Источник: Доклад на всеукраинской конференции молодых обогатителей, 20 апреля 2011 г., ДонНТУ, Донецк.
Селективна масляна агрегацiя вугiлля поєднує сукупнiсть процесiв структурування тонкої полiдисперсної вугільної фази у водному середовищi за допомогою масляних реагентів. В основi процесiв селективної масляної агрегацiї вугiлля лежить механiзм адгезiйної взаємодiї олеофiльної вугiльної поверхнi з маслами, в результатi якого досягається її селективне змочування i агрегатування в турбулентному потоцi води. Гiдрофiльнi часточки, не змочуванi маслом в склад агрегатiв не входять, що дозволяє видiляти їх у виглядi породної суспензiї.
В залежностi від виду продукту агрегацiї доцiльно видiлити масляну грануляцiю (МГ), агломерацiю (МА) та флокуляцiю (МФ). При грануляцiї та агломерацiї в процес втягуються зерна вугiлля до 3-5 мм, а при флокуляцiї - не бiльше 0,1-0,2 мм. Гранулят являє собою сипучий продукт, складений з шаровидних i овальних гранул крупнiстю вiд 0,5 мм до 10 мм. Агломерат - це частково згранульоване вугiлля представлене вуглемасляними комплексами крупнiстю вiд 0,2 мм до /1,1 -1,3/ d max (dmax - максимальний дiаметр вугiльного зерна). Флокули - пухкi або ущiльненi комплекси крупнiстю не бiльше 0,2-0,3 мм.
Для селективної агрегацiї вугiлля особливе значення мають такi характеристики вугілля: гранулометричний склад та зовнiшня питома поверхня, зольнiсть, форма та рельєф поверхнi вугiльних зерен. Розглянемо ці характеристики.
Гранулометричний склад та зовнiшня питома поверхня характеризують дисперснiсть вугiльної речовини. Дiапазон його гранулометричних характеристик досить широкий(рис.1). З овнiшня питома поверхня Sпит частiше всього визначається по методу В. Товарова. В залежностi вiд агрегацiйної спроможностi вугiлля на кривiй Sпит( de) доцiльно видiлити три характерних дiлянки: а - легка гранулюємiсть; б - середня та важка гранулюємість; в - вiдсутнiсть агрегатоутворення.
Рис.1 — Залежність зовнішньої питомої поверхні від діаметру зерен.
Зольнiсть вугiлля, яке пiддається селективнiй агрегацiї, має широкий дiапазон - вiд 7 - 8% до 75 - 80%.
Особливою характеристикою полiдисперсного вугiлля є щiльнiсть упаковки зернистої маси в шарi ( брикетi, гранулi, агломератi i т.п. ). М.М.Iвановим, Г.Фулером та I.I.Охотiним запропонованi рiзноманiтнi композицiї з максимальною щiльнiстю упаковки (рис. 2).М.М.Iвановим, Г.Фулером та I.I.Охотiним запропонованi рiзноманiтнi композицiї з максимальною щiльнiстю упаковки.
Рис.2 — Сумарнi характеристики крупностi вугiльних композицiй: 1- по Г. Фу-леру, 2 - по М. Iванову, 3 - ТЕО МГТС «Бєлово-Новосибiрськ», 4 - по В. Охотiну, 5 - фугати, фiльтрати ВЗФ, 6 - матеріал з мулонакопичувачів Авдіївського КХЗ.
Виконанi мiкроскопiчнi дослiдження вугiлля показують наявнiсть локальних та обширних областей на поверхнi вугiльних зерен з виступами, западинами, раковинами,трiщинами та iн. елементами поверхнi. Це обумовлює енергетичну неоднорiднiсть поверхнi, так як атоми на кутах i ребрах ненасиченi i тому бiльш активнi у сорбцiйному вiдношеннi. Зерна вугiлля пiдданого гiдротранспорту мають обкатану форму (рис. 3), що зменшує їх сорбцiйну активність.
Рис. 3 - Зміна форми зерен вугілля марки «ж» при його гідравлічному транспортуванні на відстань в 450 км.
Можна видiлити такi чотири групи масляних реагентiв використовуваних для селективної агрегацiї вугiлля:
1) реагенти - нафтопродукти;
2) реагенти з твердого палива;
3) вториннi масла;
4) реагенти - сумiшi.
Реагенти - нафтопродукти характеризуються багатотонажним вироб-ництвом, а їх компоненти - порiвняно низьким класом небезпеки (ГОСТ 12.1.005-76 ). Реагенти з твердого палива теж доступнi для масової проми-слової переробки вугiлля, але мiстять деякi високошкiдливi компоненти. Кiлькiсть вторинних масел незначна а по шкiдливостi вони займають промiжне мiсце мiж реагентами 1 та 2. Сумiшi реагентiв використовуються тодi коли треба поєднати їх властивостi, наприклад, пiдвищити в’язкiсть шляхом вводу добавок, або модифiкувати основний реагент.
У якості базової установки для реалізації процесу масляної агломерації можна прийняти флотаційну машину. Її модернізація полягає у демонтажі статора з повітряним патрубком та піногону. Камеру замінюють на циліндричну ємність. Замість імпелера встановлюють турбінну мішалку . Установка комплектується ємністю з електропідігрівом для термопідготовки в'язких зв'язуючих, дозатором зв'язуючого та зневоднюючим ситом. На цій установці процес агломерації може здійснюватись за двома технологічними схемами.
Подрібнене вихідне вугілля до крупності надходить до апарату агломерації, додається вода та відбувається перемішування суспензії Додати до суспензії регулятор середовища, луг або кислоту .Здійснити дозування потрібної кількості мазуту, що має температуру, та збільшити частоту обертання мішалки.Після закінчення наповнення «амальгами» вугільними часточками розбавити суспензію в апараті агломерації водою.Промити гранулят на ситі проточною водою.
Подрібнення вихідного вугілля, змішування з водою при температурі при густині суспензії, що відповідає вмісту твердого, регулювання pH середовища, дозування зв'язуючого та агломерація протягом 7-10 хв;зневоднювання агломерату та промивка.
1. Метод селективної масляної агломерації оснований на природних властивостях гідрофобності вугілля, що забезпечують вибіркове змочування часточок горючої маси вуглеводневою рідиною у водовугільній суспензії.
2. Для селективної агрегації вугiлля особливе значення мають такі характе-ристики вугілля: гранулометричний склад та зовнішня питома поверхня, зольність і характеристики мінеральної компоненти вугiлля, форма та рельєф поверхні вугiльних зерен. пористість вугiлля, хімічний склад, структура поверхневих сполук, ступінь окисленості поверхні вугiлля та однорідність.
3. Реалізація процесу одержання вуглемасляних гранул можлива за технологічними схемами: у концентрованих суспензіях, у розбавлених суспензіях та з попереднім емульгуванням агломеруючої рідини.
Белецкий В.С., Сергеев П.В., Папушин Ю.Л. Теория и практика селективной масляной агрегации угля. Донецк, 1996, 264 с.