3. Технологія селективної флокуляції вугілля

3.1. Технологія масляної селективної флокуляції та її аналоги

В залежностi вiд режимних параметрiв, технологiчної схеми, досягає мого результату, зокрема, виду продукту нами запропонована така класифікація процесів масляної агрегацiї [95-98]: ґрануляцiя (МГ), агломерацiя (МА) та флокуляцiя (МФ). При ґрануляцiї та агломерацiї в процес втягуються зерна вугiлля до 3-5 мм, а при флокуляцiї - не бiльше 0,1-0,2 мм. Ґранулят являє собою моно- або полiдисперсний сипучий продукт, складений з шаровидних i овальних ґранул крупнiстю вiд 0,5-0,7 мм до 7-10 мм. Агломерат - це частково зґранульоване полiдисперсне вугiлля представлене вуглемасляними комплексами крупнiстю вiд 0,2-0,3 мм до (1,1 -1,3) d _max (d_max - максимальний дiаметр вугiльного зерна). Флокули - пухкi або ущільнені вуглезв'язуючi комплекси крупнiстю не бiльше 0,2-0,3 мм. Питомi витрати масла-зв'язуючого взятi на 1000 см2/ґ зовнiшної поверхнi вугiлля (S_пит. ) при грануляції складають 8¼ 12 мас.% вiд сухої маси вугiлля, при агломерацiї - 2¼ 3 мас. %, флокуляцiї - 0,2¼ 0,5 мас.%.Абсолютнi значення витрат масла сильно залежать вiд параметра S_пит. та в'язкостi зв'язуючого i, як правило, коливаються в таких межах: для ґрануляту - 8¼ 10 мас.%;аг ломерату - 2¼ 7 мас.%;флокуляту - 0,5¼ 2 мас.%. При цьому аг ломерати є проміжною ланкою між ґранулами і флокулами, поєднуючи характерні ознаки тих і інших.

Виходячи з цієї класифікації до процесів масляної селективної флокуляції та їх найближчих аналогів (агломерації), слід віднести деякі різновиди процесу "Конвертоль" та "Оліфлок", технологію процесу "ОВЗУМС", процес ВУХИНа, процес "Могифлок".

3.1.1. Аналоги селективної масляної флокуляції

1. Процес " Конвертоль" . Цю технологію розроблено в 50-тi роки в ФРН (Лемке) для збагачення та обезводнення коксівного та енергетичного вугi лля [99,100]. По першому варi анту вихi дний матерi ал змi шували з нагрi тим до 80 ° С важким мазутом i водою (30-40%) в послi довно встановлених мi шалцi i змi шувальному насосi . Одержану сумi ш розбавляли водою до 400-600 ґ/л i гранулювали в диспергаторi - млині типу " Тевтонi я" . Продукт ґрануляцi ї обезводнювали i обеззолювали у фi льтруючi й центрифузi . Витрати реаг енту - мазуту - складали 3(2)-10 мас.%. При крупностi вихi дного вугiлля 0-1 мм i вмi стi класу 0 - 0,06 мм 10-46%, його зольностi 20% зольнi сть ґранульованого концентрату складала 8%, вологi сть 7-11%. Зольнi сть хвостi в ґрануляцi ї - 87-91%.

Важлива характеристика процесу "Конвертоль" - коротка тривалість перемішування пульпи (власне аг ре? ація) - декілька хвилин. В подальшому змi шувальний насос та диспергатор були замi ненi одним пристроє м - ударновi дбивним дисковим млином (Брi с, Мак Моррi с, 1958 р), а фугат фi льтруючої центрифуги направлявся на повторну грануляцi ю в камеру фотомашини. Типова технологi чна схема процесу " Конвертоль" представлена на рис.3.1. При зольностi вихi дного =15-20% вi н забезпечував одержання концентрату зольнi стю 2-9,5% i вологi стю 10-15,5%. Процес "Конвертоль" використано в промисловому варіанті на двох фабриках у ФРН. Тринадцять рокi в (1952-65 роки) експлуатацi ї стендової та промислової установок на збагачувальнi й фабрицi " Mathias-Stinnes" показали високу ефективнi сть процесу та стабi льнi сть якостi одержуваних продуктi в. В 1955 р. фірма "U.S.Steel" впровадила промислову установку збагачення вугільного дріб'язку в Гері, США, Західна Вірджинія, а в 1958 р. - аналогічну установку в Грінсборо, США, Пенсільванія. Найбільша установка на 100 т/год по збагаченню тонких класів коксівного вугілля теж була створена цією фірмою. Тривала і широка експлуатація процесу поряд з перевагами показала його недолi ки: великi витрати реаг ента (порівняно з флотацією), значні енергозатрати, швидкий знос апаратів для аг ломерації та центрифуги і значне пилоутворення після випарювання мазуту [16].

Процес "Конвертоль", зокрема його різновид при Q_м = 2-3 мас.%, є першим аналогом масляної селективної флокуляції вугілля.

2. Процес " Олi флок" . Ґ рунтовні дослi дження процесу селективної масляної аг ломерації та флокуляції у Фрайберґськi й Гi рничi й Академi ї [95] та Гi рничому науково-дослi дниму товаристві в Ессенi (ФРН) у 1973-1977 роках дозволили фірмі Bergbau Forshung GmbH розробити i освоїти в промисловості Німеччини технологi ю " Oliflok" (Б.Богеншнейдер, В.Ердман, В.Ясулейтi с та i н.) [96-98]. Як масляні реаг енти-флокулянти було використано легкий мазут EL, газойль, та дизельне масло. Розроблено і випробувано декілька промислових варіантів застосування технології.

Але попри назву процесу, яка в перекладі звучить "Олійна (олейова, масляна) флокуляція", аналіз процесу " Oliflok" показує, що в ряді випадків він є типовою масляною грануляцією, так як витрати масла-зв'язуючого становлять 10-18 мас.%, а продукт агре? ації - гранулят. Тільки в деяких різновидах цей процес виконано в "аг ломераційному" варіанті - при витратах масляного реаг ента 8-10 мас.%.

Типова технологічна схема процесу " Oliflok" подана на рис.3.2. Він застосовувався Bergbau Forshung GmbH для збагачення i обезводнення тонких фракцi й крупнi стю 0-0,1 мм на двох вуглезбагачувальних фабриках

" Ruhrkole A.G." . Продуктивність установок - 3-15 т/год. по вугіллю.

Вихідну пульпу змішували з реаг ентом в одну стадi ю в цилi ндро-конi чному турботронi , або в декілька стадій в мішалці, млині Пальмана та реакторі "Диспакс". Продукт перемішування розділяли на грохоті або в фільтруючій центрифузі. В деяких варіантах - у суміші з необмасленим вугіллям у фільтруючій центрифузі. Суміш фугату центрифуги i пi дрешi тного продукту грохота направлялась на флотацію (рис.3.3). Режимні параметри процесу: густина вихi дної суспензi ї 200-400 г/л; максимальна лi нi йна швикi сть i мпелера турботрона V_iм=20-26 м/с. При зольностi вихi дного = 33% продукт мав такi показники: d_a = 0,3-0,5 мм; = 8-9%; =15%. Концентрат був представлений частково аг ломератно-ґранульованим продуктом, а частково - флокулятом. Зольнi сть вi дходi в складала =76%. Спецi альнi дослi дження показали, що масова частка масла в оборотних i скидних водах фабрики не перевищувала 0,003%. Процес реалізовано також в дослідно-промисловій установці продуктивністю 25-30 т/год (фабрика Prosper ІІІ) [96,97].

У цi лому промисловi випробування і експлуатація процесу " Oliflok" пi дтвердили можливi сть ефективного збагачення i обезводнення вугiлля крупнi стю менше 100 мкм з використанням технологi ї масляної аг ре? ацi ї , зокрема аг ломерації та флокуляції. Вперше була показана доцi льнi сть застосування в якостi зв' язуючого низькокиплячих вуглеводневих рi дин. Пi дтверджена унi версальнi сть процесу по вi дношенню до вугiлля рi зних стадi й хi мi чної зрi лостi (метаморфi зму) та зольностi . Суттєва позитивна відмінність процесу "Oliflok" - ефективна конструкцi я змi шувача-турбулi затора у виглядi цилi ндро-конi чного турботрона з трьома лопатями, розташованими одна над одною.

Однак, вi дносна дефi цитнi сть вуглеводневих зв' язуючих i ї х висока вартість на свi товому ринку призвели на початку 80-х рокi в до згортання дослi джень та дослідно-промислового використання процесу " Oliflok " .

Процес " Oliflok " за своїми характерними ознаками є агломераційним аналогом селективної флокуляції.

3. Процес "Могіфлок". В Росії в 70-80-х роках Інститутом збагачення твердого палива (Институт обогащения твердого топлива, ИОТТ, м.Люберцi ) розроблено аналог процесу " Oliflok" - " Могіфлок " - мi сточкової гi дрофобної флокуляцi ї (М.Борц, В.Острий) [107]. Основне призначення спосi бу - реґенерацi я шламових вод вугi льнозбагачувальних фабрик. На Жильовський дослi дно-промисловi й збагачувальнi й фабрицi було споруджено пi лотну установку продуктивнi стю до 100 кг/год (рис.3.4).

Вона забезпечувала: акумулювання шламу вугiлля у бункерi ; сухе подрi бнення вугiлля в кульовому млині до крупностi 95% класу -0,074 мм; приготування в мішалці суспензi ї з вмi стом твердого 100 ґ/л i добавкою рН-регулятора та зв' язуючого; агi тацi ю водо-вугле-масляної суспензi ї на протязi 7-17 хв; зневоднення вуглемасляних аг ре? атi в на вi брогрохотi та фi льтруючi й центрифузi ; очистку вi дходi в вi д масел з поверненням технi чної води в процес.

На установцi проведено випробовування технологi ї "Могіфлок" на високодисперсних (90-95% класу -0,074 мм) вугi льних шламах зольнi стю 17-42% з вугiлля марок К та ОС. Кращi результати одержанi для шламу =20% при Q_м=8-12 мас.% i шламу =40% при Q_м=10-20 мас.%. Зольнi сть концентрату складала 8-15%, вi дходi в - 60-82%. Вологi сть концентрату 30-35% [107].

Процес "Могіфлок", так як і "Оліфлок" є аг ломераційним аналогом масляної флокуляції.

4. Процес сферичної аг ломерації. Найближче до власне селективної флокуляції підійшли канадські дослідники. У 60-70-х роках Нацi ональна Рада по науковим дослi дженням в Канадi (National Researck Conncil of Canada) розробила спосi б одержання кульковидних вугi льномасляних агломератi в - NRCC-процес [101-103] (Кейпс, Фернанд, Сьюзерленд, Паддi нгтон та i н). Цей спосi б схожий на процеси " Конвертоль" i " Олi флок" , але на вi дмi ну вi д них обезводненi агломерати і флокули пi ддавалися грудкуванню. Останнє покращувало технологічні властивості кінцевого продукту, зокрема, зменшувало його вологість та забезпечувало транспортабельність.

Вихi дну суспензi ю густиною 200 ґ/л змi шували з низьков' язкою вуглеводневою рi диною (дизельним паливом) спочатку у високо-швидкi снi й горизонтальнi й, а потi м низькошвидкi снi й вертикальнi й мi шалцi . Продукт перемi шування роздi ляли за густиною вi дстоюванням. Легку фракцi ю обезводнювали на грохотi i згрудковували важким мазутом в тарi лчатому ґрануляторi (рис.3.5).

Збагачували та обезводнювали вугiлля зольнi стю =17-18% i крупнi стю менше 0,074 (0,15) мм при вмi стi класу менше 0,044 мм~90%. Витрати дизельного палива при агломерації складали 4-5 мас.% (що забезпечувало вилучення вугілля на рівні 92 % і більше), важкого мазуту для грудкування - 20-70 мас.%. Частота обертання i мпелерi в мi шалок 6000-8000 хв^-1. Загальна тривалi сть агломерації у обох мi шалках t _а=17-18 хв. Продукт ґрануляцi ї (агломерат + флокулят) мав крупнi сть 0,5-1 мм i

зольнi сть 5-8%. Дослi дження проводились на дослi днi й установцi продуктивнi стю 5 кг/год. Тривала експлуатацi я показала такi переваги NRCC-процесу: - мала зольнi сть та вологi сть окатишi в; - покращення коксівних властивостей вугiлля ; - хороша транспортабельнi сть матерi алу.

Були розробленi проекти промислових установок NRCC-процесу продуктивнi стю 100 i 200 т/год. З метою зниження капi тальних та експлуатацi йних витрат та пi двищення рентабельностi NRCC-технологi ї запропоновано спрощення процесу за рахунок використання млина Szego оригi нальної конструкцi ї одночасно як подрi бнювача i ґранулятора [4].

Промислова експлуатація процесу здійснена американськими фірмами Minechem Corporation (Караополіс, Пенсільванія) i Arcanum Corporation (Енн Арбор, Мічіган).

5. Флотація тонкоаг ре? атованого вугілля. Комбіновану аг ломера-ційно-флокуляційну японську технологію збагачування та обезводнення тонкодисперсного вугілля захищено патентом [110]. Крупність перероблюваного вугілля становить -200 меш. Вміст твердого в пульпі - 20-40%. Кількість масляного реаг ента складає 5-15 мас.%. Агітацію водо-масло-вугільної пульпи здійснюють в спеціальній циліндричній вертикальній або горизонтальній імпелерній мішалці до виникнення вугільномасляних мікроаг ре? атів крупністю 100-200 мкм. Потім пульпу розріджують до вмісту твердого 10-15 % і флотують із застосуванням піноутворювача.

Спосіб призначено для переробки бітумінозного, напівбітумінозного, бурого вугілля та лігнітів. Як масляний реаг ент можуть бути застосовані вторинні масла.

Випробовування процесу на напівбітумінозному вугіллі зольністю 28% при витратах важкого масла 7мас.% показали можливість забезпечення вилучення вугілля на рівні 96 %. Зольність концентрату склала 8,3%, крупність флокул-аг ломератів 105-149 мкм.

6. Процес SIRM також належить до комбінованих аг ломераційно-флокуляційних технологій збагачування та обезводнення тонкодисперс-ного вугілля [111]. Він запатентований в Англії від імені нідерландської компанії "Shell Internationale Research Maatschappy B.V." у 1980 р. Призначений для переробки дрібного вугілля, переважно енергетичного, крупністю 0 - 1,5 мм. Як масляний реаг ент пропонується застосовувати вуглеводневі гідрофобні рідини з точкою кипіння не нижче 200 ^о С. Спершу із застосуванням ПАР готують водну емульсію масляної фракції, в якій доля води складає 30-70%, переважно 40-60%. ПАР - катіонні, аніонні або нейоно? енні речовини, переважно жирні кислоти. Водна емульсія масляної фракції подається у водо-вугільну суспензію мінімум в два етапи. Загальні витрати водної емульсії складають 1-10 мас.%, переважно 2-6 мас.% від твердої фази суспензії. Причому, на першому етапі подається 10-80 %, переважно 30-50% всієї емульсії. Після добавки реаг ента (емульсії) водо-вугільно-масляна суміш перемішується в турбулентному режимі протягом 1-10 хв. Одержані аг ре? ати можуть мати розмір від 0,5 до 5 мм. Після першого видалення аг регатів (наприклад, центрифугуванням) процес аг ре? ації повторюється починаючи з нової подачі у гідросуміш масляного реаг ента.

Випробування способу показує, що він дозволяє забезпечити вилучення вугілля на рівні 95 %. При зольності вихідного вугілля 35 % зольність концентрату складає 7-10 % [111].

2. Процеси селективної масляної флокуляції

1. Селективна масляна флокуляція як допоміжний процес при масляній аг ломерації. Вперше селективна масляна флокуляція використана як субпроцес в індійському варіанті технології, названій авторами "масляна агломерація" (МА). Ця технологія розроблена в 70-х роках в Центральному дослi дному i нститутi палив I ндi ї (Central Fuel Researck Institute, Д.Саркар, Бхаттачачья та i н.) [104]. Основні етапи процесу МА такі: 1. Селективна флокуляція, яка інколи суміщається з мокрим подрібненням в млині. Як реаг ент застосовується легке масло в кількості 0,5-3 мас.%. 2. Агломерація вугілля у суспензії високов' язким зв' язуючим при його витратах 5-10 мас.% та його виділення на грохоті. 3. Грудкування ґрануляту на тарi лчатому або барабанному апаратi -згрудковувачi .

В першому варіанті технології як реаг ент на стадi ї селективної флокуляції застосовувалось дизельне паливо, як високов' язке зв' язуюче - висококиплячi фракцi ї масел. При флокуляції фактор рН регулювався кислотою або лугом в межах рН = 5-9. Для коксi вного вугiлля пi дтримувалося слабколужне середовище, для енергетичного - кисле. Тривалi сть суміщеного процесу "подрібнення-флокуляція" складала 0,5-1,5 год., тривалi сть аг ломерацi ї - 3 хв. При зольностi вихi дного вугiлля =12-40% одержували гранульований концентрат зольнi стю =5-21% i вi дходи = 60-85%.

Цей варіант технології було реалізовано фi рмою " Бхарат Коукi нг Коул ЛТД" (Лодна, I ндi я) на напi впромисловi й установцi продуктивнi стю 2 т/год (рис.3.6). Вихi дне вугілля спершу направляли на мокре подрібнення та масляну флокуляцію в шаровi й мельницi та (або) контактному чанi . Суспензi ю сфлокульованого вугілля розрi джували водою, вводили високов' язке масло i одержану сумi ш послi довно перемi шували у двох горизонтальних ґрануляторах при n_в1=400 хв^-1 та n_в2=600 хв^-1. Одержаний агломерат обезводнювали на дуговому ситi , а потi м на вi брогрохотi . Агломерат пi ддавали грудкуванню i з зв' язуючим на тарi лчатому ґрануляторi сухого типу. Вихi дний матерi ал - вугiлля крупнi стю 0-0,1 мм та вугi льнi шлами крупнi стю 0-0,5 мм. Витрати низькокиплячого (дизельного) масла на етапі масляної флокуляції складали 1-2 мас.%, висококиплячого (креозоту, пi чного масла) на етапі агломерації - 10-18 мас.%. Регулятор середовища, луг, дозувався у суспензi ю на стадi ї флокуляції. Пi сля розрi дження водою концентрацi я суспензi ї знижувалася з 35-40% до 15-20%. Тривалi сть агломерацi ї -3-8 хв. При зольностi вихi дного =17-41% характеристики продуктів аг ломерації були такі: зольнi сть агломерату =9-22%; крупнi сть d_а=2-8 мм; вологi сть =10%; зольнi сть вi дходi в масляної агломерацi ї =62-71% [105,106].

В другому варіанті технології (рис.3.7) вихi дне вугілля піддавали селективній масляній флокуляції у колої дному млині на протязi 1-2 хв, потi м суспензi ю розрi джували водою, вводили високов' язке зв' язуюче і виконували аг ломерацію у флотокамерi без подачi повi тря. Одержаний аг ломерат обезводнювали на дуговому ситi та вi брогрохотi або на дуговому ситi i у сумi шi з вугi ллям крупнi стю 0,5 мм - на фi льтруючi й центрифузi . аг ломерат обезмаслювали термi чним способом при 300° С. Реаг ент-флокулянт - дизельне масло або газойль при витратах 0,5-3 мас.%. Зв'язуюче для аг ломерації - пi чне або антраценове масло при Q_м = 8-12 мас.%. Густина суспензi ї на стадi ї флокуляціїi r _вс1=35-40%, аг ломерацi ї r _вс2=15-20%. Частота обертання i мпелера флотомашини n_в=1300 хв^-1. При крупностi вихi дного вi дповi дного вугілля 0-0,1 мм та його зольностi 17-40% одержували агломерований концентрат зольнi стю =10-21%, крупнi стю d_а=2 мм, вологi стю =7%. Зольнi сть вi дходi в складала =58-77%.

По суті індійський варіант технології є одним з перших яскравих прикладів реалізації масляної флокуляції тонкого вугілля, хоча вона й використана як складовий процес селективної масляної аг ре? ації.

2. Масляна флотація - так автори [108] назвали процес селективної флокуляції вугілля з наступною флотацією флокуляту. Спосіб призначено для збагачення та обезводнення вугілля крупністю 0-1 мм. Згідно нього водовугільна пульпа густиною 35-40 % твердої фази класу 0 -0,5(1) мм змішується з сумішшю парафінового та дьогтьового масла в пропорції відповідно 1-1,5 мас.% + 0,05-0,2 мас.% від сухого вугілля. Пульпа з реаг ентами перемішується в турбулентному режимі, вуглемасляний флокулят видаляється флотацією без добавки додаткових реаг ентів і потім обезводнюється в центрифугах.

3. Процес "Aglofloat" передбачає селективну флокуляцію або аг ломерацію тонкодисперсного матеріалу з наступним видаленням флокуляту (аг ломерату) флотацією. Розроблений в кінці 90-х років він апробований для очистки омаслених ? рунтів, а також для знесірчення вугілля. В останньому випадку переробці піддається вугілля крупністю 0 - 0,6 мм. Витрати масляного реаг ента складають 0,5 - 5 мас.% від сухого вугілля. Тривалість агітації пульпи 30-60 с. Концентрація пульпи - 10 % твердої фази.

Випробовування процесу на суббітумінозному вугіллі копалень штату Монтана показує, що при використанні суміші бітуму та важкої нафти (Q_м = 5 мас.%) процес "Aglofloat" забезпечує зменшення вмісту сірки у вугіллі з 4,4 % до 1,8 %. При цьому видаляється близько 95 % неорганічної (піритної) сірки [109].

4. Процес " ОВЗУМС" є вітчизняним варіантом технологi ї селективної масляної агрегацi ї i призначений для збагачення високозольних вуглевмi щаючих продуктi в збагачувальних фабрик - вi дходi в флотацi ї , шламових вод, фугатi в центрифуг тощо [26-28,112]. Характерною особливi стю процесу є i нтенсивне i короткотривале (1-3 хв) перемi шування водовугільної суспензi ї з вуглеводневим зв' язуючим при витратах останнього 1-3 мас.% . В результатi такої обробки пульпи виникають мi крофлокули крупнi стю 0,1-0,2 мм, а гi дрофi льнi породнi частинки залишаються в воднi й фазi . Для видi лення сфлокульованого концентрату використовуються флотацi йна машина (перший варіант) або вi дсаджувальна центрифуга (другий варіант). Як зв' язуючi при збагаченнi коксi вного вугi лля можуть бути використанi кам' яновугi льнi смоли. Найбi льшу ефективнi сть має масло для обмаслення шихти (МОШ), вбирне масло, антраценовi фракцi ї ,полi мер бензольного вi ддi лення коксохi мви-робництва.

Перший варi ант процесу " ОВЗУМС" було реалi зовано Донецьким державним технічним університетом (В.Білецький, П.Сергєєв, А.Єлішевич та ін.) на вуглезбагачувальнi й фабрицi Авдi ї вського КХЗ. У 1986-87 рр. метод пройшов промислову апробацію при переробці некондицi йних вi дходi в флотацi ї вуглефабрики. Установка для реалi зацi ї процесу (рис.3.8) створена на базi флотомашини МФУ-50. Перша камера машини була переобладнана на мішалку з двома імпелерами - верхній чотирилопатевий хрестоподi бний, нижній - стандартний i мпелер флотомашини. Нормативний електродвигун було замi нено на бi льш потужний (30 квт). Аерацi йна труба зi статором, а також пi нозйом, було демонтовано, об' є м камери збi льшено до 6 м³. Вихi дний продукт (вi дходи флотацi ї ) подавали за допомогою насосу, пi дключеного до хвостової кишенi сусi дньої флотомашини. Зв' язуюче (масло обмаслювання шихти) подавали на всас насосу. Продукт перемi шування самопливом переходив у другу камеру флотомашини. Ця камера (камера роздi лення) була обладнана стандартним блок-i мпелером зi зменшеною вдвi чi частотою обертання.

Для зниження i нтенсивностi турбулентних потокi в над статором у цi й камерi була встановлена " заспокi ювальна" решi тка з чарунками розмi ром 50? 50 мм. Для пi двищення селективностi роздi лення та забезпечення стабi льного зйому сфлокульованого концентрату при зольностi вi дходi в флотацi ї бi льше 65% у камерi роздi лення змонтована система примусової подачi повi тря вi д ресиверу вакуум-фi льтру за допомогою перфорованих гумових трубок. Пi нозйом виконано одностороннi м, випуск вi дходi в селекцi ї - через спецi альну кишеню з регульованою висотою зливу.

Основнi параметри установки: продуктивнi сть по пульпi 150м³/год; по твердому - 6 т/год; витрати зв' язуючого 0,5-1,0 мас.%; частота обертання валу турбулi затора 750 хв^-1; i мпелера камери роздi лення - 500 хв^-1; рН=9; тривалi сть селекцi ї у турбулi заторi - бi ля 1-1,5 хв. При зольностi вихi дного живлення 65-70% зольнi сть i вихi д концентрату вi дповi дно складали 14-15% i 12-21%. Зольнi сть вi дходi в процесу селективної флокуляції - 78-80%. Концентрат масляної селекцi ї , який являв собою пухкий флокулят, обезводнювали спi льно з концентратом флотацi ї на барабанних фi льтрах i присаджували до шихти, яка йшла на коксування.

Окремі дослідження показали, що технологi чнi властивостi концентрату " ОВЗУМС" як сировини для коксування, в цi лому не гi ршi , нi ж у флотоконцентрату.

Економi чний ефект вi д впровадження технологi ї " ОВЗУМС" на Авдi ї вському КХЗ склав 170,4 тис.радянських рублi в (по курсу 1988 року). В подальшому установку було демонтовано внаслi док впровадження селективних латексних флокулянтi в i загальної модернi зацi ї флотоцеху.

Другий варi ант процесу " ОВЗУМС" було реалi зовано на Центральнi й збагачувальнi й фабрицi (ЦОФ) " Росi я" виробничого об' є днання " Донецьквуглезбагачення" у 1984-86 рр. Переробцi на дослi дно-промисловій установці " ОВЗУМС" пi ддавався високозольний шлам енергетичного вугiлля крупнi стю 0-6 мм. Установка складалася з трьох апаратi в масляної сепарацi ї (рис.3.9), що являли собою цилi ндроконi чнi є мкостi висотою 1,5 м, дi аметром 1,3 м i об' є мом 2,3 м³ кожна. В серединi бак обладнано консольним валом, закрi пленим у обоймi з пi дшипниками. Обойма крi пилася до кришки баку. На валу розташовувалися три i мпелера турбi нного типу, діаметр яких зменшувався по висоті зверху донизу. Вал обертався вi д приводу з асинхронними електродвигунами потужнi стю 55 квт. Середня лінійна швидкi сть турбi н i мпелерi в 20 м/с.

Апарати масляної селекцi ї були встановленi послi довно з невеликим перепадом висот, що забезпечувало найкращi умови транспортування пульпи самопливом. Технологi чний комплекс по збагаченню й обезводненню вугi льних шламi в ЦЗФ " Росi я" з використанням процесу " ОВЗУМС" представлено на рис.3.10.

Шламовi води фабрики поступають у радi альний згущувач 1, де протi кає процес прояснення водної фази i згущення осаду без добавки флокулянту. Прояснена вода є оборотною. Осад насосу 2 направлявся на масляну селекцi ю. У вихi дну пульпу вводились за допомогою насосi в-дозаторi в регулятор середовища (є мкi сть 5) та зв' язуюче (є мкi сть 6). Завантаження апаратi в-агi таторi в пульпи проводилося знизу. Крутильний момент на валу 3 передавався вi д i ндивi дуальних енергоприводi в 4 ремi ною передачею.

Продукт масляної флокуляції (аг ломерацi ї ) обезводнювався на центрифузi 7. Концентрат (кек) змi шувався з вi дсi вом, а вi дходи (фугат) подавалися в радi альний згущувач 8. Згущенi вi дходи насосом 9 подавали для остаточного обезводнення на блок фi льтр-пресi в 10. При цьому прояснення вi дходi в (фугату) здi йснювалося без застосування флокулянтi в, бо вони мають достатню коагуляцi йну здатнi сть. Обезводненнi на фi льтр-пресi вi дходи вивозилися у вi двал.

Дослi дно-промисловi випробування здi йснювалися в такому режимi : продуктивнi сть по твердому 30-40 т/год, по пульпi - до 100 м³/год, швидкi сть i мпелерi в - до 20 м/с, вмi ст твердого в пульпi - 300-400 ґ/л, зольнi сть вихi дного продукту - 50-55%, витрати зв' язуючого (масло обмаслювання шихти) 1-1,5 мас.%, витрати лугу (NaOH) 0,01-0,02 мас.%.

Аналi з результатi в випробовування показує високу ефективнi сть процесу масляної селекцi ї . Було одержано осад центрифуги зольністю 18-23%, вi дходи (тверда фаза фугату) зольністю до 75-76%. Разом з тим було виявлено, що вмi ст масел у фугатi досягає 30-50 мґ/л. Ця обставина вимагала додаткової додаткової його очистки, наприклад, флотацi є ю. Так як остання в схемі фабрики відсутня, то експлуатацію установки "ОВЗУМС" було прининено.

Важливою особливi стю випробуваної схеми є те, що вi дсажувальна центрифуга виступає не тi льки як обезводнювальний, але й як збагачувальний апарат, що забезпечує селективне роздi лення флокуляту (аг ломерату) i породи.

Загалом, результатом досліджень і випробовувань процесу селективної масляної флокуляції вугілля в Донецькому державному технічному університеті та вуглефабриках Донбасу є створення конкурентоздатної вітчизняної технології.

3.2. Технології селективної флокуляції вугілля

гідрофобними полімерними реагентами

3.2.1 Технології УХІНа

Співробітники Українського вуглехімічного інституту (м. Харків, (Нікітін І.М., Преображенський Б.П. та інш.) наприкінці 70-х років першими в Україні розпочали систематичні дослідження технології селективної флокуляції вугілля синтетичними латексами, які далі були продовжені в Донецькому державному технічному університеті (П.В.Сергєєв, В.В.Білецький, А.Т.Єлішевич, В.П.Залевський).

Завдяки багаторічним випробуванням в лабораторних та промислових умовах ряду латексів, що серійно виготовлялися в СРСР, а також нових, спеціально синтезованих для умов вуглезбагачення, розроблені основи цієї технології, визначені характер та ступінь впливу на процес основних технологічних факторів, розроблено елементи теорії селективної флокуляції вугілля латексами [ 25,39,113-118] .

Синтез нових флокулянтів та їх компонентів, а також вивчення колоїдно-хімічних властивостей латексів виконано спільно Воронежським заводом СК та Воронежською філією інституту ВНИИСК.

Апробація технології здійснювалася в умовах вуглепідготовчих цехів коксохімічних заводів Донбасу.

В табл. 3.1 наведені результати досліджень селективної флокуляції ву-гільних шламів при використанні серійних латексів [ 119] .

Таблиця 3.1

Результати випробувань латексів як селективних флокулянтів

* - коефіцієнт селективності по Трушлевичу

Наведені в таблиці дані свідчать, що використання синтетичних латексів в якості селективних флокулянтів вугілля (витрати 0,3 кґ/т шламу) в більшій частині випадків дозволяє одержати концентрат зольністю 11,1-12,7 % і відходи – 74,9-76,8%. Найбільш ефективними є бутадієн-стирольні латекси з співвідношенням бутадієн/стирол на рівні 50/50 або 70/30. Крім того, ці латекси відрізняються невеликою вартістю, виготовляються в достатньо великій кількості, щоб задовольняти потреби не тільки традиційних споживачів, але і вуглезбагачувальних фабрик. Воронежським заводом СК було синтезовано бутадієн-стирольний латекс БС-30Ф, спеціально призначений для селективної флокуляції вугільних шламів. Встановлено, що найбільш придатними емульгаторами цього латексу є натрієві та калієві мила СЖК або диспропорціонованої каніфолі, які не запінюють оборотні води вуглезбагачувальних фабрик. Дослідженнями властивостей водовугільних суспензій в присутності латексів в цілому, а також змін у поверхневому потенціалі вугільних і мінеральних частинок встановлено подвійний механізм дії компонентів латексних систем на тверду фазу – флокуляцію вугільної складової латексними ґлобулами та пептизацію мінеральних часток емульгатором.

Лабораторні випробовування довели, що інтенсивність турбулентного режиму змішування (по критерію Рейнольдса) під час флокуляції повинна знаходитися в межах 5х10⁴ – 9х10⁴. При цьому оптимальний час флокуляції складає 40 с, а густина суспензії – 80 – 120 кґ/м³. Також експериментально встановлено, що зростання зольності вихідного шламу знижує ефективність дії латексу, а зольність більше 32-33% стає критичною для процесу – селективність розподілу практично зникає. Для вугілля зольністю 28% і більше рекомендовано попереднє обезшламлювання вихідного продукту. При витратах латексу 0,2-0,3 кґ/т шламу і флотаційному розділенні продукту флокуляції вихід флотокон-центрату підвищується на 2-5% при зниженні тривалості флотації на 30-40%.

Спеціальні лабораторні та промислові дослідження вказують на те, що застосування латексу не має негативного впливу на процес згущення відходів флотації за допомогою поліакриламіду, а також не погіршує екологічної обстановки на фабриках.

Випробування в умовах Ясинівського КХЗ довели, що використання латексу (при витратах 0,24 кґ/т шламу) дозволяє значно підвищити швидкість (на 50 %) флотації та її селективність. При зольності вихідного шламу 21,8 % концентрат флотації мав зольність 11,1 %, а відходи – 81,8%. Застосування латексу значно підвищує ефективність процесу вакуумної фільтрації пінного продукту – продуктивність вакуум-фільтрів зростає на 30% за рахунок агреґації тонких вугільних зерен (рис.3.11).

На збагачувальній фабриці No 2 Макіївського КХЗ здійснено промислове впровадження селективної флокуляції вугільних шламів синтетичними латексами. Результати використання селективної флокуляції латексом як самостійного процесу збагачення наведені в табл.3.2. Обробці піддавали зливи гідроциклонів, що класифікують шлами перед флотацією. Густина зливів складала 90-100 кґ/м³. Флокуляцію здійснювали в мішалці (n = 1500 хв^-1) впродовж 30 секунд. Продукти флокуляції розділяли седиментацією в радіальному згущувачі.

Таблиця 3.2

Результати селективної флокуляції вугільного

шламу ЗФ No 2 Макіївського КХЗ

Випробування показали, що при витратах латексу 150-300 ґ/т досягається достатньо висока селективність розділення. Подальше збільшення витрат не викликає адекватного поліпшення показників процесу. Більш того, при великих витратах флокулянту спостерігається тенденція до збільшення вологості концентрату, можливо за рахунок часткового зниження "живого" отвору поверхні сит при закріплені на них надлишків латексу.

Флокуляційно-флотаційний спосіб збагачення шламів фабрики реалізовано з використанням як флокулянта латексу БС-30Ф. При переробці вугільних шламів зольністю 15,9% та витратах флокулянту 150 ґ/т вихід флотоконцентрату зріс на 6,1%, швидкість флотації – на 40%, продуктивність вакуум-фільтрів – на 30%. Фактичний економічний ефект від впровадження процесу складав 67,3 тис. карбованців СРСР в рік (за курсом 1988 р).

Ще одним об'єктом впровадження технології флокуляційно-флотаційного збагачення був вуглепідготовчий цех No 1 Авдіївського КХЗ. Латексом БС-30Ф обробляли зливи пірамідальних згущувачів густиною 125 кґ/м³, які є вихідним продуктом флотаційного відділення цеху. Флотацію суспензії після флокуляції спочатку здійснювали на машинах ФМУ-50, а після впровадження – на машинах ФМ-25. В якості реагенту-збирача використовували гас, в якості спінювача – КОБС. Флокулянт дозували в суспензію до класифікації вугілля, а флотаційні реагенти - перед розподільником пульпи. Одержані результати наведені в таблиці 3.3.

Таблиця 3.3

Результати селективної флокуляції шламів Авдіївського КХЗ

Наведені в таблиці дані ще раз підтверджують високу ефективність процесу. З підвищенням витрат латексу вихід концентрату та зольність відходів збільшуються. Максимальна ефективність досягається при витратах латексу 0,24 кґ/т. При цьому швидкість флотації збільшується вдвічі. Крім того, відзначається зростання вмісту твердого в концентраті та зниження витрат флотаційних реагентів. Значно поліпшується робота вакуум-фільтрів. При невеликих (30-50 ґ/т) витратах флокулянта БС-30Ф є можливість збільшити вихід флотоконцентрату на 0,4 – 0,7%. Економічний ефект від впровадження на Авдіївскому КХЗ технології флокуляційно-флотаційного збагачення шламів склав 272 тис. карбованців СРСР в рік (за курсом 1988 р).

3.2.2 Технології ДонДТУ

В кінці 80-х років до розробки теоретичних основ та прикладних аспектів технології селективної флокуляції вугілля активно підключився Донецький державний технічний університет. Роботи провадилися як індивідуально, так і у співдружності з ВУХІНом, ВЗФ Донбасу. Основною метою робіт була апробація технології селективної флокуляції латексами в умовах вуглефабрик ВО "Донецьквуглезбагачення".

В лабораторних умовах визначені параметри раціональних режимів селективної флокуляції латексом БС-30Ф вугільних шламів ряду вуглезбагачувальних фабрик об'єднання "Донецьквуглезбагачення" як можливих об'єктів впровадження технології. Дослідження проводили за схемою: селективна флокуляція – флотація – аналіз продуктів збагачення. Процес флокуляції виконували в турбінній імпелерной мішалці, а флотації – в лабораторній флотомашині ФЛ-1. Реагентний режим відповідав загальноприйнятому на вуглезбагачувальних фабриках Донбасу [ 120] . Всього виконано три серії експериментів. В першій вирішувалася задача визначення оптимальних витрат флокулянту. Як показали дослідження, їх зміни в інтервалі 0 – 300 ґ/т суттєво впливають на ефективність процесу. Найкращі результати досягнуто при витратах латексу 150 ґ/т. Як правило, при селективній флокуляції високозольних шламів витрати флокулянту більші, ніж при обробці малозольних.

Другу та третю серії експериментів виконано з метою визначення оптимальних умов турбулентного перемішу-вання суспензії на стадії флокуляції. При цьому контролювали тривалість флокуляції та лінійну швидкість перемішування. Було встановлено, що залежність ефективності вилучення вугілля в мікрофлокули від тривалості флокуляції носить експоненціальний характер. Загальна тривалість агітації суспензії при флокуляції для досягнення максимального вилучення вугілля у флокульований продукт в залежності від якості вихідного продукту складає 30-90 с. Для всіх шламів висока ефективність флокуляції досягнута при лінійній швидкості перемішування імпелера флокулятора в межах 6,3-8 м/с. Одержані показники раціональних режимів процесу флокуляції на вугільних шламах фабрик наведені в табл.3.4.

Таблиця 3.4

Показники раціонального режиму флокуляції

шламів фабрик ВО "Донецьквуглезбагачення"

В умовах ЦЗФ "Чумаківська" спільно з інститутом УВХІН здійснена дослідно-промислова апробація технології. За першим варіантом латекс-ний флокулянт БС-30Ф дозували у збірник насосу, що подавав суспензію шламу на флотацію. Це забезпечувало потрібну інтенсивність перемішування та тривалість флокуляції (30-40 с). Результати випробувань наведені в таблиці 3.5.

Таблиця 3.5

Результати апробації технології селективної

флокуляції латексом в умовах ЦЗФ "Чумаківська"

З наведених даних видно, що при витратах латексу 50-100 ґ/т шламу вихід флотоконцентрату зростає в середньому на 2%, а зольність відходів – на 1,4-3,7% в залежності від вихідної сировини. При цьому спостерігається деяке підвищення зольності концентрату. Крім того, можна відзначити підвищення швидкості флотації в середньому на 25-30%. Якщо при звичайній флотації виділення пінного продукту здійснюється з усіх шести камер флотомашини, то при флокуляційно-флотаціонному способі збагачення процес завершується в четвертій камері.

Другий варіант технології представляв собою флокуляційно-ґравітаційний спосіб збагачення дрібного вугілля спільно з крупнозернистим шламом у відсаджувальній машині (рис.3.12). Подача флокулянта здійснювалася перед відсаджувальними машинами дрібного класу.

Випробування цієї схеми дозування латексного флокулянта довели, що зольність відходів ґравітаційного збагачення відчутно зростає, причому тим більше, чим значніші витрати флокулянту. Спостерігається збільшення виходу концентрату на 0,4-1,8 % та в деякій мірі його зольності. Останнє може відбуватися за рахунок переходу до концентрату зфлокульованих більш зольних часток вугілля.

Крім того, встановлено, що такий варіант дозування латексу сприяє підвищенню ефективності флотації вторинних вугільних шламів. Це пояснюється тим, що на флотацію поступає вже селективно зфлоку-льований шлам.

Раціональні витрати латексного флокулянта перед гідравлічною відсадкою дрібного вугілля складають 30-40 ґ/т.

Річний економічний ефект від впровадження технології на ЦЗФ "Чумаківська" складав 23 тис. карбованців СРСР (за курсом 1989 р).

Дослідно-промислова апробація технології здійснена також на ЦЗФ "Дзержинська" (рис. 3.13). Випробовування реалізовано за двома схемами [ 121] :

• з дозуванням латексу у вихідний продукт флотації;

• з дозуванням латексу у злив пірамідального відстійника ;

В першому варіанті подача флокулянту (латексу БС-50) здійснювалася у витратомірний бак флотаційного відділення перед апаратом АКП-1600. При витратах латексу 100 ґ/т одержано:

• збільшення виходу концентрату на 1,18-3,58%;

• збільшення зольності флотовідходів на 2,9-6,3%;

• підвищення зольності концентрату на 0,8-2%.

В другому варіанті флокулянт дозувався у зливний вузол пірамідального відстійника, де змішувався з шламовими водами. Потім пульпа подавалася насосом у радіальний згущувач, загущений продукт якого піддавався флотації. В цьому варіанті технології значно зростає сумарний час контакту флокулянта з шламом. Одночасно спостерігається

підвищення густини згущеного продукту, зниження густини зливу радіального згущувача та зростання зольності твердої фази зливу. При витратах латексу 60-120 ґ/т шламу одержано:

• підвищення виходу флотоконцентрату на 1,75-7,9%;

• зростання зольності відходів флотації на 3,95-19%;

• збільшення зольності флотоконцентрату на 0,7-2,7%.

Ведикий діапазон значень показників в обох варіантах пояснюється змінами сировини під час випробовувань. Кращі показники другого варіанту технології, напевно, обумовлені значно більшою тривалістю контакту латексу з суспензією шламу.

Таким чином, проведені дослідно-промислові випробування процесу селективної флокуляції латексами ще раз підтвердили його високу ефективність на вугільних шламах різної якості. Технологія проста в експлуатації, екологічно не шкідлива, не потребує значних капітальних витрат та спеціального обладнання. При наявності достатньої кількості латексного флокулянту вона з успіхом може впроваджуватися на вуглезбагачувальних фабриках України.

3.2.3 Закордонні технології селективної флокуляції вугілля

гідрофобними полімерними реагентами

За кордоном технологія селективної флокуляції гідрофобними полімерами застосовується для збагачення та обезводнення різних видів корисних копалин, в тому числі тонкодисперсних класів вугілля. Крім того, проводяться дослідження по використанню цієї технології для вилучення з вугілля сполук сірки. Найбільш докладно результати цих досліджень наведено в роботах [ 122-125] . Згідно з [ 122] в США розроблено та апробовано в лабораторних умовах гідрофобний флокулянт, який виготовляється як водна емульсія полімеру – 2-етил-гексил-метакрилата. Молекулярна маса реагенту £ 106. Флокулянт застосовувався разом з метафосфатом натрію, який виконував функції диспергатора мінеральних речовин. Витрати останнього складали 300 ґ/т твердого продукту. Селективну флокуляцію було реалізовано як самостійний процес.

При селективній флокуляції вугільних шламів в одну стадію вихід концентрату складав в межах 76,8-84,5% при зольності 9,35-12,96%. При цьому витрати флокулянта були на рівні 20-100 ґ/т (див. таблицю 3. ). При цьому зольність відходів змінювалася в межах 49,41-65,15%, а зольність вихідного шламу була 19,77-21,35%.

Порівняння результатів селективної флокуляції (вихідний шлам < 25 мкм) з даними флотації (вихідний шлам < 75 мкм) показує, що для обох методів значення вилучення вугілля в концентрат дуже близькі, хоча селективна флокуляція мала значно менші витрати флокулянту (80 ґ/т), ніж витрати реагента-збирача при флотації (20 кґ/т). Крім того, селективна

Таблиця 3.6

Результати випробування флокулянта FR-7 [ 126]

флокуляція може бути використана для збагачення більш тонкого вугілля (< 5-10 мкм), в той час, як флотація цих шламів відзначається дуже низькою ефективністю.

Встановлено, що для одержання найбільш чистого концентрату потрібен багатостадійний процес селективної флокуляції. В ході тристадійного процесу зольність вугільного концентрату була знижена в середньому з 10,63% до 3,55% при середньому вилученні вугілля в концентрат 92,5% . При цьому загальний вміст сірки зменшується з 1,59% до 1,1%, піритної – з 1,05% до 0,59%. Витрати флокулянту по стадіях складали: перша – 100; друга – 60 і третя – 20 ґ/т. Таким чином, багатостадійний процес забезпечує значне зменшення вмісту сірчаних речовин у вугіллі. Усього на всіх стадіях процесу було вилучено до 40% загальної та ~ 50% піритної сірки без використання спеціального диспергуючого агенту.

Теоретичними та експериментальними дослідженнями встановлено [ 124,125,127] , що головним механізмом адсорбції латексного флокулянту FR-7 на поверхні вугілля є "гідрофобний ефект" між аполярною частиною макромолекули полімеру та ароматичними кільцями вугільної поверхні. Але також можливе утворення Н-зв'язків між групами СООН та ОН на вугільній поверхні і молекулами ПАР, що сорбуються на поверхні латексних ґлобул. Значний вплив на характер взаємодії флокулянту FR-7 з вугільними частками має рН середовища. В умовах кислих суспензій спостерігається неселективна адсорбція флокулянту як на вугільних, так і на мінеральних частках, тобто порушується селективність розподілу. В лужних суспензіях при умові використання метафосфату натрію в якості диспергатора породної фази спостерігається вибіркова флокуляція латексом вугільних часток. При цьому присутність у флокулах гідрофобного полімеру значно підвищує ефективність процесу зневоднення концентрату фільтруванням [ 127] .

В роботі [ 123] наведені результати досліджень комбінованої флокуляційно-флотаційної технології збагачення вугілля по золі та сірчаним речовинам. Об'єктом експериментів було вугілля зольністю 15,57% , вмістом сірки 3,97% та розміром зерен 6-10 мкм. Спочатку в водовугільну суспензію дозували метафосфат натрію (загальний диспергатор мінеральної складової) і поліакрилксантагенат (диспергатор піриту), а потім - полімер FR-7 як селективний флокулянт вугільної фази. Тривалість агітації суспензії з диспергаторами складала 5 хв, флокуляції з латексом – 1 хв. При витратах флокулянту FR-7 5 мґ/л, метафосфату натрію - 300 мґ/л і поліакрилксантогенату – 200 мґ/л з послідуючим флотаційним розділенням (витрати реагенту збирача (гасу) -700 ґ/т) продуктів флокуляції вилучення зольних фракцій і піриту у камерний продукт складало 50 і 75% відповідно. Вилучення вугілля в пінний продукт складало 81%.

У Великобританії розроблено способи селективної флокуляції вугілля з використанням як флокулянту суміші аполярних масел і гідрофобних полімерів [ 128,129] . При цьому гідрофобний полімер спочатку розчиняється в органічному носії – масляному реагенті. Як полімер може використовуватися полібутадієн, полівініл-етиловий або полівініл-ізобутиловий ефіри, в якості органічного носія застосовують газойль, дизельне пальне або гас. Розділення продуктів флокуляції здійснюється звичайною флотацією, для чого в зазначену суміш реагентів ще додається спінювач. В цілому суміш включає 5-25% гідрофобного полімеру, 5-25% спінювача та 50-90% органічного носія. Загальні витрати комбінованого реагенту – 0,5-5 кґ/т шламу. При зольності вихідного вугілля 46%, крупнисті вугілля 80% класу – 63 мкм та вмісті твердого в суспензії 5% було одержано флотоконцентрат зольністю 5-9% при його виході 48,6-52,8%. Зольність відходів флотації складала 80,9%. Встановлено, що вилучення з суміші реагентів гідрофобного полімеру підвищує зольність концентрату на 2,5% при зниженні його виходу на 14,4%.

В технології, що розроблена авторами [ 130] , запропоновано використання латексу як модифікатора (гідрофобізатора) окисненого вугілля при його флотаційному збагаченні. Модифікатор представляє собою водну емульсію поліакрилата натрію з молекулярною масою 105- 106. Він застосовується спільно з водно-масляним емульгатором і реагентом-спінювачем спиртового типу. Латексна емульсія сприяє вилученню у флотоконцентрат часток вугілля + 0,1 мм при збагаченні шламів крупнисті 0,2-0,5 мм.

В роботі [ 131] приведені дослідження по застосуванню в процесі селективної флокуляції тонких класів вугілля полімера-диспергатора мінеральної фази типа SD-C. Особливістю цієї технології є одночасне використання диспергатора SD-C та селективного флокулянта органічної маси (Floc-67 та інш.). Встановлено, що заряджені макромолекули диспергатора SD-C вибірково закріплюються за рахунок хемосорбції на поверхні мінеральних часток значно підвищуючи енергетичний бар'єр їх відштовхування. З вугільними частками диспергатор може утворювати незначну кількість Н-зв'язків, яких недостатньо для надійного закріплення на вугільній поверхні в умовах турбулентного перемішування суспензії при флокуляції. В той же час цей диспергатор не знижує вибірковості дії флокулянта органічної речовини. При витратах SD-C 50 ґ/т (витрати флокулянта не вказані) і зольності вихідного вугілля 26,34% зольність флокульованого продукту (осаду) складала 15,02% при його виході 81,3%. Вихід і зольність диспергованих у воді відходів були 18,7 і 75,68% відповідно.

Всі дослідники підкреслюють, що технологія селективної флокуляції гідрофобними полімерами відзначається високою екологічністю за рахунок незначних втрат реагенту з відходами флокуляції або флотації. Але при передозуваннях та аварійних ситуаціях можливі втрати флокулянту з водною фазою суспензії відходів. В цьому аспекті дуже цікавими є дослідження японських вчених, які вивчали закономірності взаємодії латексних систем з водними розчинами ПАА [ 132] . Як відомо саме ці розчини застосовуються на вуглезбагачувальних фабриках для згущення та прояснення шламових вод і відходів флотації. Тому визначення характеру та механізму взаємодії латексів з розчинами ПАА має важливе теоретичне та практичне значення.

Встановлено, що водні розчини ПАА призводять до втрати латексами агреґаційної стійкості. В залежності від концентрації ПАА та його молекулярної маси можливі три механізми агреґації латексних ґлобул: - мікрофлокуляція ; - "ґранулоподібна" флокуляція з утворенням відносно великих гранул полімеру; - високошвидкісна конгломерація всіє маси ґлобул в просторові полімерні пластівчаті структури .

Описані механізми агреґатоутворення схематично відтворені на рис.3.14. В будь якому випадку, приведені дослідження вказують на те, що латексні ґлобули ефективно зв'язуються макромолекулами ПАА і переходять до осаду разом з твердою фазою суспензії. Це запобігає накопиченню латексних флокулянтів в оборотних водах вуглезбага-чувальних фабрик.

вгору