Флотация и другие методы применяемые при обогащения угля.

Обогащение угля производится с целью удаление из него вредных примесей. В результате обогащения угля на выходе получаем малосернистый и низкозольный концентрат, высокозольный промпродукт и хвосты. Главные методы обогащения угля это гравитация, флотация и электрическая сепарация. В предыдущей статье речь шла гравитационных методах обогащения. А сейчас поговорим о других.

Флотация эффективный метод обогащения мелких фракций угля.

Мокрые гравитационные процессы обогащения угля характеризуются высокой эффективностью, но подходят только для обогащения относительно крупных углей. Однако механизация процессов добычи угля привела к тому что 25-30% его составляют фракции размером не превышающие одного миллиметра.

При невысокой влажности и зольности фракции угля мельче одного миллиметра после обесшламливания присаживаются к концентратам без обогащения. Кроме того в состав угля входят мелкие вредные примеси (пирит, гипс, самородная сера, песчаник и сланец), которые так же не могут быть отделены гравитационными методами, но могут быть обогащены флотацией.

Часть угля мелкой фракции предназначена для химической переработки, например в жидкого топлива. И к нему предъявляются повышенные требования к уровню зольности (не более 0,5– 3%). Это возможно только при условии отделения фюзена от других петрографических ингредиентов, что может быть сделано в процессе флотации.

На большинстве фабрик скапливается угольный шлам, крупные сгущенные составляющие которого отправляются на отсадочные машины, шламовые грохота и другие устройства, а мелкий требует флотации.

Применение флотации для обогащения мелких фракций угля позволяет увеличить итоговый выход концентрата для коксования и снизить его зольность.

Процессы флотации угля значительно отличаются от флотации руд:

• Высокой сорбционностью угля, являющаяся причиной низкой селективности действия реагентов и большого их расхода.
• Аполярной (не дипольной) природой угля.
• Высокой естественной гидрофобностью угля.
• Неоднородностью поверхности угля, в связи с присутствием нескольких петрографических разновидностей, имеющих различную степень углефикации. Это вызывает затруднения при выборе флотационных реагентов и в процессе флотации.
• Низким удельным весом угля.

В качестве реагентов при флотации угля применяются сравнительно недорогие вещества. Это продукты переработки самого угля или каменноугольной смолы, такие как антраценовое масло, фенолы (черная карболка), масло коксохимического производства, модифицированное формалином, реже сырой бензол.

Широко используются продукты переработки нефти (нефть, керосин, соляровое масло, контакт Петрова, керосино -газойливая фракция). Реагенты других типов применяются значительно реже. Тем не менее применение при флотации углей сополимеров винилпиридина с алкилсульфоксидами позволяет улучшить показатели процесса при одновременном снижении расхода реагентов.

В некоторых углях возможно присутствие значительного количества шламов, подлежащих выделению. Шламы чаще всего коагулируют, преобразуя в более крупные, имеющие меньшую адсорбционную способность. В качестве коагулянтов используется известь, NaCl, AlCl₃.

Показатели флотации при обогащении углей постоянно улучшаются за счет совершенствования процессов и внедрения новых конструкций флотационных машин. Таких как флотомашины с кипящим слоем с коническими, трубчатыми, струйными, циклонными импеллярами, использующими водные форсунки с высокой скоростью сдвига при скорости потока воды несколько метров в секунду и форсунки подающие флотореагент в виде водно-газовой эмульсии.

Процесс флотации углей сопровождается большим выходом концентратов (80 – 90 %) и незначительным хвостов, а так же более высокой скоростью протекания процесса по сравнению с флотацией минералов. Это необходимо учитывать при выборе конструкции флотомашин, которые в обязательном порядке должны позволять двухсторонний съем пены.

Магнитные, электрические и специальные методы обогащения углей.

Большое разнообразие физических и физико - химических свойств углей вынуждает применить для их обогащения, помимо уже упомянутых гравитационных методов и флотации и многие другие методы обогащения, основанные на использовании различий физических и физико-химических свойств компонентов.

Магнитный метод обогащения основан на использовании различий в магнитной восприимчивости углей и сопровождающих их компонентов. Он включает процессы магнитной сепарации и магнитной флотации углей.

Сущность метода заключается в воздействии на частицы угля магнитной и механических сил, в результате которых частицы с отличающимися магнитными свойствами приобретают различные траектории движения. Это позволяет магнитные частицы направлять в отдельный магнитный продукт отделяя их от углей.

Электрический метод обогащения основан на использовании электрических свойств углей и сопровождающих их компонентов. Сущность метода - разделение по электропроводимости компонентов и процесс электрической сепарации на основе различий в электризации угольного вещества и минеральных примесей.

Специальные методы обогащения, такие как рентгенометрическая сепарация, обогащение по форме и трению, магнитогидродинамическое обогащение, химическое обогащение, селективная коагуляция, обогащение по естественной радиоактивности значительно реже применяются для углей, поэтому о них лишь упоминаем.

Применение тех или иных процессов обогащения угля обуславливается качественной характеристикой исходного сырья, техникой и технологией обогащения, технико-экономическими соображениями.

Одной из важнейших характеристик углей, влияющих на выбор конкретной схемы обогащения угля является его обогатимость. По этому параметру все угли подразделяются на легкообогатимые (содержание промпродукта не более 4%), средней обогатимости (4–8%), труднообогатимые (8–14%) и угли очень трудной обогатимости (более 14%).

Типичная схема - трехстадиальное дробление до крупности 30 мм (щековые дробилки, двухвалковые дробилки, вибрационные грохоты), обогащение класса 0,5 – 30 мм в тяжелосредных гидроциклонах и флотация шлама крупностью 0–0,5 мм.