Введение к работе
Одной из наиболее острых в углеобогащении является проблема эффективной сепарации высокозольных угольных шламов. Традиционные методы - пенная флотация, концентрация на столах и в тяжелосред-ных гидроциклонах не обеспечивают селективного обогащения частиц крупностью менее 50 мкм. Это приводит к потере дефицитной органической массы с отходами, со сбросами шламовых вод и создает к тому еще серьезные экологические проблемы.
Наличие шламонакопителей, наружных отстойников и гидроотвалов в Кузбассе приводит к загрязнению земли, воды и воздуха. Кроме того миллионы тонн угольных шламов, хранящихся в этих сооружениях, исключены из производственного цикла горного производства, хотя могли бы использоваться для вторичной переработки с получением товарных угольных продуктов - брикетов, пеллетов, водо-угольного топлива.
Альтернативой в решении этих задач может быть нетрадиционная технология сепарации угольных шламов, основанная на применении комплекса физико-технических и химических методов. Отличительной особенностью такой технологии являются: низкие расходы реагентов, высокая удельная производительность и селективность разделения минеральных частиц при обогащении высокозольных тонкодисперсных угольных шламов в пульпах малой плотности.
В связи с этим разработка теоретических основ и практических решений применения эффективной сепарации угольных шламов в угольной промышленности является актуальной научно-практической задачей. Настоящая работа является составной частью научно-исследовательских работ, выполненных по планам Минуглепрома, региональной программы "Сибирь" (подпрограмма "Уголь Кузбасса", программы АН СССР по фундаментальным проблемам геологических и горных наук: 6.2.2.4 "Комплексное исследование региональных и глобальных геологических процессов и создание научных основ разработки месторождений полезных ископаемых" и программы СО РАН 12.9.1.2.3 "Разработка месторождений и обогащение полезных ископаемых".
Целью работы является повышение эффективности сепарации тонкодисперсных угольных шламов для увеличения выхода товарного угля и снижения экологического воздействия на природу.
Основная идея работы состоит в использовании комплекса физико-гехнических методов для интенсификации процессов селективной сепарации угольных суспензий.
Задачи исследований:
- установить основные закономерности изменения агрегативной ус
тойчивости. УГОЛЬНЫХ ДИСПерСИЙ ПОД ДеЙСТВИеМ раЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ПОЛИ'
мерных флокулянтов;
- установить принципиальную возможность селективного разделе
ния тонкодисперсных угольных и породных частиц при флотации;
- разработать и внедрить эффективные технологии сепарация
угольных шламов.
Методы исследований:
- анализ и обобщение результатов научных исследований, лабора
торных и промышленных испытаний;
-экспериментальные исследования процесса агрегации частиц на модельных и природных дисперсных системах;
методы нефелометрии при изучении адсорбции макромолекул полимеров на поверхности минеральных частиц;
методы электронной микроскопии, рентгеновской дифрактомст-рии и микроэлектрофореза для определения минерального состава суспензий и электроповерхностных свойств частиц дисперсных систем;
производственные эксперименты по определению технологических показателей флокулярной флотации, сепарации угольных шламов.
Научные положения, защищаемые автором:
- комплексное использование анионных, катионных и неионоген-
ных флокулянтов является необходимым условием для снижения элек
трокинетического потенциала частиц и повышения эффективности сепа
рации угольных суспензий;
- метод флокулярной флотации, обеспечивает селективное разде
ление угольных и породных частиц только при совместном применении
аполярных реагентов и флокулянтов;
Научная новизна работы:
развит метод флокулярной флотации угольных дисперсий;
теоретически обосновано применение аполярных реагентов в наиболее эффективной молекулярной форме;
установлены закономерности адсорбции макромолекул флокулянтов дисперсными частицами из водных растворов и механизм агрегации и гетерокоагуляции дисперсных систем.
Личный вклад автора состоит:
- в теоретическом обобщении закономерностей влияния физических
и физико-химических факторов на процессы адсорбции макромолекул
флокулянтов и их влияния на агрегативігую устойчивость угольных дис
персий;
в исследовании флокуляции угольных дисперсий
водорастворимыми полимерами, в которых были найдены оптимальные режимы, обеспечивающие более полное разделение фаз при за-іанном расходе флокулянтов;
- в обосновании и разработке технологии сепарации угольных
цламов и очистки шламовых вод.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:
- адекватностью результатов исследований сепарации на моделъ-
шх и природных угольных дисперсий в лабораторных и промышленных
условиях;
- экспериментально-аналитическими исследованиями угольных
:успензий современными физико-химическими методами;
- высокой эффективностью предложенных технологических разра-
юток, подтвержденных результатами стендовых и промышленных ис-
іьітаний.
Практическое значение работы заключается в том, что результаты ісследований и промышленных испытаний позволяют:
прогнозировать эффективность действия коагулянтов, флокулян-:ов различного типа, состава и физико-химических свойств на процессы :епарации угольных шламов;
обеспечить оптимальные условия применения физико-технических методов для интенсификации процессов сепарации угольных суспензий;
эффективно очищать шламовые воды от тонкодисперсных частиц : последующим использованием ее в технологическом процессе в качестве оборотной.
Реализация выводов и рекомендаций работы:
полученные в работе результаты лабораторных и промышленных іспьітаний являются составной частью выполнения крупной научно-ехнической программы реконструкции углеобогатительных фабрик и, в гастности, водно-шламового цикла, выполняемой КузГТУ в Кузбассе;
разработаны и внедрены рекомендации по подбору эффективных элокулянтов и технологических режимов их использования на ЦОФ Березовская".
Апробация работы: основные положения диссертационной работы [окладывались, обсуждались и получили положительную оценку на сим-юзиумах и международных конференциях: г.Кемерово, 1991 г.; г.Киев, 992 г.; г.Иркутск, 1993 г., 1994 г.; г.Закопане, г.Ширк Польша, 1996 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четы->ех глав, заключения, списка использованной литературы. Диссертация [зложена на 120 страницах машинописного текста, включая 30 рисунков, 0 таблиц. Библиография содержит 99 наименований.