4.3. Масляная агломерация, грануляция

К нетрадиционным, но достаточно хорошо изученным в лабораторных, стендовых, полигонных и опытно-промышленных условиях принадлежит класс физико-химических методов обогащения шламов, которые известны в Украине под названием масляной грануляции и агломерации. Они применяются для обогащения, обезвоживания и облагораживания полезных ископаемых, в частности угля. При этом диапазон зольности исходного угля очень широкий – от 10-15 до 60-75%, а процесс отличается высоким самовыравниванием, которое обеспечивает стабильные характеристики концентрата при колебании характеристик обогащаемого угля в широких пределах [15,16].

Различают масляную грануляцию (зерна до 3-10 мм, расход реагента - от 8-10 до 40-50 мас.%) и агломерацию (полидисперсный материал 0-3(5) мм, расход реагента - 2-7 мас.%). В качестве реагента применяют разные нефтепродукты, каменноугольные смолы, вторичные масла. Гранулят представляет собой моно- или полидисперсный продукт крупностью от 0,5-0,7 до 7-10 мм. Агломерат - частично сгранулированный полидисперсный материал крупностью от 0,2-0,3 мм и больше.

В общем случае суть метода заключается в выборочной агрегации гидрофобных угольных частиц в водоугольной гидросмеси аполярным углеводородным связывающим (маслом) в относительно крепкие углемасляные агрегаты (агломераты, гранулы). При этом гидрофильные минеральные частицы, которые не смачиваются маслом, остаются в водной фазе гидросмеси в диспергированном состоянии.

Масляная грануляция – сложный многоэтапный процесс, протекание которого возможно по двум принципиально разным механизмам: «амальгамному» и «коалесцентному». В первом случае при перемешивании водоугольной суспензии со связывающим в турбулентном режиме имеют место субпроцессы: наполнение пленки связывающего органической массой с образованием угле-наполненной «амальгамы»; разрушение последней на первичные агрегаты; обкатывание агрегатов с образованием углемасляных гранул преимущественно сферической формы.

Эффективность процесса грануляции в целом во многом определяется условиями образования и разрушения углемасляной «амальгамы». Эта эффективность максимальна при достижении предельного насыщения объемной углеводородной пленки угольными фракциями (угленаполненную пленку условно и называют «амальгамой»). При последующем перемешивании гидросмеси «амальгама» теряет свои тиксотропные свойства и разрушается, образуя локальные углемасляные структуры.

Достижение предельного насыщения «амальгамы» обеспечивается соответствующим технологическим режимом процесса (числом Re, рН среды, подбором и соотношением пар «уголь-связующее», удельными расходами масла, плотностью гидросмеси). Механизм «амальгамного» гранулообразования реализуется при масляной грануляции угля в суспензиях высокой плотности (300-500 кг/м3), достаточно высоких расходах связующего – больше 15-20% на сухую массу угля крупностью 0 - 1(2) мм.

«Коалесцентный» механизм гранулообразования включает: диспергирование связывающего в турбулентном потоке суспензии с возникновением эмульсии (чаще всего - грубодисперсной); омасливание угольных частиц при их взаимодействии с каплями связующего; возникновение первичных структур за счет аутогезионного слипания омасленных угольных зерен; формирование гранул за счет уплотнения и обкатывания первичных структур; вторичную агрегацию гранул.

Этот механизм агрегатирования наблюдается при плотности суспензии 100-300 кг/м3 и расходах связывающего менее 10-15% на сухую массу угля. Гранулообразующими при масляной грануляции (агломерации) выступают силы капиллярного сцепления, поверхностного натяжения, когезия связывающего, адгезионные силы разной природы на границе «уголь-связующее».

Процесс масляной грануляции обеспечивает обогащение и обезвоживание угольных фракций крупностью 0-0,5 (1) мм.

При этом одно из важнейших преимуществ масляной грануляции (агломерации) - возможность эффективной переработки угольных фракций крупностью 0-100 мкм. Результаты, которые при этом достигаются (по селективности разделения, влажности концентратов), превышают технологические показатели ранее описанных технологий. Серьезным недостатком, который сдерживает внедрение технологии масляной грануляции, являются высокие удельные расходы связывающего углеводородного реагента (от 10-15% до 25-30% на сухую массу исходного угля).

Наиболее известными заграничными технологиями масляной грануляции (агломерации) тонкодисперсного угля является: Трент-процесс; процессы Сfri (Индия); NRCC (Канада); метод фирмы «Шелл»; метод ВНР (Австралия); и др.

В Украине широкие исследования масляной грануляции (агломерации) угля проведены в ДонНТУ [15]. Установлена связь между скоростью гранулообразования, плотностью и зольностью исходного питания; определены оптимальные параметры процессов масляной агломерации; разработаны технологические схемы процессов при различных плотностях гидросмеси (рис. 4.2.).


Рис. 4.2. Технологические схемы масляной агломерации в концентрированной (а) и разбавленной (б) суспензиях

Технологическая схема масляной агломерации угля из концентрированных суспензий (400-450 г/л) включает следующие операции:

- измельчение угля до крупности менее100 мкм;

- смешение угля с водой и регулятором среды при температуре 70 - 80°С;

- смешение угольной суспензии с мазутом, нагретым до температуры 70 - 80°С, «амальгамирование»;

- после окончания наполнения «амальгамы» угольными частицами суспензия разбавляется водой (температура 40-50°С) до содержания твердого 200-250 г/л и проводится агломерирование;

- обезвоживание полученных агломератов на сите.

Совмещенный процесс «гидротранспорт – масляная агломерация».

Эта технология была предложена в 80-х годах в Японии (рис. 4.3). Технологически она осуществляется следующим образом: исходный уголь измельчается, затем он попадает в смеситель, куда подаются также вода и реагенты (мазут) в необходимой пропорции. Затем полученная пульпа с помощью насоса закачивается в трубопровод, который имеет специфическое сечение – трубопровод-гранулятор. Этот трубопровод оборудован винтовыми элементами, предназначенными для закручивания потока и усиления его турбулентности (рис. 4.4). Тонкодисперсный уголь в процессе транспортировки таким трубопроводом успешно агломерируется, затем полученные агломераты-гранулы попадают в обезвоживающее устройство, далее - в дробилку и сразу в топку, где уголь сжигается.

В данном случае трубопровод выполняет две функции: транспортного средства от смесителя к обезвоживающему устройству и, одновременно, агломератора (гранулятора). Никаких вспомогательных аппаратов для грануляции в этой схеме не используется. Весь процесс агрегатообразования (флокул, гранул, агломератов) происходит в процессе транспортировки.

Рис. 4.3 – Схема масляной агрегации с использованием углепровода, как гранулятора:

1 – исходный уголь, 2 – дробилка, 3 – смеситель, 4 – вода, 5 – связующее вещество (мазут), 6 – насос, 7 – гидросмесь, 8 – обезвоживающее устройство; 9 – дробилка; 10 – специальный трубопровод-гранулятор, 11 – топка сжигания угля.

Рис. 4.4. Разрезы трубопровода-гранулятора

<< | >>
Источник: Самойлик В. Г.. Специальные и комбинированные методы обогащения полезных ископаемых: учебное пособие. 2015

Еще по теме 4.3. Масляная агломерация, грануляция:

  1. Масляный массаж
  2. ЛАМПАДА (греч. «светильник»)
  3. Омовение
  4. Косметические рецепты
  5. Глубокий бластомикоз
  6. Язвенный туберкулез кожи и слизистых оболочек
  7. Гигиеническое значение планировки, застройки и благоустройства населенных мест
  8. МОЗГОВОЕ КРОВООБРАЩЕНИ
  9. Болеутоляющее средство
  10. Сухость кожи
  11. Гигиеническая характеристика условий труда при изготовлении таблеток
  12. 6. ОБОЛОЧКИ МОЗГА
  13. Хроническая язвенная и язвенно-вегетирующая пиодермия
  14. ИKОНОПИСЬ
  15. Раздраженного кишечника — синдром
  16. 11.2.1.1. Острая механическая травма
  17. ПРЕПАРАТЫ ПОЛОВЫХ ГОРМОНОВ (их производных, синтетических заменителей и антагонистов)
  18. УСТРОЙСТВО ЛЕЧЕБНЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ
  19. Клизмы в лечении запоров у детей
  20. СТРУКТУРЫ, РАСПОЛОЖЕННЫЕ В ПОЗВОНОЧНОМ КАНАЛЕ