17.11.2018
Сантехнические ревизионные люки являются технологичными углублениями или же, иными словами, колодцами, где располагаются счётчики...


17.11.2018
Рекуператор является одним из видов теплообменного оборудования, основным предназначением которого называют возвращение тёплых...


17.11.2018
Большинство людей, решивших выполнить ремонтные работы в своей квартире или же коттедже, сталкиваются с необходимостью выбор...


16.11.2018
В последние годы всё более распространённой является инновационная методика полусухой стяжки пола, ведь она обладает большим...


16.11.2018
В настоящий момент в крупных населённых пунктах нашей страны самым распространённым видом жилплощади в новостройках считаются...


16.11.2018
Пни, которые остаются после удаления старых деревьев, изначально могут достаточно необычно выглядеть на вашем земельном наделе,...


Флотация углей

07.08.2018
Флотация углей может преследовать четыре цели: увеличение коксовой базы за счет флотации шлама и пыли обогатительных фабрик коксующихся углей; получение малозольного и обессеренного угля для кокса спецсталей; выделение коксующейся части из некоксующихся углей и разделение углистых ингредиентов между собой — особенно отделение фюзена от остальных.

Вредными примесями являются сера, фосфор и зола. Сера встречается в углях в виде пирита, гипса или органических соединений, причем при флотации удаляются в той или иной степени только первые два вида серы. Фосфор часто присутствует в форме апатита и частично может быть удален флотацией. Зола, состоя из сланцевых и других частиц, удаляется флотацией в зависимости от степени сростания их с углистой массой.

Учитывая рыночную стоимость крупных частиц угля и дешевизну его, для обогащения обычно используют процессы легко оперирующие с классами до 3 мм и труднее до 1,0 мм. Что же касается мелочи — 1,0 мм, то наиболее подходящим процессом является флотация. С другой стороны, и флотация для тонкодисперсных углистых частиц, порядка 200 меш, становится малоэффективной, и в Америке для них был выдвинут процесс Трента.

Пример 271. Разберем значение снижения в продуктах флотации вредных примесей на стоимость операций по дальнейшему использованию этих продуктов.

1. Влага при флотации даже после обезвоживания всегда выше, чем в исходном угле и обычно выше, чем в крупных и более зернистых классах концентрата. Увеличение влаги вызывает не только излишние расходы при транспортировке концентратов до места потребления, но и излишние затраты на превращение ее в пар при сжигании или коксовании концентрата (для превращения в пар 1 кг воды расходуется 539 больших калорий).

2. Сера. Учитывая разницу в теплотворной способности кг угля — 8140 больших калорий и кг серы — 2 500 больших калорий, имеем, что присутствие 1% серы понижает теплотворную способность угля на 81,4—25,0 = 56,4 больших калорий, не считая вредного действия соединений серы при сгорании на аппаратуру. Кроме того при выплавке наличие 1% серы вызывает перерасход кокса на 17—20%.

3. Зола. Наличие золы, как и влаги, прежде всего вызывает перерасход при транспортировке. Зола понижает теплотворную способность концентрата. Например, при содержании 1% золы теплотворная способность угля уменьшается на 81,4 больших калорий, не считая затрат на нагревание самой золы, с уменьшением теплопередачи аппаратуре, а при газификации — уменьшения выхода газа на т угля. При коксовании 1% зольности в коксе увеличивает расход кокса для металлургических целей на 0,67%. Так например, даже при содержании золы в коксе 8% (что обеспечивается содержанием золы в концентрате 5—6%) на 100 т расходуется излишнего кокса 8х0,67 = 5,35 т. При одинаковом расходе кокса в домне уменьшение содержания золы в нем на 1% равноценно увеличению выхода чугуна на 6,4%.

Таким образом, учитывая, что из всех запасов углей в Союзе на долю коксующихся падает примерно только 10%, всякое увеличение этой цифры за счет применения процессов обогащения, и флотации в частности, является настоятельно необходимым.

По данным Фомина; средний % выхода мелочи только класса — 1,0 мм можно принять в 14,5% при средней зольности 13,0, что указывает на огромную роль флотации в получении добавочных 14,5х0,7 = 10% от валовой добычи угля в виде флотационного концентрата с зольностью 4—6%, не считая возможности выделения при этом некоторого количества котельного топлива для местных нужд или для брикетирования.

Считая выжиг кокса в России на 1937/38 г. примерно в 57 800 000 т, можно видеть огромную экономию в народном хозяйстве, если содержание золы в коксе снизится, например, с 12—13% до 7—8%, а серы с 2—1,7% до 1,0-1,1%.

Для флотации углей могут быть использованы различные вспениватели и коллекторы, причем учитывая пригодность для этой цели продуктов перегонки тех же углей, обычно стоимость таких местных реагентов является вполне приемлемой. Расход реагентов колеблется от 0,25 до 2,5 кг/т. В части депрессоров для пирита вопрос следует считать еще недостаточно изученным. Можно лишь отметить, что влияние обычных депрессоров для рудного пирита — извести и цианида, по опытам автора, мало эффективно для угольного пирита, в виду возможной разницы строения поверхности последнего, по-видимому, загрязненного импрегнированными микроскопическими углистыми частицами.
Пример 272. Разберем по табл. 164 результат флотации искусственной смеси 50 частей битуминозного угля из штата Юта, 40 частей сланца и 10 частей пирита, процент извлечения определялся микроскопическим подсчетом.

Таким образом, в искусственной смеси пирит (не указано, какой именно) показал нормальное отношение к депрессорам извести и цианистому натру.

Автор, на основании опытов флотации шламов ряда донецких углей а нормальных условиях режима, не нашел такого яркого подтверждения действия этих реагентов на углистый пирит. В табл. 165 приведены данные по снижению действием депрессоров содержания железа анализируемой части пирита в концентратах с указанием изменения K0 и Ксел из целой серии работ, проведенных под общим руководством автора.

Таким образом влияние при разных концентрациях депрессоров — извести, цианида, а также сернистого натра и марганцово-кислого калия практически не оказывает заметного влияния, почему вопрос об обессеривании углей методом флотации следует считать пока недостаточно изученным.

Пример 273. Разберем в табл. 166 результаты флотации различных углистых материалов.

Из приведенных результатов виден широкий диапазон приложения у нас флотации к различным отходам уже действующих обогатительных фабрик. Интересно отметить понижение значений Kсел от повышения зольности флотируемых продуктов.

На основании изучения флотационного кокса было найдено следующее влияние флотации на качество кокса.

Влияние флотации на кокс видно из того, что флотационный кокс:

1. Дает экономию при коксовании — продукт содержит больше битуменов, дает более богатый газ и больше побочных продуктов.

2. Повышает качество кокса — он тверже и плотнее, содержит меньше золы (иногда ниже 4%); оказывает сопротивление раздрабливанию в домне.

3. Занимает меньший объем в печи — благодаря чему повышается ее производительность. Например, флотационный кокс проплавил железа на 175% больше, чем обыкновенный кокс.

4. Содержит меньше кремнезема, вызывая при плавке меньший расход известняка.

5. Плотный кокс дает меньше мелочи, например найдено, что у флотационного кокса получается только 1,5—2% мелочи вместо прежних 7—8%.

6. Дает максимальный термический эффект в печи.

Кроме того необходимо отметить некоторые специфические особенности угольного флотационного процесса. В отличие от руд при флотации углей от 60 до 80% всей массы переходят в пену, против 10—20%, например при медной флотации. Благодаря легкой флотируемости углистых частиц, время флотации в несколько раз меньше, чем при рудах.

Легкость получения готового коксового концентрата часто делает установку весьма простой, тем более что от додрабливания промпродуктов в большинстве случаев практика воздерживается. Наконец, возможность, почти не меняя режима флотации, получить как концентрат для коксования, так и котельное топливо (обычно промпродукт коксового концентрата), в значительной степени упрощает схему флотации и удешевляет стоимость ее

Пример 274. Разберем по фиг. 202 движение угольной пульпы (2) в многоячеистых машинах. Как видно из фиг. 202, оно в общих чертах аналогично движению рудной пульпы с той лишь разницей, что готовый концентрат 2, а также тот или иной оборотный продукт могут оказаться по качеству котельным топливом и выходить из дальнейшего цикла операций.

Вследствие незначительной твердости и легкой раздрабливаемости углистых частичек опытами автора выяснено, что класс —3 мм при флотации на машине механического типа додрабливается практически до крупности —2,0 мм, что можно видеть из фиг. 203. Этот же уголь, предварительно раздробленный до —1,17 мм или до —0,59 мм, уже не обнаруживает в машине дальнейшего заметного раздрабливания. Таким образом, вопрос флотации крупных классов будет проходить по-разному в машинах различного типа.

Наконец, переход в пену углистых зерен происходит в возрастающем порядке по крупности, т. е. вначале в первых ячейках в пену идут более мелкие зерна, а в последних, когда пена становится ненагруженной (белесоватой), поднимаются крупные частицы угля. Это наблюдается на ячеистых машинах, и автор наблюдал на Макинтоше (в лаборатории, в конце опыта флотации).

Пример 275. Разберем по табл. 167 ход процесса флотации английского угля с содержанием золы в исходном 21,6%, а в концентрате 5,3%.

Учитывая особую легкость и объемистость угольной пены при ее транспортировке, необходимо преимущественно использовать многочерпаковые элеваторы вместо стандартных в рудной флотации Песковых насосов.

Переходя к флотационным машинам, следует все же помнить высказанное ранее положение, что любой тип машины может быть использован и для угольной флотации, если для него подобрать оптимальные показатели факторов и режима флотации. Так, на практике мы видим использование механического типа — машины MC и Клейнбентинка, механо-пневматического — Фаренволда, пневмо-механического — Макинтоша и пневматического — Экофа. Если же учитывать влажность концентрата и возможность обезвоживания его без применения сгустителей прямо на фильтрах, то на практике в этом отношении хорошо себя зарекомендовали MC механического типа. Все же для окончательного решения вопроса об абсолютной предпочтительности того или иного типа необходимы соответствующие исследования, тем более что автор в лабораторных условиях наблюдал пригодность любого типа машин для флотации углей.

В последнее время был произведен целый ряд исследований, в которых пытались применять флотацию для разделения различных модификаций каменного угля, а именно: блестящего, хорошо коксующегося, от матового, плохо коксующегося. Исследования Г. Гофмана, Гуськова и др. показали, что во флотационных концентратах собираются главным образом только мелкие частицы волокнистого и других неспекающихся модификаций угля. Фотографическое изучение продуктов, получаемых в 4 соседних ячейках машины MC, показало, что они по весу представляют 65% всего исходного материала и состоят главным образом из блестящего угля, являющегося хорошим материалом для кокса. В 4 следующих ячейках, где получился весовой выход около 30%, зерна крупнее 0,1 мм, несомненно, состояли из блестящего угля, а зерна менее чем 0,1 мм — из волокнистого угля. Наконец, в 4 последних ячейках, где выход был всегда только 5%, флотировали исключительно частицы матового угля. На фиг. 204 представлено графически содержание флотационных концентратов исследуемых углей. Исходный уголь содержал 26% некоксующегося угля.

Пример 276. Разберем по фиг. 205 схему флотационного цеха фабрики в Безвейлере.


На флотационной фабрике (2) О-ва Карл-Александер в Безвейлере, округ Аахен, Германия, подвергаются обогащению илы, образующиеся отчасти из мелких частиц при отсеве мелкого каменного угля, а отчасти из илов мойки. Отсев мелких классов угля производится на качающихся ситах, ширина отверстий которых равна 1,5 мм. Каждый час получается от 30 до 38 т исходного угля со средним содержанием от 12 до 14% золы. По крупности зерен эта исходная мелочь делится на следующие классы: 0—01 мм — 22,7% (17,34% золы); 0,1—0,2 мм — 29% (10,48% золы); 0,2—0,5 мм — 7,8% (9,96% золы); 0,5-1,0 мм — 31,1% (12,28 золы); свыше 1 мм — 9,4% (12,12%).

Флотация мелочи производится в двух параллельно работающих стандартных машинах MC. Пропускная способность первой машины 12—14 т/час, число ячеек 10, размер ячеек 60х60 см; пропускная способность второй машины — 12—24 т, число ячеек 7, размер ячеек 75х75 см. Твердого в пульпе 25%. В обеих машинах получается готовый концентрат, содержащий 5,5% золы, и хвосты — 62—64% золы. Концентраты направляются на вакуум-фильтр с общей фильтрующей поверхностью в 32 M3; содержание воды в них понижается до 22%, тогда как до фильтрования концентраты содержали от 60 до 65% воды. Полученные обезвоженные концентраты прибавляются к промытому мелкому углю, а хвосты направляются в отвалы. В качестве флотационного реагента прибавляется масло из букового дегтя, причем на 1 т исходных илов (сухой вес) расходуется 0,45 кг масла, что стоит 4 коп. зол: Расход энергии для первой флотационной машины около 35 kWh, а для второй — 30 kWh.

Пример 277. Разберем вкратце сущность процесса Трента, использующего до известной степени принцип масляной флотации, поскольку он в настоящем его виде может служить дополнением к флотационной установке в части доизвлечения из мелочи от —65 до —300 меш угольного концентрата.

Обогащение угля при помощи этого процесса состоит в том, что тонко-измельченный золистый уголь агитируется с водой и со значительным количеством масла, затем отделяются хлопья, состоящие из масла и угля, от воды, в которой остаются частицы золы, так называемая угольная амальгама. Трент рекомендует применять топливное масло, сырую нефть, бензол или газолин в количестве, равном половине веса углерода, заключающегося в исходном угле. После агитации в течение некоторого времени частицы угля и масла образуют агрегаты, которые можно отделить от воды путем ее фильтрования или спуска воды. При этом применяется слабое перемешивание смеси, так как в этом случае образуются более крупные агрегаты и получается более чистый концентрат, причем частицы минерала всплывают при содействии капелек масла, а не пузырьков воздуха. Процесс этот отличается от масляной флотации тем, что масло не способствует всплыванию угольных частиц, а отделяет их от частиц золы в виде относительно крупных агрегатов, удельный вес которых только слегка превышает удельный вес воды.

На фиг. 206 изображена схема расположения аппаратов для разделения углистых частиц и минеральных примесей, а фиг. 207 дает расположения аппаратов для отделения маслянистой жидкости от частиц угля.

Уголь вводится при помощи желоба 4 в трубчатую мельницу 2. Измельченный материал выпускается через цапфу 7 в желоб 8, откуда поступает в классификатор 9, работающий в замкнутом цикле с мельницей. Слив поступает по желобу 15 в сепаратор 14, в котором происходит разделение угля и минеральных примесей при помощи воды. Сепаратор 14, типа Гидрататора, снабжен дырчатой трубой 17, соединяющейся с насосом 18, от которого идет труба 19, сообщающаяся с рядом медленно вращающихся сопл 20, способствующих оседанию на дно сепаратора более тяжелых частиц минеральных примесей, отводимых через трубу 21. Более мелкие частицы примесей уходят из сепаратора вместе с суспендированными частицами для дальнейшего разделения через трубу 24 в промывной чан 25, откуда образовавшиеся хлопья спускаются по трубе 25, а суспендированные частицы угля с мелкими примесями через трубу 27, насос 28, трубу 29 и сопла 30, расположенные на мешалке 31, поступают в резервуар 33. Одновременно с водой, в которой суспендированы частицы разделяемых материалов, насосом 28 подается не-смешивающаяся с водой и смачивающая углистые частицы маслянистая жидкость, как, например, бензол, гарное масло, нефть и т. п., поступающая по трубе 34 из резервуара 35. При перемешивании углистые частицы из водной фазы переходят в масляную, образуя тестообразную массу, а частицы минеральных примесей остаются в водной фазе.

На две части углистых частиц берется одна часть бензола или гарного масла; при желании получить более твердый и менее маслянистый продукт, берут меньшее количество маслянистой жидкости. Для отмывания примесей от углистых частиц в резервуар 33 подводят воду через сопло 38 трубы 39 с краном 40, так что, помимо углистых частиц и масла, тестообразная масса содержит в себе около 5—10% воды. Масляную фазу, отделенную от водной путем декантации через сливное корыто 40 и трубу 41 или разбавляют маслом для получения жидкого горючего, или выпаривают маслянистую жидкость для получения сухого обогащенного угля.

Вместо выпаривания возможно маслянистую смесь подвергнуть перегонке, при которой удаляются вместе с маслянистой жидкостью и побочные продукты коксования угля, при этом продукты перегонки могут улавливаться и служить в качестве реактива для получения масляной фазы. Для отгонки маслянистой жидкости смесь помещают в воронку 46, сообщающуюся с змеевиком 47, проходящим через реторту 45 и нагреваемым сжиганием горючей смеси, подаваемой в реторту по трубе 48, фиг. 207. При этом происходит улетучивание маслянистой жидкости и летучих составных частей твердых углистых частиц, которые отводятся в камеру 49, сообщающуюся с змеевиком 47. Маслянистая смесь поступает в змеевик 47 при помощи струи воздуха, подаваемого насосом 50. Газообразные продукты отгонки проходят через камеру 49 и выходят затем по трубе 51, а твердые частицы угля остаются в камере 49. Возможно, однако, при помощи кранов 52 и 53 смесь из змеевика 47 направлять в резервуар 54, в который по турбе 55 вводится вода, вследствие чего происходит конденсация, и в резервуаре 54 будет находиться смесь из масла, воды, частиц угля и мелких отделенных примесей, полученных при быстром нагревании углистых частиц, следствием чего получается раздробление их и отделение вкрапленных в них тонких частиц примесей. Перемешиванием полученной смеси и отделением масляной фазы, подвергаемой затем перегонке, возможно получить более полное удаление примесей. По способу Трента для удаления воды и золы можно обрабатывать такие материалы, как лигниты, которые в природном состоянии весьма богаты водой.

Вязкость тех масел, которые применяются при процессе образования хлопьев, улучшает его результат: чем больше вязким является масло, тем выше извлечение частиц угля. До сих пор точно неизвестно, какое влияние оказывает на успешность процесса Трента химический состав применяемых масел и величина pH пульпы. Таггарт указывает, что прибавление небольших количеств олеиновой кислоты значительно улучшает результаты процесса Трента.

Разберем по табл. 168 результаты применения процесса Трента для угля из северо-западных Соединенных Штатов. Измельчение до —300 меш (по Ральстону).

При сравнении процесса Трента с флотацией (табл. 169) видно, что при одинаковой степени измельчения процесс Трента, по Годэну, является более выгодным, так как при нем получаются более высокое извлечение угля, более полное удаление золистых частиц и более высокий показатель разделения, чем при флотации. Поэтому процесс Трента лучше применим для более тонких классов угля, чем флотация, так как даже в этом случае происходит более совершенное отделение частиц угля от золы.

Ральстон приходит к следующим выводам относительно применения процессов Трента и флотации угля.

1. Если применять флотацию и процесс Трента, то при измельчении до минус 65 меш получаются почти одинаковые результаты, хотя условия обогащения более благоприятны для пенной флотации, чем для процесса Трента.

2. Процесс Трента дает более высокое извлечение углистого вещества, причем при обогащении полуантрацита и коксующегося битуминозного угля разница между двумя способами незначительна. Более значительная разница от 5 до 10% получается при обогащении низших сортов угля.

3. При помощи процесса Трента из углистого сланца можно выделить «чистый уголь», тогда как при помощи пенной флотации можно выделить самый чистый уголь в первом концентрате и сланцеватый уголь в виде вторичного концентрата, который в случае надобности можно дальше разделять. В этом отношении флотационный процесс является более гибким, чем процесс Трента.

4. При помощи процесса Трента с успехом обогащается материал, измельченный до — 300 меш, тогда как при помощи пенной флотации в настоящее время можно с успехом обогащать только более крупный, именно порядка — 65 меш и крупнее, причем хорошие результаты получаются для всех классов угля, за исключением шламов.

5. Вопрос выбора того или иного процесса в значительной мере решается применением концентратов. Возможно, что эти оба процесса с успехом будут дополнять друг друга.

6. В настоящее время пенная флотация конкурирует с обогащением углей на столах в том случае, если она применяется для обогащения зернистых классов угля, тогда как процесс Трента применяется для более измельченного угля и шламов.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: