УДК 622.765.

С. О. ФЕДОСЕЕВА

(Украина, Луганск, ГП «Укрнииуглеобогащение»)

ИССЛЕДОВАНИЕ ФЛОТИРУЕМОСТИ УГОЛЬНЫХ ШЛАМОВ ТЕХНОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УКРАИНЫ

Рост цен на энергоносители и их дефицит вызывают необходимость бережного и рачительного использования не только природных, но и техногенных угольных месторождений.

Так, в илонакопителях Украины содержится около 85 млн. тонн тонкозернистых шламов зольностью 41 – 75 % [1], запасы которых возрастают. Ряд илонакопителей из-за относительно низкой зольности отходов являются по существу техногенными месторождениями, из которых технически возможно получить энергетическое топливо.

Качественные показатели шламов, хранящихся в илонакопителях, и их физико-химические характеристики колеблются в широких пределах и изменяются в процессе длительного хранения [1,2], что затрудняет их вторичную переработку и требует индивидуального подхода при разработке технологии повторного обогащения содержимого илонакопителей с целью дальнейшего использования.

В настоящей работе были исследованы флотационные свойства техногенных шламов илонакопителей ЦОФ «Комендантская», ГОФ «Луганская», ЦОФ «Свердловская», ЦОФ «Селидовская», ЦОФ «Дзержинская», ОФ «Пионер» и ЦОФ «Червоноградская», гранулометрический состав которых приведен на рис.1.

Каждая из исследованных представительных проб была получена путем смешения 32 точечных проб, отобранных с обводненной части илонакопителей.

Как свидетельствуют данные ситового анализа, зольность шламов исследованных илонакопителей изменяется от 41,5 до 70,9 %. Зернистый материал крупностью > 1,0 мм во всех пробах практически отсутствует, содержание низкозольных угольных частиц крупностью 0,25 – 1,0 мм составляет 10-20 %, зольность частиц шлама менее 0,25 мм изменяется в пределах 47–70%. Основное содержание (более 60 %) составляет тонкий высокозольный материал крупностью менее 0,045 мм.

Для проведения исследований по флотируемости угольных шламов был взят материал крупностью 0 – 0,5 мм. Исследование флотируемости шламов проводилось путем постановки флотационных опытов по методике ГП «Укрнииуглеобогащение» в лабораторной флотомашине «Механобр» с объемом камеры 0,5 литра[3].

При исследовании флотируемости шлама илонакопителей были использованы применяемые в настоящее время на углеобогатительных фабриках Донбасса в качестве флотореагентов следующие технические продукты:

Рис. 1. Гранулометрический состав угольных шламов исследованных

техногенных месторождений:

1–илонакопитель ЦОФ «Комендантская» (А^d = 44,1 %), 2–илонакопитель ГОФ «Луганская» (А^d = 54,1 %), 3–илонакопитель ЦОФ «Свердловская» (А^d = 41,5 %), 4–илонакопитель ЦОФ «Селидовская» (А^d = 53,6 %), 5– илонакопитель ЦОФ «Дзержинская» (А^d = 57,4 %), 6–илонакопитель ОФ «Пионер» (А^d = 65,7 %), 7–илонакопитель ЦОФ «Червоноградская» (А^d = 70,9 %).

- собиратели (дизтопливо, топливо для реактивных двигателей ТС-1);

- вспениватели (масло ПОД, оксаль марки Т-66, композиционный реагент, КЭТГОЛ, Монтанол 508);

- единые реагенты (ФНУ, УР-410).

Кроме того, была исследована флотационная активность реагентов PROKOL C-107, PROKOL C-108, PROKOL C-109, применяемых в качестве вспенивателя или единого реагента в странах Западной Европы. Также были использованы композиции керосиногазойлевой фракции с реагентом КОБС в различных соотношениях.

По результатам предварительных исследований приняты следующие оптимальные значения технологических параметров:

- содержание твердого в пульпе 100 – 150 г/л

- расход ФНУ, УР – 410 1000 – 1500 г/т

- расход смесей из аполярного и гетерополярного реагентов 1150 – 3600 г/т

- соотношение аполярного реагента и КЭТГОЛ или PROKOL C-109 – 8: 1

- соотношение аполярного реагента и масла ПОД – 1: 1,5

- соотношение керосиногазойлевой фракции и реагента КОБС – 92:8, 80:20, 70:30, 60:40 и 50:50.

Выбор соотношения аполярных реагентов с маслом ПОД (1:1,5) обусловлен образованием устойчивой к расслоению композиции. При других соотношениях указанных реагентов смесь расслаивается.

Показатели флотации шламов с применением различных реагентных режимов представлены в таблице. Анализ приведенных данных по илонакопителю ЦОФ «Комендантская» свидетельствует о том, что максимальное извлечение горючей массы в концентрат при обогащении шлама представленной пробы методом флотации может быть достигнуто на уровне 93-94 % при использовании в качестве реагентов композиции дизтоплива или топлива ТС-1 в смеси с маслом ПОД в соотношении 1:1,5, при ее расходе в количестве 1150 г/т (опыты 7,8). Однако зольность флотоконцентрата при этом выше допустимой к применению топлива для энергетических целей (27,0 и 29,1 %).

Наилучшие результаты получены при использовании флотореагента КЭТГОЛ в сочетании с дизтопливом (соотношение 8:1) при его расходе 1150 г/т (опыт 5). Зольность флотоконцентрата не превышает требуемую (25 %) при его выходе 65,2 %, зольность отходов составляет 83,3 %.

При обогащении шлама илонакопителя ЦОФ «Луганская» (опыты 9, 10, 11) выход товарного продукта зольностью менее 20,0 % достигает 40,8 % при зольности отходов 77,5 %. Указанные качественно-количественные показатели флотации могут быть получены при относительно высоком расходе собирателя ТС-1 – 3500 г/т и расходе оксаля марки Т-66 - 100 г/т.

Поскольку для обогатительных установок, перерабатывающих содержимое техногенных месторождений, отсутствует опасность «запенивания» водно-шламовой схемы, то при определении флотируемости шлама илонакопителя ЦОФ «Свердловская» были исследованы реагентные режимы, предусматривающие применение вспенивателей как в чистом виде без добавления собирателей (опыты 12-22), так и в сочетании с дизтопливом (опыты 27-30). Кроме того, исследованы флотационные свойства антрацитовых шламов данного илонакопителя по отношению к единым реагентам ФНУ и УР-410 (опыты 23-26).

Анализ приведенных данных показывает, что оптимальным следует считать реагентный режим с применением в качестве единого - композиционного реагента при его расходе 500 г/т (опыт 22). Зольность флотоконцентрата составляет 19,9 % при его выходе 68,4 %, зольность отходов – 87,6 %, извлечение горючей массы в концентрат – 93,3 %.

Таблица

Исследование флотируемости техногенных шламов илонакопителей ЦОФ «Селидовская» (марка Г), ЦОФ «Дзержинская» (марки Ж, К), ОФ «Пионер» марка Г), ЦОФ «Червоноградская» (марки Г, Ж) выполнялось с применением композиции реагентов (керосиногазойлевая фракция : КОБС=92:8) при ее расходах 300, 600, 900 и 1200 г/т (рис. 2). Содержание твердого в пульпе составляло 100 г/л.

Показано, что для шламов всех 4 илонакопителей наилучшие результаты получены при расходе реагентной композиции 600 г/т. Зольность флотоконцентрата не превышает 25 % (кроме илонакопителя ЦОФ «Червоноградская»), при зольности отходов от 75 до 85 %. Дальнейшее увеличение расхода реагентов до 900 и 1200 г/т приводит к озолению флотоконцентрата ( A^d=25-30 %), однако прирост зольности отходов на данном участке кривой существенно замедляется.

Из рис. 2 видно, что при обогащении методом флотации содержимого илонакопителя ЦОФ «Червоноградская» получен флотоконцентрат с высокой зольностью до 55 % и выходом 44 % при зольности отходов выше 80 %.

Рис. 2. Зависимость зольности продуктов флотации от расхода композиции реагентов (керосиногазойлевая фракция : КОБС=92:8) для разных илонакопителей:

I – илонакопитель ЦОФ «Селидовская», II – илонакопитель ЦОФ «Дзержинская», III – илонакопитель ОФ «Пионер», IV – илонакопитель ЦОФ «Червоноградская».

Рис. 3. Зависимость зольности продуктов флотации шлама илонакопителя

ЦОФ «Свердловская» от расхода композиции реагентов и соотношения

ее компонентов (керосиногазойлевая фракция : КОБС)

В связи с этим флотоконцентрат был подвержен перечистке, которую проводили в 2 приема без добавления реагентной смеси в перечистку. Результаты проведенных исследований показали, что первая перечистка флотоконцентрата позволяет снизить его зольность до 32,4 % при выходе 23,1 %, а вторая – позволяет получить флотоконцентрат зольностью 19,2 % при выходе 16,0 %, что свидетельствует о целесообразности переработки методом флотации высокозольных шламов [1].

На рис. 3 показано влияние расхода композиции реагентов и соотношения ее компонентов (керосиногазойлевая фракция и КОБС) на качественно-количественные показатели флотации шлама илонакопителя ЦОФ «Свердловская». Содержание твердого в пульпе составляло 150 г/л. Установлено, что при минимальном расходе композиции реагентов (300 г/т) соотношение ее компонентов существенно влияет на показатели флотации. Так при возрастании содержания КОБСа в смеси от 8 до 50 % зольность отходов возрастает от 62,0 до 85,0 % при изменении зольности концентрата от 11,0 до 18,0 %. При расходах композиции реагентов 450 г/т и выше влияние компонентного состава композиции существенно уменьшается. На основании вышеизложенного наиболее предпочтительным является реагентный режим, предусматривающий применение композиции керосино-газойлевой фракции и КОБСа в соотношении 50:50 и ее расходе 300 г/т и, таким образом, обеспечивающий минимальные затраты на реагенты. Зольность флотоконцентрата составляет 18,0 % при его выходе 65,0 %, зольность отходов – 85,0 %.

Резюмируя изложенное можно сделать вывод, что переработка методом флотации содержимого илонакопителей углеобогатительных фабрик является перспективной и целесообразной. При оптимальном подборе реагентных режимов из техногенных угольных месторождений Украины методом флотации возможно дополнительное извлечение кондиционного товарного продукта для энергетики.