты:

♦ катамин - алкилдиметил бензил аммоний хлорид общей формулы R(CHз)2 ЖН С6Н5СІ где R - смесь алкильных остатков Сі0- Сі8 ;

♦ 40В - высокомолекулярный

сополимер, содержащий в качестве полярных групп сульфогруппу и атом азота;

♦ сополимеры пиридина с сульфоксидом, содержащие различное число сульфогрупп и различной длины аполярный радикал.

Установлено, что лучшие результаты по эффективности действия проявляют модификаторы катамин и 40В. При равном расходе модификатора і -10-5 кг/т выход

флотоконцентрата в случае амина и 40В составил 83,2 и 83,4 % соответственно, что на 1,6 и 1,8 % выше по сравнению с использованием обычного реагентного режима.

Исследованием установлено, что модификатор следует подавать в процесс флотации перед подачей реагента собирателя - тракторного керосина. В случае подачи модификатора в смеси с тракторным керосином или после него улучшения показателей флотации не наблюдается.

Это, по-видимому, объясняется тем, что в случае подачи модификатора перед тракторным керосином происходит закрепление модификатора на энергетически активных участках угольной по-

верхности полярными группами, чем обеспечивается повышение гид-рофобности поверхности угля и улучшение адсорбции реагента собирателя. При совместной подаче собирателя и модификатора последний в первую очередь взаимодействует аполярными радикалами на капельках эмульсии собирателя, что препятствует активной предварительной гидрофобизации угольной поверхности.

Следует отметить, что остаточная концентрация реагента модификатора способствует, в случае последующей подачи собирателя, улучшению степени его эмульгирования, что установлено нашими исследованиями.

Исследование влияния концен-

8 і 1999

81

трации модификатора на результаты флотации показало неоднозначное действие их на процесс флотации угля. Лучшие результаты флотации были получены при концентрации модификаторов 0,05 мг/л (0,0005 кг/т).

Выход флотоконцентрата при данной концентрации увеличился в случае использования модификаторов на 2,4-2,8 % по сравнению с обычным реагентным режимом (табл. 1). Увеличение расхода реагента модификатора с 0,0005 до 0,001 кг/т снижает показатели флотации угля, что объясняется изменением ориентации молекул модификатора при адсорбции на угольной поверхности.

Увеличение концентрации модификатора 40В в воде способствует образованию на угольной поверхности полислойной адсорбции с ориентацией молекул полярной частью в водную фазу, что повышает гидрофильность угольной поверхности и, как следствие, понижению флотируемости угля.

Механизм полислойной адсорбции реагентов модификаторов установлен нами косвенно по изменению выхода всплывшего продукта в монопузырьковом аппарате при различной концентрации их в воде, а также по выходу флото-концентрата при обычной пенной флотации угля (табл. 1).

Положительное действие реагентов модификаторов при флотации угля объясняется их влиянием на дисперсность эмульсии аполяр-ного реагента. Установлено, что при добавке модификаторов до оптимальной концентрации 0,05 мг/л происходит повышение дис-

персности эмульсии аполярного реагента, что обеспечивает улучшение флотируемости угольных частиц. Дальнейшее увеличение концентрации модификатора вызывает снижение оптической плотности эмульсии реагента. Это объясняется образованием второго адсорбционного слоя модификатора на границе собиратель - вода, обеспечивающего снижение гид-ратированности поверхности капелек собирателя и увеличение вероятности слияния капелек масла друг с другом.

Укрупнение капелек эмульсии собирателя способствует снижению флотируемости угольных частиц (табл. 1).

Отработка реагентного режима флотации позволила установить, что лучшие показатели флотации могут быть получены при расходе реагента собирателя в пределах 0,98-1,18 кг/т, а вспенивателя

0,100 кг/т. При этих расходах предварительная подача в процесс флотации угля реагента модификатора 40В способствует повышению выхода концентрата на 1,45,1 % и улучшению селективности процесса. Особенно высокие показатели процесса достигаются при обогащении труднообогатимых, высокозольных углей Карагандинского бассейна.

При флотации угольной мелочи с исходной зольностью 24,5 % использование модификатора 40В позволило повысить извлечение горючей массы в концентрат с 84,2 до 90,2 % при одновременном снижении зольности флотоконцен-трата на 0,2 % и увеличении зольности отходов на 10 % (табл. 2).

Установлено, что без использования реагента модификатора даже увеличение расхода тракторного керосина в 1,5 раза не позволяет получить высокие показатели флотации угля. Выход концентрата на 2,6 % ниже при равной его зольности по сравнению с использованием в процессе флотации реагента модификатора (табл. 2).

Таким образом, использование новых реагентов модификаторов позволяет интенсифицировать процесс флотации труднообогати-мых углей с получением высоких качественно-количественных показателей флотации.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пиккат-Ордынский Г.А., Острый В.А. Технология флотационного обогащения углей. - М: Недра, 1972г.

2. Тюрникова В.И., Наумов М.Е. Развитие теории и практики модифицирования флотационных реаген-тов.//Физические и химические основы переработки минерального сырья. - М.: Наука, 1982, с.70-75.

3. А.с. № 1447412 СССР,/ В.А. Арсентьев и Г.М. Яворский Способ обратной флотации железных руд.// Открытия. Изобретения. 1988 № 48. С.24.

4. А.с. № 1488013 СССР, / В.А. Арсентьев, Т.В. Дендюк и Н.Н. Кри-куненко Способ обогащения железных руд. // Открытия. Изобретения. 1989. № 23. С41

5. А.с. № 1599098 СССР, / Н.Г. Малышева, В.Г. Винокуров, И.Х. Деберде-ев Способ флотации угля. // Открытия. Изобретения. 1990. № 38. С.40.

6. Chander S. Mc. Graw-Hill // Coal Jech International, 1997. №13.

7. Патент РФ № 2112601 / В.Н. Петухов, Н.З. Кутлугильдин, Г.В. Паксю-тов. Способ флотации угля. // Открытия. Изобретения. 1998. № 16. С.39

© В.Н. Петухов, В.В. Кукушкин