Результат интеллектуальной деятельности: Применение технического продукта нефтехимического производства осушитель-сырец марки А в качестве вспенивателя при флотации угля

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано на углеобогатительных фабриках при флотации угля.

По оценке флотационных свойств поверхностно-активных веществ, в случае использования их в качестве реагентов-вспенивателей, проведено значительное количество исследований (Власова Н.С., Классен В.И., Плаксин И.Н. Исследование действия реагентов при флотации каменных углей. М.: АН СССР, 1962. 170 с.).

Известен способ флотации угля, включающий предварительное пульпирование, кондиционирование с использованием реагента-вспенивателя - кубовых остатков производства бутиловых спиртов (патент РФ №2346750).

Недостатком данного способа является невысокая селективность процесса флотации углей, обусловленная переводом в пенный продукт минеральных компонентов. Это объясняется повышенной электронной плотностью на кислородном атоме молекул спиртов, что приводит к усилению их взаимодействия с активными центрами минеральных компонентов, увеличению гидрофобизации и переводу в пенный продукт.

Установлена возможность использования при флотации технических продуктов Т-66, Т-80 и Т-81, отличающихся групповым химическим составом. Недостатком использования данных химических соединений в качестве реагентов-вспенивателей является их низкая пенообразующая способность (Чижевский В.Б., Власова Н.С., Савинчук Л.Г. Флотационные свойства Т-66, Т-80 и Т-81// Цветная металлургия. 1981. №18. С. 12-14).

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ флотации угля, включающий введение в пульпу в качестве вспенивателя - метилгексилсульфоксид (патент SU №1704836).

Недостатком данного способа является пониженное извлечение горючей массы углей в концентрат за счет низкой пенообразующей способности реагента. Снижение селективности процесса флотации происходит в связи с высокой электронной плотностью на кислороде сульфогруппы, обусловливающей повышенную энергию межмолекулярного взаимодействия реагента с полярными атомами и функциональными группами минеральных компонентов. Это приводит к повышению гидрофобизации минералов и переводу их в концентрат с увеличением зольности последнего.

Техническая проблема, решаемая изобретением, заключается в повышении селективности процесса флотации угля и увеличении извлечения горючей массы в концентрат

Технический результат - улучшение показателей флотации угля за счет применения технического продукта нефтехимического производства «Осушитель-сырец» марки А в качестве вспенивателя и увеличения гидрофобизации угольной поверхности.

Поставленная проблема достигается применением технического продукта нефтехимического производства «Осушитель-сырец» марки А в качестве вспенивателя при флотации угля.

«Осушитель-сырец» марки А является техническим продуктом нефтехимического производства, который получают в ПАО «Нижнекамскнефтехим» согласно ТУ 2422-099-05766801-2000. Применяется в процессах осушки природного газа.

Показатели продукта «Осушитель-сырец» марки А приведены в технической спецификации. Физико-химические свойства основных компонентов «Осушитель-сырец» марки А приведены в табл. 1.

«Осушитель-сырец» марки А имеет следующий химический состав, %:

- этиловый эфир триэтиленгликоля (ЭЭТЭГ) - 45-50%;

- диэтиленгликоль (ДЭГ) - 33-35%

- этиленгликоль (ЭГ) - 0,6%

- этилцеллозольв - 0,2%

- влага - 0,2%

- остальные компоненты производственного цикла: триэтиленгликоль (ТЭГ), этиловые эфиры диэтиленгликоля (ЭЭДЭГ) и тетраэтиленгликоля (ЭЭТетраЭГ) - 16-19%.

Пример осуществления способа

Для осуществления процесса берут навеску угольной мелочи, например 50 г, перемешивают с водой в лабораторной машине типа «Механобр» с объемом камеры 0,5 л в течение 120 с, затем подают порцию реагента собирателя «Легкого газойля каталитического крекинга» (ЛГКК) и проводят контактирование его с угольной пульпой в течение 40 с, а затем подают в процесс реагент вспениватель «Осушитель-сырец» марки «А» и после 20 с контактирования реагентов с пульпой во флотационную машину подают воздух и производят съем флотоконцентрата в течение 60 с. После этого подачу воздуха в пульпу прекращают и подают следующую порцию реагента собирателя с последующим контактированием его с углем в течение 60 с. После контакта угольной пульпы с реагентом собирателем в пульпу подают вновь воздух и производят съем второго концентрата.

Для обоснования преимуществ заявляемого изобретения по сравнению с прототипом были проведены лабораторные испытания, в которых был использован «Осушитель-сырец» марки «А» (ТУ 2422-099-05766801-2000).

Результаты флотации в лабораторных условиях представлены в табл. 2.

Поскольку данные, полученные при флотации с применением реагента «Осушитель-сырец» марки «А» составов 1 и 2 различаются между собой несущественно, далее при сравнении показателей флотации приводятся их усредненные значения.

Результаты флотации угля с различной минерализацией органической массы показывают, что использование в качестве флотореагентов ЛГКК со вспенивателем «Осушитель-сырец» марки «А» вместо ЛГКК со вспенивателем «метилгексилсульфоксид» позволяет повысить извлечение горючей массы углей в концентрат с 91,9% до 95,0% в случае угля с зольностью 18,0%, и с 90,5% до 94,1% при флотации угля с зольностью 22,7% (см. табл. 2).

В случае использования в качестве реагента-вспенивателя «Осушитель-сырец» марки «А» вместо реагента-вспенивателя «метилгексилсульфоксид» зольность отходов флотации повышается с 63,5% до 72,6% и с 69,2% до 77,8%, соответственно, при флотации угля с зольностью 18,0% и 22,7%, что указывает на снижение потерь органической массы углей с отходами флотации. Селективность процесса флотации улучшается, на что указывает повышение показателя селективности с 0,679-0,790 (с «метилгексилсульфоксид») до 0,778-0,852 (с «Осушитель-сырец» марки «А») (см. табл. 2).

Улучшение показателей флотации угля в случае применения реагента-вспенивателя «Осушитель-сырец» марки «А» объясняется комплексным действием веществ, входящих в его состав. Этиленгликоли обеспечивают повышение пенообразующей способности по сравнению с реагентом-вспенивателем «метилгексилсульфоксидом» за счет наличия у них полярных гидроксильных групп. Пенообразующую способность реагентов-вспенивателей оценивали по высоте двухфазной пены, получаемой при различной концентрации вспенивателей в воде. При равной концентрации реагентов-вспенивателей в воде высота двухфазной пены в случае использования «Осушитель-сырец» марки «А» выше, чем в случае использования «метилгексилсульфоксид» и повышается в зависимости от концентрации реагентов в воде с 43 до 228 мм сравнительно с повышением в присутствии «метилгексилсульфоксид» с 25 до 180 мм (табл. 3).

Повышение селективности действия реагента-вспенивателя «Осушитель-сырец» марки «А» обеспечивается наличием в молекулах полиэтиленгликолей и их эфиров нескольких полярных центров: эфирных кислородных атомов и гидроксильных групп. Рассредоточение электронной плотности по нескольким центрам приводит к суммарному усилению межмолекулярного взаимодействия полярных атомов со свободными полярными центрами угольной поверхности, что обеспечивает повышение гидрофобности частиц угля и их флотируемость. Установлено, что выход всплывшего продукта в монопузырьковом аппарате в случае использования реагента «Осушитель-сырец» марки «А», повышается, при равной концентрации реагентов в воде, с 27,4-49,5% до 31,4-53,6% (табл. 4).

Одновременно происходит снижение адсорбции эфиров полиэтиленгликолей, входящих в состав «Осушитель-сырец» марки «А», на полярных центрах минеральных компонентов по сравнению с адсорбцией «метилгексилсульфоксид», что объясняется повышенной электронной плотностью на кислороде сульфогруппы молекулы «метилгексилсульфоксид» по сравнению с электронной плотностью на эфирных кислородных атомах эфиров. В результате, при использовании реагента вспенивателя «Осушитель-сырец» марки «А» повышается зольность отходов флотации относительно зольности отходов с использованием реагента «метилгексилсульфоксид».

Таким образом, при флотации угля «Осушитель-сырец» марки «А» проявляет новое техническое свойство, заключающееся в высокой пенообразующей способности угольной пульпы, а также улучшении гидрофобизации угольной поверхности, что позволяет повысить селективность процесса флотации угля и увеличить извлечение горючей массы в концентрат.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемое изобретение не следует явным образом из известного уровня техники и, следовательно, соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».