книги из ГПНТБ / Глембоцкий В.А. Флотация учебник

Неорганические соли комплексно влияют на флотацию углей: оказывают собирательное и пенообразующее действие. Гидрофобизация поверхности связана в основном с электрохимическим дей­ ствием солей: снижением заряда поверхности частиц.

В' последнее время доказано, что неорганические соли благо­ приятно влияют на эмульгирование аполярных реагентов, а также содействуют тонкому диспергированию воздуха в пульпе флотацион­ ных машин.

Практика отечественной и зарубежной флотации, а также ком­ плекс теоретических представлений позволяют сформулировать ос­ новные принципы рационального применения реагентов на углеобо­ гатительных фабриках.

1. Наиболее эффективно сочетание поверхностно-активных веществ с аполярными. Расход первых обычно меньше, но это не свидетель­ ствует о их подчиненной роли. Наоборот, поверхностно-активные компоненты реагентных сочетаний в основном определяют течение процесса флотации углей.

Оптимальное соотношение расхода поверхностно-активных и апо­

роль. Однако общие рекомендации невозможны, так как они должны учитывать индивидуальные свойства флотируемых углей.

3.Необходимым является предварительное эмульгирование апо­ лярных реагентов с помощью различных устройств (водоструйных насосов, специальных гидродинамических свистков и т. п.), которое на 20 — 40% снижает расход реагента и улучшает селективность фло­ тации.

4.Существенную роль играет правильное распределение реаген­ тов по фронту флотации. Иногда с успехом применяют заранее при­ готовленную смесь поверхностно-активного и аполярного реагентов

(например, в Караганде). Этим упрощается дозировка реагентов и улучшается их эмульгирование. Следует подчеркнуть, что такой прием оправдан лишь при начальной стадии совершенства флотации. В принципе более эффективной должна быть последовательная подача этих реагентов.

5. Необходим строгий оперативный учет расхода реагентов. При контроле определения зольности питания флотации вполне реально применение кибернетических устройств для полной автоматизации регулирования подачи реагентов.

Эволюция совершенствования реагентов, применяемых при фло­ тации углей, описана в литературе [108]. Ниже приведены наиболее эффективные, современные реагенты.

Первым спиртовым реагентом, нашедшим широкое промышленное

29:;

(в расчете на терпеновьте спирты). В течение пяти лет все фабрики Караганды работали на этом реагенте. На ОФ им. 50 лет Октября благодаря свойству кубовых остатков пептизировать глину удалось пустить установку, которая несколько лет бездействовала вследствие отрицательного влияния глинистых шламов на флотацию. В насто­

дов, высших альдегидов, сложных эфиров и смол). Содержание спиртов (в пересчете на гексиловый) равно 45% .

Сравнительные данные о промышленной флотации на фабриках обосновывают высокую эффективность пенореагента.

В настоящее время пенореагент Темиртауского завода приме­ няется на всех карагандинских фабриках.

Успешно прошли испытания этого реагента в Кузбассе, где при­ менялся пенореагент Красноярского завода синтетического каучука, аналогичный по своему составу продуктам Ярославского, Воронеж­ ского и Темиртауского заводов, но с несколько пониженным содер­ жанием алифатических спиртов. Флотационные свойства всех пенореагентов практически тождественны.

Недостатком пенореагента является наличие у некоторых его

стно с ВНИИнефтехимом. Этот реагент содержит в качестве основного компонента 5 1 % октилового спирта, а также 4% альдегидов, 19% ацеталей и 18% сложных эфиров.

Реагент не имеет запаха, однороден, нечувствителен к темпера­ туре и нетоксичен.

С применением этого реагента на семи фабриках Кузбасса расход поверхностно-активного реагента сократился в 1,5—2 раза, аполяр­

химкомбината была исследована УкрНИИуглеобогащением на основе теоретических рекомендаций ИГД им. А. А. Скочинского.

Относительно низкая стоимость и недефицитность данной фрак­ ции делают ее весьма перспективной. В сочетании с собирателями

294

С х е м ы ф л о т а ц и и

На большинстве углеобогатительных фабрик применяются про­ стые схемы флотации, состоящие из одной лишь основной операции (рис. 109, а). На ЦОФ «Узловская», ЦОФ «Никитовская», ОФ шахты

а

«Комсомолец», «Днепропетровская» применяют более совершенные схемы (рис. 109, б), позволяющие получать высокозольные хвосты.

Рис. НО. Технологическая схема флото-фильтрационного отделения:

1 — радиальный сгуститель; 2 — классификатор-гидроциклон; 3 — расходомерный бак; 4 — аппарат для кондиционирования флотационной пульпы; 5 — флотационные машины ФМУ - 59; в — пеногаситель «Вихрь»; 7 — зумпф, S — насос, 9 — пульпоотделитель; 10 — вакуумфильтры «Украина»; 11 — баки для реагентов

296

Следует подчеркнуть, что схемы флотации углей должны нахо­ диться в неразрывной связи с водно-шламовыми схемами фабрик.

В последние годы происходило значительное усовершенствование водно-шламовых схем. Оно проводилось по двум направлениям: стремились свести к минимуму количество воды, циркулирующей на фабрике, и контакт угля с ней для уменьшения вторичного шламооб^разования; максимально использовать оборотную воду. Эти усо­ вершенствования основывались на изменении схемы цепи аппаратов и точек подачи воды, а также на изменении эффективных коагулян­ тов, в частности полиакриламида.

Н. И. Давыдковым был предложен новый принцип построения шламовых схем с каскадным использованием воды. На ЦОФ «Узловская» часть шламовой воды, отделяемой от крупного концентрата отсадки, стали использовать для транспорта мелкого угля в отсадоч­ ные машины мелкого зерна. Это позволило уменьшить количество циркулирующей воды на 320 м3 /ч, исключить некоторые аппараты и сгустители. Шламовые воды подвергались регенерации флотацией без предварительного сгущения. В итоге снижено содержание твер­ дого в оборотной воде (с 200—300 до 20—40 г/л), улучшились про­ цессы отсадки и фильтрации, снизились потери с флотационными хвостами [70].

Использование флотации для осветления оборотных вод получило в последние годы большое распространение на ЦОФ «Киевская», ГОФ «Чертинская» и других ЦОФ.

Начали применять раздельное контактирование песков и шламов с реагентами. На обогатительных фабриках Караганды предвари­ тельная классификация по крупности питания флотации осуще­ ствляется в гидроциклонах, после чего пески и слив флотируются независимо друг от друга, а концентраты объединяются перед филь­ трацией.

ски девять разновидностей флотационных машин .механического типа [110, 145].

Большое многообразие машин объясняется тем, что в промышлен­ ности происходило выявление лучших конструкций. Существующие машины имели относительно невысокую удельную производитель­ ность (0,5—0,8 т/ч - м 3 ) . Определенные перспективы имеет применение дешевых и неэнергоемких пневматических флотационных машин (особенно для осветления оборотных вод) и машин с пальцевым

обогащение отличается от контактирования других полезных иско­ паемых. В устройствах «Каскад» реагент подается в пульпу в виде

297

аэрозоля (размер капелек 1—10 мк). Пульпа одновременно аэри­ руется, что повышает скорость флотации, особенно в первых камерах флотационных машин. Так, например, на ЦОФ «Верхне-Дуванской» после установки вместо контактного чана аппарата «Каскад» произ­ водительность флотационных машин возросла на 15%. Успешные результаты достигнуты на многих фабриках Донбасса и Караганды.

На большинстве фабрик применяют различные приборы для эмульгирования реагентов (струйные эмульгаторы СЭД-2), гидро­ динамические ультразвуковые (УГЭ) и другие.

Т е х н о л о г и я ф л о т а ц и и

Крупность питания при флотации каменных углей обычно контро­ лируется с помощью гидроциклонов, слив которых поступает па флотацию, а осадок — в шламовые отсадочные машины. Эффектив­ ность классификации должна все время контролироваться, так как крупные частицы угля в большей части переходят в хвосты, снижая их зольность и увеличивая потери угля при флотации. Частицы крупнее 0,5 мм могут эффективно обогащаться отсадкой.

Равномерность питания на действующих фабриках достигается автоматизацией разгрузки сгустителей.

Плотность пульпы колеблется от 20 до 30% твердого. Однако имеют место большие сменные и, тем более, почасовые колебания плотности пульпы, которые могут быть устранены с помощью автома­ тически действующих регуляторов.

При флотации тонких шламов, а также в шламовых схемах фло­ тируются более разбавленные пульпы (10—1.5% твердого).

Время флотации на большинстве фабрик достигает 15 мин, хотя в ряде случаев оно может быть сокращено минимум вдвое примене­ нием более совершенных флотационных машин и реагентов, а также стабилизацией процесса (по производительности, по плотности пульпы).

Влияние степени углефикации при флотации углей весьма зна­ чительно. Наибольшей природной гидрофобностью обладают угли средней степени метаморфизма. Молодые угли, длиннопламенные и газовые, равно как и старые (тощие и особенно антрацит), более гидрофильны и пористы. Поэтому при прочих равных условиях лучше флотируются угли средней стадии углефикации. Газовые угли для эффективной флотации требуют тщательного регулирования реагентного режима. С 1966 г. флотация газовых углей внедрена на ЦОФ «Михайловская», «Октябрьская», «Краснолиманская» и «Добропольская».

Петрографический состав и срощенность угля с породой сильно влияют на флотацию. Гелифицированные компоненты флотируются лучше, чем фюзенизированньте (рис. 111) [77]. Поэтому при флота­ ции углей в первых камерах флотационных машин флотируются преимущественно частицы блестящего угля, а в последних — мато­ вого (табл. 32).

298

Контакт с водой гидрофилизирует поверхность угольных частиц. Но это более заметно у фюзенита, ввиду его повышенной пористости.

Кинетика флотации угольных частиц разной крупности и изме­ нение зольности концентрата по фронту флотации показаны

Рис. 111. Изменение объемного содержа­ Рис. 112. Кинетика флотации уголь­

299

тонких шламов (перевода их в концентрат) зольность концентрата уменьшается, достигая минимума в третьей камере в дальнейшем золь­ ность возрастает в результате флотации сростков.

Для флотации крупных частиц большие перспективы имеет при­ менение пенной сепарации.

Зольность продуктов флотации в зависимости от их крупности приведена в табл. 34. Видно, что зольность концентратов всегда повышается за счет мелких фракций, флотирующихся менее изби­ рательно. Главные потери угля в хвостах обычно связаны с круп­ ными фракциями.

Измельчаемость угля во флотационных машинах является харак­ терной особенностью флотации углей и достигает значительных размеров. Особенно заметно измельчение угля в машинах механи­ ческого типа.

Окисленность углей сильно влияет на технологию их флотации. Более окисленный с поверхности уголь всегда хуже флотируется, чем менее окисленный. Это является следствием образования на поверхности частиц гидрофильных кислородсодержащих групп. Со­ противление углей окислению возрастает с увеличением степени их

300

метаморфизма. По этому признаку петрографические разности обра­ зуют ряд витренит — кларен и дюрен — фюзенит. В присутствии воды окисление происходит активнее. Кроме того, при истирании угля в шлам переходят предпочтительно окисленные частицы. По­ этому вторичные шламы отличаются повышенной окисленностью частиц угля, что затрудняет их флотацию.

Наиболее труднофлотируемые, окисленные угли поступают на Томусинскую фабрику (Кузбасс), отличающуюся наиболее низкими показателями флотации. Эффективные пути флотации таких углей пока еще только разрабатываются. Здесь испытываются новые ре­ агенты и их сочетания, более развернутые схемы флотации и др.

Применение реагентов при флотации углей характеризуется следующими особенностями. Лучше всего применять два реагента, состоящих из аполярных и гетерополярных молекул. Порядок подачи этих реагентов в процесс и их расход определяются в каждом конкретном случае опытным путем. Иногда целесообразно применять дробную подачу реагентов, что обеспечивает более постоянную кон­ центрацию их в пульпе в условиях быстрого их поглощения углями большой сорбционной активности. Хороший эффект дает введение реагентов в виде аэрозолей с помощью аппаратов «Каскад».

Время контакта реагентов с углями должно быть меньше, чем при флотации руд, и измеряется несколькими минутами. При боль­ шом времени контакта значительная часть реагентов бесполезно поглощается углем, проникая по порам внутрь его частиц. Аполярные реагенты целесообразно предварительно эмульгировать в воде или подогревать. В качестве иллюстрации влияния эмуль­ гирования сульфированного керосина при помощи специального эжектора приведены результаты промышленных испытаний на одной

После эмульгирования керосина повышается выход концентрата, снижается его зольность и возрастает зольность хвостов.

Действие флокулянтов при флотации углей приходится учиты­ вать вследствие широкого применения этих реагентов на угольных

301

фабриках и неизбежного частичного попадания с оборотной водой во флотацию, например, полиакриламида (полиэлектролит). Этот коллоид в больших количествах подавляет любую флотацию, но небольшие его количества не влияют на флотацию.

Обессеривание углей при флотации протекает неудовлетвори­ тельно. Содержание серы в концентрате лишь немного ниже, чем в питании флотации. Во многих случаях даже имеет место повышение содержания серы в пенных продуктах [110]. Эта проблема весьма

идругая часть серы (колчеданная), представленная пиритом и марка­ зитом, плохо отделяется от угля.

Малая эффективность флотации в данном случае объясняется: высокой дисперсностью включений пирита в угле и близостью их флотационных свойств со свойствами углей. Последнее является следствием своеобразной углефикации сульфидов железа угольных пластов. Они пропитаны органическими соединениями, приближа­ ющими поверхность частиц к таковой у угля. Применение в данном случае реагентов-подавителей, эффективно подавляющих пирит при флотации руд, не принесло успеха. Поэтому приходится искать дру­ гие пути обессеривания тонких классов углей. Отметим два направле­ ния: применение высокопроизводительных концентрационных столОв

икомбинированного флотационного и гравитационного обессерива­ ния шламов.

302