Исследования показывают целесообразность подразделения масляной агломерации угля на ряд субпроцессов. Изучение последних дает возможность глубже понять механизм имеющих место явлений, выявить существующие закономерности и тенденции агрегатообразования, а также прогнозировать характер и степень влияния тех или иных факторов на процесс.
Предложенная нами феноменологическая модель процесса масляной агломерации угля представлена на рис. 2.1.
Операция 1 (предварительная обработка связующего) может включать модификацию его ПАВ, органическими соединениями, содержащими реакционноактивные функциональные группы, а также окисление и нагрев связующего, его эмульгирование. Операция 2 (предварительная обработка угля) может включать измельчение угля, восстановительную гидрофобизацию, например, низковязким масляным агентом.
Характер элементарного акта встречи угольных зерен и связующего (субпроцесс 4) определяется количественным соотношением угольной и масляной фазы. При повышенном количестве масла-связующего (удельный массовый расход QСВ взятый на 1000 см2/г внешней удельной поверхности угля от 8-12 мас.% и выше) масляная фаза дробится на капли, размер которых значительно превышает крупность угольной фазы. В результате гидродинамического воздействия, а также, вероятно, гидрофобного взаимодействия этих фаз угольные частицы внедряются внутрь объемной масляной фазы.
При пониженном количестве масляного реагента в процессе турбулентного перемешивания водо-углемасляной смеси происходит эмульгирование масла с образованием грубодисперсной эмульсии. Частицы угля и масла встречаются в основном по инерционному и диффузионному механизму. На особенностях протекания этого процесса мы остановимся ниже.
Адгезионные контакты в межфазной зоне "адгезив-субстрат" (позиция 5, рис. 2.1), как показывают наши исследования, обусловлены наряду с физической адсорбцией, проявлением сил химической природы, в частности водородной связью, образующейся между фрагментами макромолекулы угля и молекулами масла.
Встреча омасленных угольных зерен (позиция 5) так же как и встреча угольных зерен и капель эмульгированного связующего происходит, вероятно, по инерционному и диффузионному механизму. Сила аутогезионного сцепления омасленных угольных зерен определяется, как показывает наш анализ, в основном когезионной и капиллярной составляющей. При расстояниях между угольными зернами меньшими удвоенной толщины граничного слоя связующего существенно проявляется расклинивающая сила тонких слоев связующего. Количественный анализ показывает, что основную роль в аутогезионных взаимодействиях угольных зерен крупности 0,2-1 мм играет сила капиллярного сцепления, которая в 3 раза выше когезионной составляющей. При температуре среды ниже температуры плавления связующего, а также при любой температуре, но в зоне контакта зерен по граничным слоям связующего связь между омасленными угольными зернами осуществляется исключительно за счет когезии связующего вещества.
Процесс укрупнения первичных углемасляных структур (позиция 7, рис. 2.1), а также конгломерация агрегатов (позиция 8) идет за счет образования масляных "мостиков" между отдельными агломератами. Материалом для этих мостиков может быть либо масло, вытесненное из внутренних полостей гранулы, либо добавка масляного агента в процесс.
Следует отметить, что протекание всех этих процессов имеет индивидуальные особенности, обусловленные физико-химическими свойствами ингредиентов.
Наибольший интерес при исследовании процессов масляной агломерации угля как основы адгезионного обогащения золота представляют субпроцессы встречи тонкодисперсных зерен и адгезионного закрепления гидрофобных частичек на омасленной поверхности.
Вернуться в библиотеку