RU2655348C1 - Method for enriching clay-containing coal slurries - Google Patents
Method for enriching clay-containing coal slurries Download PDFInfo
- Publication number
- RU2655348C1 RU2655348C1 RU2017113345A RU2017113345A RU2655348C1 RU 2655348 C1 RU2655348 C1 RU 2655348C1 RU 2017113345 A RU2017113345 A RU 2017113345A RU 2017113345 A RU2017113345 A RU 2017113345A RU 2655348 C1 RU2655348 C1 RU 2655348C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coal
- ash
- flotation
- separation
- clay
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000004927 clay Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 239000003250 coal slurry Substances 0.000 title abstract description 7
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 61
- 238000005188 flotation Methods 0.000 claims abstract description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 30
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 abstract 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 22
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 17
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 5
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002864 coal component Substances 0.000 description 3
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 3
- 239000010665 pine oil Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 2
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000010883 coal ash Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
- B03B7/00—Combinations of wet processes or apparatus with other processes or apparatus, e.g. for dressing ores or garbage
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
- B03B1/00—Conditioning for facilitating separation by altering physical properties of the matter to be treated
- B03B1/02—Preparatory heating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
- B03D1/00—Flotation
- B03D1/02—Froth-flotation processes
Landscapes
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области переработки твердых топлив - углей, содержащих зольную фазу, представленную преимущественно глинистыми минералами, в основном каолинитом, и может быть использовано в угольной промышленности при обогащении тонких фракций каменных углей - так называемых угольных шламов. Способ эффективен при содержании воды в исходных угольных шламах 25-50%.The invention relates to the field of processing solid fuels - coal containing an ash phase, represented mainly by clay minerals, mainly kaolinite, and can be used in the coal industry for the enrichment of fine fractions of coal - the so-called coal sludge. The method is effective when the water content in the original coal sludge is 25-50%.
В практике обогащения углей продукт крупностью 0-0,5 мм называется угольным шламом и представляет систему, содержащую от 10 до 50% глинистого вещества, состоящего, в основном, из слоистых силикатов - каолинита и гидрослюдистых глин [Агроскин А.А. Химия и технология угля. – М.: Недра, 1969. - стр. 25]. Каолинит и гидрослюдистые глины - это природные слоистые алюмосиликаты, склонные к набуханию в воде и образующие в воде устойчивые коллоидные растворы.In the practice of coal enrichment, a product with a particle size of 0-0.5 mm is called coal sludge and represents a system containing from 10 to 50% clay, consisting mainly of layered silicates - kaolinite and hydromica clays [Agroskin A.A. Chemistry and technology of coal. - M .: Nedra, 1969. - p. 25]. Kaolinite and hydromica clay are natural layered aluminosilicates that tend to swell in water and form stable colloidal solutions in water.
Обогащение каменных углей, содержащих зольную фазу, осуществляется по комбинированным технологиям, предусматривающим обогащение фракций крупнее 0,5 мм с помощью различных гравитационных способов обогащения, а фракции менее 0,5 мм - с использованием процесса флотации [см. Авдохин В.М. Обогащение углей. – М.: Изд-во «Горная книга», 2012. - Т. 2. Технологии. - стр. 115].The enrichment of coals containing the ash phase is carried out according to combined technologies, enriching fractions larger than 0.5 mm using various gravity enrichment methods, and fractions less than 0.5 mm using the flotation process [see Avdokhin V.M. Coal beneficiation. - M.: Publishing House "Mountain Book", 2012. - T. 2. Technologies. - p. 115].
Особенностью поведения глиносодержащих угольных шламов в воде является способность к образованию устойчивых дисперсных структур - структурированных суспензий, что существенно осложняет как флотационное разделение угольных частиц и зольных минеральных фракций, так и последующее обезвоживание и складирование продуктов флотационного обогащения. Технология флотации угольных шламов за последние несколько десятков лет в мировой практике остается неизменной - применяется прямая флотация угольного компонента с использованием аполярных реагентов-собирателей (керосин, дизельное топливо и т.п.) и неионогенных пенообразователей из класса технических спиртов или эфиров, например, соснового масла. [Глембоцкий В.А. Аполярные реагенты и их действие при флотации – М.: Наука, 1968. - 144 с.]. Совершенствование технологии флотации угольных шламов идет, преимущественно, в направлении уточнения режимов с использованием более доступных реагентов [см. например, Иванов Г.В. Разработка научных основ и методов повышения эффективности разделения угольных шламов при флотации - Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. – М., 2003].A feature of the behavior of clay-containing coal sludge in water is the ability to form stable dispersed structures - structured suspensions, which significantly complicates both the flotation separation of coal particles and ash mineral fractions, and the subsequent dehydration and storage of flotation products. The technology of coal sludge flotation over the past few decades has remained unchanged in world practice - direct flotation of the coal component using apolar collector reagents (kerosene, diesel fuel, etc.) and nonionic blowing agents from the class of industrial alcohols or ethers, for example, pine oils. [Glembotsky V.A. Apolar reagents and their effect during flotation - M .: Nauka, 1968. - 144 p.]. Improving the technology of coal sludge flotation is mainly in the direction of refinement of the regimes using more accessible reagents [see e.g. Ivanov G.V. Development of scientific foundations and methods for increasing the efficiency of separation of coal sludge during flotation - The dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences. - M., 2003].
Известные способы флотации угольных шламов для устранения структурообразования во флотационных суспензиях предусматривают, в основном, разбавление суспензий водой до содержания твердого ниже 20% [Авдохин В.М. Обогащение углей. - М: Изд-во «Горная книга», 2012. - Т. 1. Процессы и машины. - Стр. 276-278; а также Справочник по обогащению углей. Под ред. И.С. Благова, A.M. Коткина, Л.С. Зарубина. 2-е изд. М.: Недра, 1984 - стр. 407-410].Known methods for the flotation of coal sludge to eliminate structure formation in flotation suspensions involve mainly diluting the suspensions with water to a solid content below 20% [Avdokhin V.M. Coal beneficiation. - M: Publishing House "Mountain Book", 2012. - T. 1. Processes and machines. - Page 276-278; as well as a guide to coal preparation. Ed. I.S. Blagova, A.M. Kotkina, L.S. Zarubina. 2nd ed. M .: Nedra, 1984 - p. 407-410].
Еще одним направлением развития является применение различных аппаратных физических методов воздействия на суспензию.Another area of development is the use of various hardware physical methods of influencing the suspension.
Так известен способ флотации угольных шламов с использованием виброакустического воздействия на флотационную суспензию перед флотацией [Федоров Г.Б. и др. Виброакустические методы и средства интенсификации процессов горного производства. Москва. Изд. «Горное дело», 2016. - 256 с., стр. 232-237]. В описанных в статье исследованиях флотационные процессы осуществлялись в механической флотационной машине. Приготовление эмульсии керосина в воде производится в аппарате, изготовленном на базе противофазного излучателя, так и при помощи гидродинамического мембранно-пластинчатого излучателя, установленного на входе аппарата подготовки пульпы. Описанный способ обеспечивает возможность повышения плотности суспензии до 25% твердого и снижение расхода флотационных реагентов на 15-20%.So there is a known method of flotation of coal sludge using vibroacoustic impact on the flotation suspension before flotation [Fedorov GB Vibroacoustic methods and means of intensification of mining processes. Moscow. Ed. “Mining”, 2016. - 256 p., Pp. 232-237]. In the studies described in the article, flotation processes were carried out in a mechanical flotation machine. The preparation of an emulsion of kerosene in water is carried out in an apparatus made on the basis of an out-of-phase emitter, and also using a hydrodynamic membrane-plate emitter installed at the entrance to the pulp preparation apparatus. The described method provides the possibility of increasing the density of the suspension to 25% solid and reducing the consumption of flotation reagents by 15-20%.
Недостатком этого способа является очень низкий к.п.д. виброакустических устройств при обработке суспензий, что требует больших энергозатрат при сравнительно небольшом достигаемом эффекте.The disadvantage of this method is the very low efficiency vibro-acoustic devices in the processing of suspensions, which requires large energy consumption with a relatively small achieved effect.
Известен способ извлечения зольных минералов из углей путем их растворения в растворах щелочей в автоклаве при температуре 125-350°С и давлении, создаваемом подачей в автоклав газообразных кислорода или водорода [Патент US 4055400, 1977 г.]A known method for the extraction of ash minerals from coal by dissolving them in alkali solutions in an autoclave at a temperature of 125-350 ° C and the pressure created by the supply of gaseous oxygen or hydrogen to the autoclave [Patent US 4055400, 1977]
Недостатком этого способа является необходимость использования газообразных кислорода и водорода для создания давления в автоклаве и использование щелочных реагентов для выщелачивания зольных минералов, что обусловливает нацеленность этого способа на уже предварительно обогащенные угли - для получения особо чистых угольных продуктов.The disadvantage of this method is the need to use gaseous oxygen and hydrogen to create pressure in the autoclave and the use of alkaline reagents for the leaching of ash minerals, which determines the focus of this method on pre-enriched coal - to obtain highly pure coal products.
Известен способ гидротермальной обработки низкокачественных углей в автоклаве при температуре выше 300°С и давлении до 30 МПа, используемый при получении высококачественного топлива из этого сырья. При этом происходит конверсия органической массы углей в высококалорийное топливо [Федяева О.Н. и др. Конверсия бурого угля в суб- и сверхкритической воде при периодическом сбросе давления // «Сверхкритические флюиды: теория и практика, 2011, т. 6, №4, с. 60-65]. Этот способ ориентирован на низкозольные бурые угли и не предусматривает последующее обогащение, и, более того, не пригоден для подготовки к процессу флотационного обогащения высокозольных каменных углей, поскольку при столь высокой температуре и давлении происходит диспергация зольной составляющей каменных углей при одновременной битуминизации и укрупнении частиц каменного угля до размеров, превышающих флотационную крупность.A known method of hydrothermal processing of low-quality coal in an autoclave at a temperature above 300 ° C and a pressure of up to 30 MPa, used to produce high-quality fuel from this raw material. In this case, the conversion of the organic mass of coal into high-calorie fuel occurs [Fedyaeva ON et al. Conversion of brown coal in sub- and supercritical water with periodic depressurization // Supercritical Fluids: Theory and Practice, 2011, v. 6, No. 4, p. 60-65]. This method is aimed at low-ash brown coals and does not provide for subsequent enrichment, and, moreover, is not suitable for preparing for the process of flotation enrichment of high-ash coal, since at such a high temperature and pressure the coal ash component is dispersed while bituminizing and coarsening of the coal particles coal to sizes exceeding flotation size.
Известен способ обогащения угольных шламов, с частицами угля размером менее 0,5 мм и глинистым компонентом, описанный в патенте RU 2176557, опубл. 2001 г. Способ представляет собой непрерывный процесс с оборотным водоснабжением и включает подачу разжиженного водой угольного шлама в радиальный сгуститель, перемещение для образования пульпы. Дополнительно в сгуститель подают воду в количестве, необходимом и достаточном для вымывания оптимального количества глины, причем количество угольного шлама и общей массы воды доводят до соотношения 1:15, пульпу перемещают в сгустителе со скоростью 1 оборот за 20 мин. Осуществляют осаждение угля в нижней части сгустителя, слив частиц глины оставшихся в пульпе во взвешенном состоянии в процессе прохождения пульпы через сгуститель, отбор и обезвоживание угольного концентрата, сгущение хвостов в виде слива. Данный способ принят в качестве прототипа, поскольку в его основе, как и заявляемом способе, лежит технология, обеспечивающая понижение вязкости суспензии.A known method of enrichment of coal sludge, with coal particles less than 0.5 mm in size and a clay component, is described in patent RU 2176557, publ. 2001. The method is a continuous process with circulating water supply and includes the supply of coal-sludge liquefied by water into a radial thickener, moving to form a pulp. Additionally, water is supplied to the thickener in an amount necessary and sufficient to wash out the optimum amount of clay, the amount of coal sludge and the total mass of water being adjusted to a ratio of 1:15, the pulp is moved in the thickener at a speed of 1 revolution in 20 minutes. Carry out the deposition of coal in the lower part of the thickener, the clay particles remaining in the pulp suspended in the process of passing the pulp through the thickener, the coal concentrate is selected and dehydrated, and the tailings are condensed in the form of a drain. This method is adopted as a prototype, because it is based on, as well as the claimed method, a technology that provides a decrease in the viscosity of the suspension.
Недостатком этого способа обогащения угольных шламов является необходимость использования больших объемов воды - 10-15 м3/т и низкая эффективность извлечения угольного компонента для сырья такой крупности, как следствие применения гидравлической сепарации.The disadvantage of this method of enrichment of coal sludge is the need to use large volumes of water - 10-15 m 3 / t and low efficiency of extraction of the coal component for raw materials of such coarseness, as a result of the use of hydraulic separation.
Задача заявленного изобретения заключается в создании нового высокоэффективного способа флотационного обогащения глиносодержащих угольных шламов.The objective of the claimed invention is to create a new highly efficient method of flotation concentration of clay-containing coal sludge.
Технический результат заключается в изменении физико-химических свойств и структуры исходного сырья, приводящих к уменьшению вязкости, что обеспечивает возможность его последующего эффективного разделения на угольный концентрат и зольную фракции.The technical result consists in changing the physicochemical properties and structure of the feedstock, leading to a decrease in viscosity, which ensures the possibility of its subsequent effective separation into coal concentrate and ash fractions.
Поставленная задача решается тем, что способ обогащения глиносодержащих угольных шламов включает сепарацию угольных шламов с получением угольного концентрата и зольной фракции, от прототипа отличается тем, что исходные угольные шламы перед сепарацией подвергают предварительной гидротермальной обработке в автоклаве при температуре 180-265°С и давлении 1-5 МПа, охлаждают до 40-60°С. При этом сепарацию угольного шлама осуществляют путем флотации, причем в качестве зольной фракции выделяю каолинитовую золу.The problem is solved in that the method of enriching clay-containing coal sludge involves the separation of coal sludge to obtain coal concentrate and ash fraction, differs from the prototype in that the initial coal sludge is subjected to preliminary hydrothermal treatment in an autoclave at a temperature of 180-265 ° C and pressure 1 -5 MPa, cooled to 40-60 ° C. In this case, the separation of coal sludge is carried out by flotation, and kaolinite ash is isolated as an ash fraction.
При необходимости после охлаждения шламы разбавляют водой до содержания твердого 30-50%.If necessary, after cooling, the sludge is diluted with water to a solids content of 30-50%.
Для того чтобы лучше продемонстрировать отличительные особенности изобретения, в качестве примеров, не имеющих какого-либо ограничительного характера, ниже описаны предпочтительные варианты реализации способа. Сравнительные результаты приведены в Таблицах, где номера в графе 1 соответствуют номеру Примера.In order to better demonstrate the distinctive features of the invention, as examples without any limiting nature, the preferred embodiments of the method are described below. Comparative results are shown in the Tables, where the numbers in column 1 correspond to the number of Example.
Пример 1. Сгущенные угольные шламы, содержащие 50% воды, крупностью - 500 мкм с относительной вязкостью 1,8 единиц (градусов Энглера, Е°), с общей зольностью 40%, из которых 30% представлено каолинитом, выдерживают в автоклаве при температуре 180°С и давлении 1,0 МПа в течение 20 минут. Относительная вязкость суспензии после автоклавирования составляет 1,2 единицы. После сброса давления и охлаждения до 40-60°С в суспензию добавляют воду до достижения плотности суспензии 38% твердого, при этом относительная вязкость суспензии понижается до 1.1 единицы, далее суспензию подвергают флотации в течение 8 минут при расходе собирателя - эмульсии керосина 200 г/тонну твердого и вспенивателя - соснового масла 60 г/тонну твердого. Пенный продукт - угольный концентрат, камерный продукт: зольная фракция, а именно - каолинитовая зола (хвосты). Результаты обогащения приведены в Табл. 1. В Табл. 1 и далее содержание угля в исходных шламах и в продуктах обогащения приведено в расчете на чистый углерод.Example 1. Thickened coal sludge containing 50% water, fineness - 500 microns with a relative viscosity of 1.8 units (Engler degrees, E °), with a total ash content of 40%, of which 30% is represented by kaolinite, kept in an autoclave at a temperature of 180 ° C and a pressure of 1.0 MPa for 20 minutes. The relative viscosity of the suspension after autoclaving is 1.2 units. After depressurization and cooling to 40-60 ° C, water is added to the suspension until the suspension density is 38% solid, while the relative viscosity of the suspension is reduced to 1.1 units, then the suspension is flotated for 8 minutes at a flow rate of the collector - kerosene emulsion 200 g / a ton of solid and a blowing agent - pine oil 60 g / ton of solid. Foam product - coal concentrate, chamber product: ash fraction, namely kaolinite ash (tails). The enrichment results are shown in Table. 1. In Tab. 1 and further, the coal content in the initial sludge and in the enrichment products is calculated based on pure carbon.
В качестве собирателя могут быть использованы другие аполярные реагенты, приемлемые для этих целей, а в качестве вспенивателя другие неионогенные вещества, приемлемые для этих целей.Other apolar reagents acceptable for these purposes can be used as a collector, and other non-ionic substances acceptable for these purposes as a blowing agent.
Пример 2. Для сравнения был произведен опыт, в котором флотация не предварялась гидротермальной обработкой суспензии. Сгущенные угольные шламы, содержащие 50% воды, с вещественным составом по Примеру 1 разбавляют водой до соотношения твердое : вода как 1:15, перемешивают с малой интенсивностью 20 мин, при этом относительная вязкость суспензии понижается до 1,3 единиц. Далее суспензию подвергают сепарации путем прямой флотации угля в течение 8 минут при расходе собирателя - эмульсии керосина 800 г/тонну твердого и вспенивателя - соснового масла 150 г/тонну твердого. Пенный продукт - угольный концентрат, камерный продукт - зольная фракция, а именно - каолинитовая зола (хвосты). При меньших расходах собирателя и вспенивателя в разбавленной суспензии не удается достичь необходимого уровня минерализации пенного слоя.Example 2. For comparison, an experiment was performed in which flotation was not preceded by hydrothermal treatment of the suspension. Condensed coal sludge containing 50% water, with a material composition according to Example 1, is diluted with water to a ratio of solid: water as 1:15, mixed with low intensity for 20 minutes, while the relative viscosity of the suspension is reduced to 1.3 units. Next, the suspension is subjected to separation by direct flotation of coal for 8 minutes at a flow rate of the collector - emulsion of kerosene 800 g / ton of solid and blowing agent - pine oil of 150 g / ton of solid. The foam product is coal concentrate, the chamber product is the ash fraction, namely kaolinite ash (tails). At lower costs of the collector and blowing agent in a diluted suspension, it is not possible to achieve the required level of mineralization of the foam layer.
Результаты обогащения приведены в Табл. 1.The enrichment results are shown in Table. one.
Пример 3 (по прототипу). Сгущенные угольные шламы, содержащие 50% воды, с вещественным составом по Примеру 1 разбавляют водой до соотношения твердое : вода как 1:15, перемешивают с малой интенсивностью 20 мин, при этом относительная вязкость суспензии понижается до 1,3 единиц. Далее суспензию подвергают гидравлической сепарации. Нижний продукт сепарации - угольный концентрат, верхний продукт (слив) - зольная фракция (хвосты). Результаты обогащения приведены в Табл. 1.Example 3 (prototype). Condensed coal sludge containing 50% water, with a material composition according to Example 1, is diluted with water to a ratio of solid: water as 1:15, mixed with low intensity for 20 minutes, while the relative viscosity of the suspension is reduced to 1.3 units. Next, the suspension is subjected to hydraulic separation. The bottom product of separation is coal concentrate, the top product (discharge) is the ash fraction (tailings). The enrichment results are shown in Table. one.
Из приведенных в Табл. 1 данных следует, что предлагаемый способ позволяет получать угольный концентрат с более высоким содержанием углерода, чем при прямой флотации и при сепарации по прототипу. Таким образом, заявляемый способ обогащения глиносодержащих угольных шламов позволяет осуществить более эффективное обогащение.From the tab. 1 of the data it follows that the proposed method allows to obtain coal concentrate with a higher carbon content than in direct flotation and during separation of the prototype. Thus, the inventive method of enriching clay-containing coal sludge allows for more efficient enrichment.
Для обоснования влияния давления и температуры в заявленном диапазоне на показатели обогащения были произведены дополнительные опыты (Табл. 2, примеры 4-8). В этих примерах воспроизведены условия Примера 1, за исключением приведенных в нем значений температуры и давления.To justify the effect of pressure and temperature in the claimed range on enrichment indicators, additional experiments were performed (Table 2, examples 4-8). In these examples, the conditions of Example 1 are reproduced, with the exception of the temperature and pressure indicated therein.
*) Значения относительной вязкости (Е°) приведены для суспензий, подлежащих сепарации *) Relative viscosity values (E °) are given for suspensions to be separated
Как видно из приведенных в Табл. 1 и Табл. 2 данных, извлечение в угольный концентрат углерода в заявленном диапазоне параметров геотермальной обработки достигает 93-94,9%, что существенно выше значения по сравнению с прототипом.As can be seen from the table. 1 and Tab. 2 data, the extraction of carbon concentrate in the claimed range of parameters of geothermal processing reaches 93-94.9%, which is significantly higher than the value in comparison with the prototype.
Такие высокие показатели обусловлены наличием предварительной гидротермальной обработки сырья в заявленном диапазоне параметров. В процессе обработки происходят следующие физико-химические и структурные изменения каолинита:Such high rates are due to the presence of preliminary hydrothermal processing of raw materials in the claimed range of parameters. In the course of processing, the following physicochemical and structural changes in kaolinite occur:
- отделение частиц каолинита от частиц угля;- separation of kaolinite particles from coal particles;
- укрупнение частиц каолинита;- enlargement of kaolinite particles;
- снижение влагоемкости частиц каолинита.- reduction in moisture capacity of kaolinite particles.
Указанные структурные и физико-химические изменения глинистой фракции обеспечивают снижение вязкости суспензии угольных шламов предотвращение ее структурирования, что позволяет осуществлять дальнейшее флотационное разделение минералов в суспензиях с содержанием твердого более 30%, что обеспечивает снижение расхода воды в 4-5 раз по сравнению с прототипом снижения расходов флотационных реагентов в 2-2,5 раза по сравнению с аналогами. При этом существенным фактом является то, что в заданном диапазоне температуры и давления происходит изменение физических свойств только глинистых компонентов угольных шламов без изменений свойств собственно угольной составляющей.These structural and physico-chemical changes in the clay fraction reduce the viscosity of the coal slurry suspension and prevent its structuring, which allows further flotation separation of minerals in suspensions with a solids content of more than 30%, which reduces water consumption by 4-5 times compared to the reduction prototype the cost of flotation reagents 2-2.5 times compared with peers. An essential fact is that in a given temperature and pressure range, only the clay components of the coal sludge change their physical properties without changing the properties of the coal component itself.
Экспериментально установлено, что за при температуре менее 180°С и давлении менее 1,0 МПа технический результат еще отсутствует, а при температуре свыше 265°С и давлении свыше 5,0 МПа результат снижается. Последнее связано с тем, что при более высокой температуре и давлении начинается агрегирование частиц угля и одновременно происходит термическая дезинтеграция алюмосиликатных частиц, что негативно сказывается на результатах флотационного обогащения.It has been experimentally established that for a temperature of less than 180 ° C and a pressure of less than 1.0 MPa, the technical result is still missing, and at a temperature of over 265 ° C and a pressure of more than 5.0 MPa, the result is reduced. The latter is due to the fact that, at a higher temperature and pressure, aggregation of coal particles begins and thermal disintegration of aluminosilicate particles occurs simultaneously, which negatively affects the results of flotation enrichment.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017113345A RU2655348C1 (en) | 2017-04-17 | 2017-04-17 | Method for enriching clay-containing coal slurries |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017113345A RU2655348C1 (en) | 2017-04-17 | 2017-04-17 | Method for enriching clay-containing coal slurries |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2655348C1 true RU2655348C1 (en) | 2018-05-25 |
Family
ID=62202677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017113345A RU2655348C1 (en) | 2017-04-17 | 2017-04-17 | Method for enriching clay-containing coal slurries |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2655348C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4055400A (en) * | 1973-07-25 | 1977-10-25 | Battelle Memorial Institute | Extracting sulfur and ash |
| RU2176557C2 (en) * | 1999-12-15 | 2001-12-10 | Сывороткин Андрей Николаевич | Method of concentration of coal sludges |
| RU2264263C1 (en) * | 2004-05-24 | 2005-11-20 | ООО "Международный научный центр по теплофизике и энергетике" | Method and device for enriching coal |
| RU2297284C2 (en) * | 2005-05-11 | 2007-04-20 | Институт угля и углехимии Сибирского отделения Российской Академии Наук (ИУУ СО РАН) | Method of concentration of coal sludges |
| RU2391309C1 (en) * | 2009-05-13 | 2010-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (БГТУ им. В.Г. Шухова) | Method of making ceramic objects |
| RU2500480C2 (en) * | 2012-02-20 | 2013-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "ИрГТУ") | Method for extraction of nano-sized particles from man-made wastes by flotation |
| RU2607836C1 (en) * | 2015-10-06 | 2017-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Apparatus for processing carbon-containing wastes of mines and dressing factories |
-
2017
- 2017-04-17 RU RU2017113345A patent/RU2655348C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4055400A (en) * | 1973-07-25 | 1977-10-25 | Battelle Memorial Institute | Extracting sulfur and ash |
| RU2176557C2 (en) * | 1999-12-15 | 2001-12-10 | Сывороткин Андрей Николаевич | Method of concentration of coal sludges |
| RU2264263C1 (en) * | 2004-05-24 | 2005-11-20 | ООО "Международный научный центр по теплофизике и энергетике" | Method and device for enriching coal |
| RU2297284C2 (en) * | 2005-05-11 | 2007-04-20 | Институт угля и углехимии Сибирского отделения Российской Академии Наук (ИУУ СО РАН) | Method of concentration of coal sludges |
| RU2391309C1 (en) * | 2009-05-13 | 2010-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (БГТУ им. В.Г. Шухова) | Method of making ceramic objects |
| RU2500480C2 (en) * | 2012-02-20 | 2013-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "ИрГТУ") | Method for extraction of nano-sized particles from man-made wastes by flotation |
| RU2607836C1 (en) * | 2015-10-06 | 2017-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Apparatus for processing carbon-containing wastes of mines and dressing factories |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ФЕДЯЕВА О.Н. "Превращения низкосортных топлив в сверхкритических водных флюидах". Диссертация на соискание ученой степени доктора химических наук, Новосибирск, 2014, с.15, 16. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xing et al. | Effect of compound collector and blending frother on froth stability and flotation performance of oxidized coal | |
| Barma | Ultrasonic-assisted coal beneficiation: A review | |
| Xia et al. | Recent advances in beneficiation for low rank coals | |
| AU2016247055B2 (en) | Cleaning and dewatering fine coal | |
| Cheng et al. | Research progress in lignite flotation intensification | |
| US3856668A (en) | Method for treatment of coal washery waters | |
| RU2769856C2 (en) | Coal-derived solid hydrocarbon particles | |
| US4391608A (en) | Process for the beneficiation of carbonous materials with the aid of ultrasound | |
| CN108160679B (en) | Method for preparing high-purity ash and high-purity carbon from coal gasification waste residues in efficient grading manner | |
| RU2644181C2 (en) | Method of separating and dewatering fine-disperse particles | |
| Sahinoglu et al. | Amenability of Muzret bituminous coal to oil agglomeration | |
| CN107446632B (en) | A method of improving liquid fuel or gaseous fuel energy density | |
| CN104492585A (en) | Heavy-fluid hydrocyclone separation method for coal constituents | |
| Sahinoglu et al. | Role of recovery sieve size in upgrading of fine coal via oil agglomeration technique | |
| RU2655348C1 (en) | Method for enriching clay-containing coal slurries | |
| Ucbeyiay | Improvement of low-quality fine coal by ultrasonic hydrophobic flocculation | |
| Volodymyr et al. | Research into the process of preparation of Ukrainian coal by the oil aggregation method | |
| CN112044604A (en) | Low-sulfur high-efficiency composite flotation agent for coal slime | |
| CN114273086B (en) | Nonpolar hydrocarbon oil flotation collector, preparation method and using method by utilizing beta-cyclodextrin | |
| KR102623008B1 (en) | And method for producting carbon material from anthracite | |
| Al-Thyabat et al. | Beneficiation of oil shale by froth flotation: critical review | |
| US1329493A (en) | Flotation of coal | |
| Xie et al. | Research on fine coal classified flotation process and key technology | |
| RU2304467C2 (en) | Coal concentration method | |
| Zenkov et al. | Research of rheological properties improvement methods of coal-water fuel based on low-grade coal |