Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ УГОЛЬНОГО ШЛАМА И УГЛЯ

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для обогащения угля, угольного шлама, технического углерода, шламовых вод угольных предприятий и т.д.

Известна технология обогащения угольных шламов (Ignasiak L., Szymocha К., Pawlak W., Kramer J. Engineering development of selective agglomeration technology. Proc. 12-th International Coal Preparation Congress «New trends in coal preperation technologies and eguipment», 1994, Cracow, vol.2, 809-816), которая включает подачу в суспензию масляного реагента (дизельное топливо или его смеси с тяжелыми маслами) в количестве 0,3-1,5%, масляную агломерацию частиц угля, проходящую при скорости вращения мешалки 1600-2400 об/мин в течение времени до 4 мин, отделение образовавшихся угольных микроагломератов с помощью пенной флотации в присутствии пенообразователя.

Недостатками этого способа являются большой расход масляного реагента (до 1,5%) при масляной агломерации шлама и высокие энергозатраты на перемешивание суспензии. Добавление большого количества масляного реагента вызвано необходимостью увеличения числа капель масла в суспензии для повышения вероятности их столкновения с частицами и обеспечения достаточного количества масла для полного извлечения всех угольных частиц (включая микрочастицы) в углемасляные агломераты за ограниченный отрезок времени.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по сущности и достигаемому результату является способ обогащения угольных шламов (Патент РФ №2223828 МПК 130301/02, опубл. 20.02.2004 г.), который включает операцию селективной масляной агломерации угольных частиц при перемешивании суспензии вращающейся мешалкой в течение 2-3 мин.

Недостаток этого способа заключается в подаче в систему диспергированного воздуха традиционным путем, т.е. с использованием насадки для подачи воздуха.

Применение установок с насадками для подачи воздуха имеет ряд недостатков: это их забивка, налипание на насадку углемасляных гранул, что приводит к проблемам в обслуживании установки и искажает результаты исследований.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности процесса обогащения угольного шлама и угля.

Технический результат достигается тем, что в способе обогащения угольного шлама и угля, включающем масляную агломерацию угольных частиц при перемешивании суспензии вращающейся мешалкой в течение 2-3 мин, согласно изобретению проводят интенсивное смешивание угольного шлама или угля и воды со скоростью вращения мешалки 1000-1500 об/мин, добавляют масляный реагент в количестве 8-10% от массы угольных частиц, смесь перемешивают еще в течение 5-8 мин со скоростью 1000-1500 об/мин, постепенно с интервалом 1-2 мин увеличивая скорость вращения мешалки до 4000 об/мин.

Заявляемый способ обогащения угольного шлама и угля осуществляют следующим образом.

В емкость наливают воду, загружают угольный шлам или уголь. Проводят интенсивное смешивание угольного шлама или угля и воды в течение 2-3 мин при помощи турбинной мешалки, соединенной с двигателем. В данной конструкции отсутствуют преградители, разрушающие «воронку», и интенсивность перемешивания достигается путем ее «разрыва». Регулирование процесса перемешивания осуществляют при помощи пульта управления.

Начальная стадия протекания процесса обогащения характеризуется увеличением числа оборотов мешалки и, как следствие, увеличением диаметра воронки и интенсивным перемешиванием.

В водно-угольную суспензию добавляют реагент-собиратель в количестве 8-10% от массы угольных частиц, и смесь перемешивают еще в течение 5-8 мин. со скоростью 1000-1500 об/мин.

На стадии обогащения угольного шлама или угля оптимальное время перемешивания суспензии с реагентом-собирателем составляет 5-8 мин. Перемешивание менее 5 мин приводит к уменьшению извлечения угля из шлама до 79%, увеличению содержания серы в угле до 0,33% и соответственно снижению зольности отходов до 75%. Это объясняется тем, что реагент-собиратель (например, мазут) не успевает полностью смочить поверхность угольных частиц. Увеличение времени перемешивания свыше 8 мин не приводит к повышению степени извлечения и зольности отходов, поэтому нецелесообразно вести перемешивание более длительное время, так как расходуется дополнительная энергия.

Скорость перемешивания суспензии составляет 1000-1500 об/мин. При увеличении числа оборотов более 1500 об/мин особенно при низких концентрациях суспензии происходит разрушение гранул до размеров 1-2 мм. Снижение числа оборотов менее 1000 об/мин способствует увеличению размеров углемазутных гранул до 3-4 мм, что нежелательно.

Постепенно с интервалом 1-2 мин увеличивают скорость вращения мешалки, достигая скорости вращения 4000 об/мин. Образуется пена, содержащая угольный концентрат.

С увеличением числа оборотов воронка увеличивается не только в диаметре, но и по высоте. Достигая непосредственно лопасти мешалки, она огибает ее и в окончании контура мешалки происходит разрыв воронки и интенсивное засасывание воздуха в реакционную среду из-за разрежения системы. При этом происходит закрепление пузырьков воздуха на смоченных реагентом угольных частицах, увеличивается число соударений частиц, образуются угольные агломераты.

Интенсивность перемешивания и образование угольных агломератов достигаются путем «разрыва» воронки при скорости 4000 об/мин.

Подача воздуха без использования насадки имеет ряд преимуществ.

В таблице дана сравнительная характеристика угольных концентратов, обогащенных способом, описанном в прототипе (с использованием насадки для подачи воздуха) и заявляемым способом обогащения угольного шлама и угля (без использования насадки).

Для исследования выбрали угольные шламы средней зольности углей марок Д (A^d=18,5% масс.), Г (A^d=38,0%) и К (A^d=34,5%), где A^d - зольность. В качестве реагента-собирателя использовалось отработанное машинное масло с эксгаустеров машинного зала коксохимического производства.

Таблица Наименование способа Зольность угля , % мас. Выход продукта, % мас. Период опыта, мин Д Г К Д Г К Д Г К Способ обогащения угольного шлама (с применением насадки для подачи воздуха) 6,0 9,0 6,2 80 82 83 26 28 24 Способ обогащения угольного шлама и угля (без использования насадки) 4,8 7,0 5,4 84 84 84 20 24 18

Из данных, представленных в таблице, видна эффективность применения заявляемого способа обогащения угольного шлама и угля. Так, в случае использования заявляемого способа зольность обогащенного угольного шлама и угля ниже, выход продукта выше, период опыта меньше, чем при использовании традиционного способа обогащения.

Зольность полученных концентратов не превышает 10 мас.%, что говорит о приемлемости полученных угольных концентратов для технологии коксования и энергетики; высокий выход продукта и более низкая зольность концентратов по заявляемому способу обогащения угольного шлама и угля обусловлены полнотой разделения органической и минеральной частей угольного шлама в процессе обогащения.

Пример осуществления способа.

В цилиндрическую емкость наливают воду объемом 850 мл, загружают уголь массой 200 г. Производят интенсивное смешивание угля и воды при помощи мешалки, соединенной с двигателем. В данной конструкции отсутствуют преградители, разрушающие «воронку», и интенсивность перемешивания достигается путем ее «разрыва».

Отработанное машинное масло с эксгаустеров машинного зала коксохимического производства добавляют в количестве 30 мл, и всю смесь перемешивают еще в течение 5-8 мин.

Регулирование процесса перемешивания осуществляют при помощи пульта управления. Применяют мешалку турбинного типа.

Постепенно с интервалом 1-2 мин увеличивают скорость вращения мешалки, достигая скорости вращения 4000 об/мин. Образуется пена, содержащая угольный концентрат с зольностью 4,8% мас. Выход продукта составил 84%.

Предложенный способ обогащения угольного шлама и угля повышает эффективность процесса обогащения, позволяет получать угольный концентрат со сниженной зольностью, обеспечивает более высокий выход продукта и уменьшает время проведения процесса обогащения.