Разработка реагентного режима флотации углей на основе исследования механизма взаимодействия химических соединений с угольной поверхностью

• Автор: Кубак, Денис Анатольевич
• Шифр специальности: 25.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 138 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ФЛОТАЦИИ И ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ТВЕРДЫХ ГОРЮЧИХ ИСКОПАЕМЫХ
1.1. Современные представления о структуре угля
1.2. Современные представления о флотационной активности и избирательности действия флотореагентов, состоящих из гетерополярных органических соединений
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Методы исследований
2.1.1. Методика проведения флотационных опытов в лабораторных условиях
2.1.2. Изучение свойств реагентов пенообразователей
2.1.3. Структурно-групповой и технический анализ углей
2.1.4. Хромато-масс-спектрометрический анализ
2.1.5. Исследование взаимодействия воды и органических соединений с модельными соединениями ОМУ
2.1.6. Определение теплоты смачивания углей
2.2. Характеристика объектов исследования
2.2.1. Физико-химические свойства исследуемых флотационных реагентов
2.2.2. Характеристика исследуемых углей
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ЗАКРЕПЛЕНИЯ РЕАГЕНТА НА АКТИВНЫХ ЦЕНТРАХ ОМУ
3.1. Соединения, моделирующие ОМУ
3.2. Исследования взаимодействия угольной поверхности с водой
3.3. Органические соединения, входящие в состав реагента РНХ-

3.4. Квантово-химические исследования взаимодействия угольной поверхности с реагентами
3.4.1. Взаимодействие реагента с фенольными группировками

3.4.2. Взаимодействие реагента с карбоксильными группировками ОМУ
3.4.3. Взаимодействие реагента с тиольными группировками

3.4.4. Взаимодействие реагента с альдегидными, хиноидными и пиридиновыми группировками ОМУ
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГРУППОВОГО
ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА КОМПЛЕКСНЫХ РЕАГЕНТОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФЛОТАЦИИ УГЛЕЙ
4.1. Исследование флотационной активности чистых

химических соединений, входящих в состав РНХ-3
4.2. Исследования по флотации углей реагентами различного
группового состава
4.3. Исследования по влиянию различных добавок к реагенту РНХ-3010 на эффективность процесса флотации
4.4. Изучение пенообразующей способности реагентов ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НОВОГО КОМПЛЕКСНОГО РЕАГЕНТА ПРИ ФЛОТАЦИИ УГЛЕЙ
5.1. Влияние параметров технологического режима на эффективность процесса флотации
5.1.1. Влияние плотности исходного питания на показатели флотации
5.1.2. Влияние крупности исходного питания на показатели флотации
5.2. Исследование скорости флотации углей при использовании различных реагентов
5.3. Отработка реагентного режима на исходном питании
ЦОФ «Кузнецкая» и оценка его экономической эффективности ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Приложение 1 Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы исследования. «Энергетическая стратегия России на период до 2020 года» предусматривает доведение добычи угля до 430 млн. т. в год, при доле коксующихся углей около 20%. Анализ добычи углей за последние годы показывает, что намеченные планы выполняются, наблюдается ежегодный рост объемов добычи угля. В условиях увеличения объемов добычи, качество добываемых углей ежегодно снижается, возрастает зольность, влажность рядовых углей, а также содержание в них мелких классов. Обогащение пенной флотацией является наиболее эффективным способом обогащения мелких классов углей (шламы < 0,5 мм) и входит в технологическую цепочку практически каждой обогатительной фабрики. Наиболее действенным способом повышения эффективности процесса флотации является совершенствование реагентного режима, а так же подбор оптимальных параметров процесса [1,2].
Подбор высокоэффективного реагента затруднен в связи с тем, что механизм закрепления реагента на поверхности обогащаемого угля однозначно не установлен. Поэтому первостепенной задачей является установление механизма флотации углей. Так же трудности вызывает недостаточная изученность поверхности углей и отсутствие определенной методики подбора реагентов для флотации.
Наиболее перспективным направлением при подборе реагентов является визуализация образующихся водородных связей при взаимодействии реагента и функциональных группировок на поверхности углей, с дальнейшей оценкой их энергетических характеристик. В случае, когда энергия водородной связи в комплексе «поверхность угля - реагент» больше, чем в комплексе «поверхность угля - вода», молекулы реагента смогут составить конкуренцию молекулам воды за активные адсорбционные центры угольной поверхности.

При флотационных исследованиях проведение большого количества опытов оправдывается поставленной целью: лучшее изучение флотационных свойств реагентов применительно к данным углям. Эти опыты раскрывают природу и степень активности взаимодействия реагентов с угольной поверхностью, а также устанавливают характер изменения свойств этой поверхности, возникающих вследствие такого взаимодействия.
В качестве технологических показателей флотации определялись следующие:
1 .Выход флотоконцентрата (Вк)
2.3ольность флотоконцентрата (А/)
3.Извлечение горючей массы в концентрат (Егл1.)
4.3ольность отходов флотации (Аотха)
5.Извлечение минеральной массы (Емч)
6. Селективность процесса флотации (Т)с)
По формулам:
А< = (Щ-Щ) (2.1)
(т2 -от.)
где гп/ - масса прокаленной лодочки, г;
т.2 - масса лодочки с навеской топлива, г;
тз - масса лодочки с остатком после прокаливания, г.
^-доо-А')
(юо-О
где Аисха. - зольность исходного угля, %.
, (100-41-4-4')
Лотх - д

где Вотх. - выход отходов флотации, %
Е,,=-В~.,7-т~ (2-4)