СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ УГОЛЬНОГО ШЛАМА И УГЛЯ
METHOD OF SLURRY COAL AND COAL CONCENTRATION

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для обогащения угля, угольного шлама, технического углерода, шламовых вод угольных предприятий и т.д.
Известна технология обогащения угольных шламов (Ignasiak L., Szymocha К., Pawlak W., Kramer J. Engineering development of selective agglomeration technology. Proc. 12-th International Coal Preparation Congress «New trends in coal preperation technologies and eguipment», 1994, Cracow, vol.2, 809-816), которая включает подачу в суспензию масляного реагента (дизельное топливо или его смеси с тяжелыми маслами) в количестве 0,3-1,5%, масляную агломерацию частиц угля, проходящую при скорости вращения мешалки 1600-2400 об/мин в течение времени до 4 мин, отделение образовавшихся угольных микроагломератов с помощью пенной флотации в присутствии пенообразователя.
Недостатками этого способа являются большой расход масляного реагента (до 1,5%) при масляной агломерации шлама и высокие энергозатраты на перемешивание суспензии. Добавление большого количества масляного реагента вызвано необходимостью увеличения числа капель масла в суспензии для повышения вероятности их столкновения с частицами и обеспечения достаточного количества масла для полного извлечения всех угольных частиц (включая микрочастицы) в углемасляные агломераты за ограниченный отрезок времени.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по сущности и достигаемому результату является способ обогащения угольных шламов (Патент РФ №2223828 МПК 130301/02, опубл. 20.02.2004 г.), который включает операцию селективной масляной агломерации угольных частиц при перемешивании суспензии вращающейся мешалкой в течение 2-3 мин.
Недостаток этого способа заключается в подаче в систему диспергированного воздуха традиционным путем, т.е. с использованием насадки для подачи воздуха.
Применение установок с насадками для подачи воздуха имеет ряд недостатков: это их забивка, налипание на насадку углемасляных гранул, что приводит к проблемам в обслуживании установки и искажает результаты исследований.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности процесса обогащения угольного шлама и угля.
Технический результат достигается тем, что в способе обогащения угольного шлама и угля, включающем масляную агломерацию угольных частиц при перемешивании суспензии вращающейся мешалкой в течение 2-3 мин, согласно изобретению проводят интенсивное смешивание угольного шлама или угля и воды со скоростью вращения мешалки 1000-1500 об/мин, добавляют масляный реагент в количестве 8-10% от массы угольных частиц, смесь перемешивают еще в течение 5-8 мин со скоростью 1000-1500 об/мин, постепенно с интервалом 1-2 мин увеличивая скорость вращения мешалки до 4000 об/мин.
Заявляемый способ обогащения угольного шлама и угля осуществляют следующим образом.
В емкость наливают воду, загружают угольный шлам или уголь. Проводят интенсивное смешивание угольного шлама или угля и воды в течение 2-3 мин при помощи турбинной мешалки, соединенной с двигателем. В данной конструкции отсутствуют преградители, разрушающие «воронку», и интенсивность перемешивания достигается путем ее «разрыва». Регулирование процесса перемешивания осуществляют при помощи пульта управления.
Начальная стадия протекания процесса обогащения характеризуется увеличением числа оборотов мешалки и, как следствие, увеличением диаметра воронки и интенсивным перемешиванием.
В водно-угольную суспензию добавляют реагент-собиратель в количестве 8-10% от массы угольных частиц, и смесь перемешивают еще в течение 5-8 мин. со скоростью 1000-1500 об/мин.
На стадии обогащения угольного шлама или угля оптимальное время перемешивания суспензии с реагентом-собирателем составляет 5-8 мин. Перемешивание менее 5 мин приводит к уменьшению извлечения угля из шлама до 79%, увеличению содержания серы в угле до 0,33% и соответственно снижению зольности отходов до 75%. Это объясняется тем, что реагент-собиратель (например, мазут) не успевает полностью смочить поверхность угольных частиц. Увеличение времени перемешивания свыше 8 мин не приводит к повышению степени извлечения и зольности отходов, поэтому нецелесообразно вести перемешивание более длительное время, так как расходуется дополнительная энергия.
Скорость перемешивания суспензии составляет 1000-1500 об/мин. При увеличении числа оборотов более 1500 об/мин особенно при низких концентрациях суспензии происходит разрушение гранул до размеров 1-2 мм. Снижение числа оборотов менее 1000 об/мин способствует увеличению размеров углемазутных гранул до 3-4 мм, что нежелательно.
Постепенно с интервалом 1-2 мин увеличивают скорость вращения мешалки, достигая скорости вращения 4000 об/мин. Образуется пена, содержащая угольный концентрат.
С увеличением числа оборотов воронка увеличивается не только в диаметре, но и по высоте. Достигая непосредственно лопасти мешалки, она огибает ее и в окончании контура мешалки происходит разрыв воронки и интенсивное засасывание воздуха в реакционную среду из-за разрежения системы. При этом происходит закрепление пузырьков воздуха на смоченных реагентом угольных частицах, увеличивается число соударений частиц, образуются угольные агломераты.
Интенсивность перемешивания и образование угольных агломератов достигаются путем «разрыва» воронки при скорости 4000 об/мин.
Подача воздуха без использования насадки имеет ряд преимуществ.
В таблице дана сравнительная характеристика угольных концентратов, обогащенных способом, описанном в прототипе (с использованием насадки для подачи воздуха) и заявляемым способом обогащения угольного шлама и угля (без использования насадки).
d
d
d
d
Для исследования выбрали угольные шламы средней зольности углей марок Д (A=18,5% масс.), Г (A=38,0%) и К (A=34,5%), где A - зольность. В качестве реагента-собирателя использовалось отработанное машинное масло с эксгаустеров машинного зала коксохимического производства.
Таблица
Наименование способа
Зольность угля <maths num="1"><math display="block"><mrow><msubsup><mi>A</mi><mrow><mi>к</mi><mi>о</mi><mi>н</mi><mi>ц</mi><mo>.</mo></mrow><mi>d</mi></msubsup></mrow></math><img file="00000001.tif" he="7" wi="11" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
, % мас.
Выход продукта, % мас.
Период опыта, мин
Д
Г
К
Д
Г
К
Д
Г
К
Способ обогащения угольного шлама (с применением насадки для подачи воздуха)
6,0
9,0
6,2
80
82
83
26
28
24
Способ обогащения угольного шлама и угля (без использования насадки)
4,8
7,0
5,4
84
84
84
20
24
18
Из данных, представленных в таблице, видна эффективность применения заявляемого способа обогащения угольного шлама и угля. Так, в случае использования заявляемого способа зольность обогащенного угольного шлама и угля ниже, выход продукта выше, период опыта меньше, чем при использовании традиционного способа обогащения.
Зольность полученных концентратов не превышает 10 мас.%, что говорит о приемлемости полученных угольных концентратов для технологии коксования и энергетики; высокий выход продукта и более низкая зольность концентратов по заявляемому способу обогащения угольного шлама и угля обусловлены полнотой разделения органической и минеральной частей угольного шлама в процессе обогащения.
Пример осуществления способа.
В цилиндрическую емкость наливают воду объемом 850 мл, загружают уголь массой 200 г. Производят интенсивное смешивание угля и воды при помощи мешалки, соединенной с двигателем. В данной конструкции отсутствуют преградители, разрушающие «воронку», и интенсивность перемешивания достигается путем ее «разрыва».
Отработанное машинное масло с эксгаустеров машинного зала коксохимического производства добавляют в количестве 30 мл, и всю смесь перемешивают еще в течение 5-8 мин.
Регулирование процесса перемешивания осуществляют при помощи пульта управления. Применяют мешалку турбинного типа.
Постепенно с интервалом 1-2 мин увеличивают скорость вращения мешалки, достигая скорости вращения 4000 об/мин. Образуется пена, содержащая угольный концентрат с зольностью 4,8% мас. Выход продукта составил 84%.
Предложенный способ обогащения угольного шлама и угля повышает эффективность процесса обогащения, позволяет получать угольный концентрат со сниженной зольностью, обеспечивает более высокий выход продукта и уменьшает время проведения процесса обогащения.