Способ гравитационного обогащения угля

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК З(5 И В 03 В 5/3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАН ОБРЕТЕНИЯ Дуглас(72) Клей Демпстрер Смит иВернон Келлер-младщий (СШЛ(54) (57) СПОСОБ ГРРВИТАЦИСННОГО ОБОГАЩЕНИЯ УГЛЯ, включакщий отделениеугля от примесей в тяжелой углеводородной галогенсодержащей жидкости,выведение продуктов разделения,о т л и ч а к щ и й с я тем, что,с целью повышения технологическихпоказателей процесса, в качестветяжелой углеводородной галогенсодержащей жидкости в процесс вводят .соединение выбранное из группы, включающей 1,1,2-трихлор,2,2-трифторэтан, 1,1-дихлор,2,2,2-тетрафторэтан, трихлорфторметан.Изобретение относится к отделению угля от посторонних примесей,содержащихся в нем после добычи, сиспользованием тяжелых сред .Рядовой или необогащенный угольсодержит обычно посторонних примесей 20-6% по весу. Даже при условиивысокой стоимости производства,уголь все же подвергается Обогащениюс целью удаления примесей, что обусловлено экономическими соображениями: 10нецелесообразностью транспортировкипустой породы на значительное расстояние, а также ограничениями, которые накладываются на содержание вугле примесей для процесса, в котором он будет использован.Известны различные способы очистки или обогащения угля: воздушноеобогащение, обогащение на отсадочных машинах, пенная флотация, обогащение с помощью циклонов и навибросталях Дейстера 13.Общим недостатком для всехукаэанных способов является то, чтос их помощью можно обрабатывать илиобогащать уголь, размер частиц которого находится в очень узком диапазоне. Это приводит к тому, чтоперед обогащением уголь должен бытьразделен на две или более фракции,что приводит к удорожани)о процесса 30обогащеНия.Недостатком обогащения на отсадочных машинах и на вибросталяхдейстера является малая эффективность 35Гидравлический способ обогащениятребует больших количеств воды,что вызывает трудности, напримерв засушливых районах, или там, гдеокружающие условия выдвигают требования замкнутой циркуляции.Циклоны имеют ограниченное применение из-за высокой стоимостипроцесса и нйзкой производительности.Пенная Флотация является еще одним 45из способов обогащения угля, имеющимограниченное применение иэ за необходимости наличия квалифицированныхкадров, а также ограниченной крупнОсти сырьЯ. Хотя этОт спОсОб явлЯется эффективным, если он правильноосуществляется, тем не менее, онне нашел широкого применения.Известен способ обогащения угляпутем отделения его от примесей55в минеральных суспензиях. Уголь ипримеси подают в тяжелую среду,удельный вес которой лежит междуудельными весами угля и примесей.На основании закона Архимеда угольподнимается на поверхность разделительной жидкости, а примеси иличастицы пустой породы оседают надно, Два слоя материалов - концентрат и хвосты удаляются иэ процесса раздельно 2). 65 При гравитационном обогащенииугля в качестве разделительной жидкости широко применяется движущаяводная суспензия магнетита. Приэтом частицы угля должны быть относительно большого размера - обычноот 10 дюймов до 1/4" (254,06,4 мм ). В противном случае скоростиотделения угля по отношению к возбуждаемым или беспорядочным скоростям в сортировочном устройстве будутнастолько малы, что частицы углябудут переходить в хвосты, а частицыпримесей - в концентрат.Требование в отношении того,чтобы минимальный размер частицыугля был 1/4", приводит к тому, что фво многих случаях в обогащенномугле остается большое количествоколчедана. В некоторых углях большиеколичества колчедана или пирита содержатся в виде частиц размеромменее 0,074 мм. Таким образом, еслиуголь перед гравитационным обогащением будет измельчен до частиц размером 1/4 (5,4 мм ), то в нем будетсодержаться большое количество пиритной среды, Кроме того, если оченьмелкие частицы угля или глины небудут полностью отделены от угля в1/4перед обогащением, то они могутзасорить тяжелую среду. Это приводитк повышению ее вязкости, в результате чего ухудшается эффективностьобогащения и регенерации магнетита.Уголь, получаеьеяй в магнетито-водных сепараторах, должен подвергатьсямеханической или термической сушкеили обоим одновременно. Посколькувода имеет относительно высокуюточку кипения и высокую скрытуютеплоту. испарения, то стоимость сушки угля может быть довольно высокой.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатуявляется способ гравитационногообогащения угля, включающий отделениеугля от примесей в тяжелой углеводородной галогенсодержащей жидкости,выделение продуктов разделения. В качестве тяжелой углеводородной жидкости применяют четыреххлористый углевод, тетрахлоэтан, бромыстыйметилен, бромоформ ГЗ (.Однако используемые жидкостиобладают высокой вязкостью, большимповерхностным натяжением. Обогащение,проводимое в четыреххлористом углероде, бромоформе и этилендибромиде,использующихся при проведении стандартных испытаний на обогатимость,может длиться 2-24 ч,Цель изобретения - повышениетехнологических показателей процессаразделения.Поставленная цель достигаетсятем, что по способу гравитационного обогащения угля, включающему отде1069607 при 20 С, сП Вязкость 0,969 1,844 1,09 1,00 Вода 12,0 ТетрабромэтанБромоформ (СНВР 2,152 4,40 1 н среднем 10,4 Трихлорфторметан ление угля от примесей в тяжелойуглеводородной галогенсодержащейжидкости, выделение продуктов разде"ления, в качестве тяжелой углеводородной галогенсодержащей жидкости впроцесс вводят соединение, выбранное 5из группы, содержащей 1,1,2-трихлор 1,2,2-трифторэтан, 1,1-дихлор 1,2,2,2-тетрафторэтан, трихлорфторметан.Эти соединения имеют низкую точку 10кипения и очень низкую скрытую теплоту испарения. Следовательно, онимогут быть.регенерированы путем выпаривания с минимальными затратамиэнергии. Кроме того, они химическиинертны по отношению к углю и другимматериалам, участвующим в процессеобогащения.Способ осуществляется следующимобразом.Используя один из перечисленныхуглеводородов, готовят тяжелую жидкость требуемой плотности, опускаютв нее рядовой уголь, перемешивают иудаляют всплывшую и осевшую фракции.Всплывшая фракция представляет собой.концентрат.Благодаря использованию способаобеспечивается большой выход концентрата с меньшим содержанием соды,серы и влаги,30удельный вес фторхлоруглеводородного соединения может легко регулироваться.Так, например, номинальный удельный вес трихлорфторметана может 35 Разделительная жидкость Четыреххлористый углеродТетрахлорэтанБромистый метилен(1,6 уд.вес при обследовании ванны) Низкая вызкость является очень важным показателем, так как скорость, при которой частицы движутся через 60 разделительную жидкость, а следовательно, скорость протекания процесса обогащения, обратно пропорциональна вязкости разделительной жидкости, поэтому, когда, вязкость разделитель изменяться в диапазоне 1,55-1,4 из-за незначительных изменений температуры и давления.Более низкие удельные веСа могут быть получены путем смешивания с разбавлением легкими нефтяными погонами, петролейным эфиром.Петрслейный эфир смесь пентана и гексана ) может использоваться в очень небольших количествах, вследствие чего пары разделительной жидкости являются взрывобезопасными и невоспламенякщимися. Вместо нефтяньй погонов могут применяться другие жидкости. Так, например, пентан обладает свойствами, которые делают его подходящим для этих целей: у него низкая точка кипения и низкаятеплота парообразования. Прежде высказывались предложения о возможности использования углево" дородных разбавителей для регулирования удельного веса разделительной жидкости, Однако предлагавшиеся ранее разбавители, например бензин ( т.кип. 80 С) и нефтяные погоны, кипят при очень высокой температуре и не могут быть использованы в данном способе обогащения угля, который требует того, чтобы разбавитель кипел при температуре, максимально близкой к температуре кипения фторхлороуглеродов. Кроме того, предлагаемые разделительные жидкости обладают меньшей вязкостью, чем известные, что видно из табл. 1.Таблица 1 ной жидкости уменьшается, то скорость обогащения увеличивается.Продолжительность процесса обогащения составляет 1-5 мин.Предлагаемые разделительные жидкости имеют меньшее поверхностное натяжение (данные приведены в табл. 2 ).1069607 Т а б л и ц а 2 Поверхностное натяжение, деньесм 27 36 40 41,. 5 18 Поверхностное натяжение является 2 Оважным показателем, так как смачивающая способность является функцией низкого поверхностного натяжения. Если уголь смачивается не полностью разделительной жидкостью, то 25пузырьки воздуха будут прилипатькак к частицам угля, так и частицампустой породы. В результате этогообогащение усложняется и становитсяменее эффективным. ЗОЭта проблема еще больше усугубляется, если размер частиц составляет один миллиметр или меньше,Однако при извлечении угля из суспензии избежать наличия таких 35частиц нельзя,.Предлагаемые разделительные жидкости имеют несколько малое поверхностное натяжение, что свободные поверхности даже очень маленьких частиц, включая микротрещины, смачиваются, по существу, сразу.При этом эффективность обогащенияповышается настолько что часто превышает данные теоретических кривых обогатимости, При осуществлении предла.- 45гаемого способа необогащенный уголь нетребуется разделять по размеру частиц,что необходимо делать в применяемых внастоящее время процессах обогащения.Куски величиной 5-6 дюймов (127,0152,4 мм ) и больше могут легко обрабатываться, так же, как и частицыразмером 325 мещ, хотя для мелкихчастиц время разделения будет несколько дольше,55Разделительные жидкости не воспламеняются, без запаха и нетоксичны. Б процессе разделения уголь нешламуется. Способ может быть применен в тех случаях, когда содержание 6 Оводы в угле является довольно большим. Так, наиболее предпочтительнообогащение суспензии мелкого угля.Такой уголь, капельно высушенныйи поданный в обогатительную уста Разделительная жидкость Четыреххлористый углеродТетрахлорэтанЬромистый метиленВодаБромоформ-325 меш. Магнетит и водаТрихлорфторметан новку, может содержать влаги свыше15,П р и м е р 1. Берут уголь судельным весом 1 р 5 и содержаниемвлаги 6,5 номинальное ). Распределение частиц по размеру в образцеследующее, %;-100 меш. 1В качестве разделительной жидкости используют трихлорфторметан,Б процессе испытаний содержаниезолы в угле уменьшилось с 35,37 до131 ОЬ, т.е, основная часть примесиотделилась от угля. Большое количество золы может быть удапено приуменьшении размера крупных частиц.Оди были достаточно крупными, апоэтому не вся эола освободиласьот самсго угля.П р и м е р 2. уделййый весфторхлоруглеродов используемых вкачестве разделительной жидкости,может легко регулироваться в техслучаях, кстда это выгодно. Так,например, удельные вес может бытьуменьшен с целью выделения из углябольшего количества золы в техслучаях, когда, например, это обусловлено требованиями заказчика.Воэможность быстрого регулирования удельного веса разделительнойжидкости продемонстрирована нацелом ряде лабораторных испытаний,в процессе которых петролейный эфирсмешивается с трихлорфторметаном вколичествах, обеспечиванщих снижениеудельного веса смеси до 1,47 и 1,43.Эти смеси трихлорфторметана используют в качестве разделительной жидкости как самостоятельно, так и сдобавлением ПАВ Расе Реги).Заказ 11498/59 Тирам,535 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ф"35, Раушская наб., д. 4/5 Ффилиал ППП "Патент", г. ужгород, ул, Проектная, 4 Полученные дайные показывают, что процентное содержание золы увеличивается, если удельный вес разделительной жидкости уменьшается, увеличивается выделение серы без снижения выхода угля. 5Пр и м е р 3. В условиях примера 1 проводят обогащение угля с использованием 1,1-дихлор,2,2,2-тетраФторэтана в качестве тяжелой углеводородной жидкости. 10 Содержание золы в угле снижается до 13, выход составляет 56,6.П р н м е р 4. В качестве тяжелой углеводородной жидкости используют 1,1,2-трихлор,2,2-трифторэтан. Содержание золы в угле снижается с 17-20 до 10.Таким образом, основное преимущество изобретения состоит в повышении технологических показателей гравитационного обогащения угля.