Технология флотации графитовых руд, каменного и бурого угля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Московский государственный горный университет»

Кафедра «Обогащение полезных ископаемых»

Реферат

Технология флотации графитовых руд, каменного и бурого угля

Выполнил:

ст. гр. ОПИ-09

Адаков Ж.Е.

Проверил:

проф. Бочаров В.А.

Москва 2013 г.

Методы и схемы обогащения графитовых руд

Возможность применения тех или иных методов обогащения при переработке графитовых руд определяется структурой графита, характером вмещающих пород и вредных примесей, назначением продукта.

Для некоторых достаточно богатых руд применение ручной сортировки дает возможность получить продукт необходимого качества. Ручная и радиометрическая сортировки являются основными методами обогащения скрытокристаллических руд, для которых другие способы обогащения малоэффективны. Наряду с ручной сортировкой при обогащении скрытокристаллических руд применяется избирательное измельчение, основанное на различной измельчаемости графита и пустой породы.

Применение флотации дает возможность обогащать весьма бедные графитовые руды с содержанием 3--5 % графита.

Флотируемость графита зависит от крупности его кристаллов, характера примесей и степени окисления поверхности. Флотацию его проводят обычно с керосином и пенообразователем (сосновым маслом, Т-80 и др.) в щелочной (pH 8--10) или кислой (pH 4--5) среде, создаваемой содой, известью или серной кислотой. Для депрессии минералов пород, особенно карбонатных, применяют жидкое стекло; для депрессии флотации слюды (при наличии ее в руде) -- фтористый натрий. Чешуйчатая форма графита, относительно небольшая его плотность и естественная гидрофобность позволяют флотировать крупные частицы.

Легче всего обогащаются чешуйчатые руды, гораздо труднее -- плотно- и скрытокристаллические. Более медленная флотация зерен скрытокристаллического графита, помимо большей гидрофильности их поверхности (по сравнению с крупными чешуйками), часто бывает обусловлена также присутствием в скрытокристаллических рудах органических веществ, оказывающих депрессирующее действие на флотацию графита.

К схемам флотационного обогащения графитовых руд предъявляют три основных требования: минимальные расходы на измельчение, максимальный выход крупночешуйчатого графитового концентрата и низкая зольность концентратов. С целью сокращения расходов на измельчение основную массу отвальных хвостов выделяют уже в операциях основной («рудной») флотации после грубого измельчения (до 45--55 % класса -0,074 мм), поскольку для графитовых руд характерна агрегатная вкрапленность. До конечной крупности измельчается только концентрат. Чтобы увеличить выход более дорогого и дефицитного крупнозернистого графитового концентрата (+0,2 мм), используют многостадиальные схемы с удалением породы по мере ее высвобождения из сростков с графитом. Для снижения содержания золы в концентратах их много раз подвергают перечистке, основанной на хорошей флотируемости графитовых частиц. Обычно черновой концентрат перечищают шесть-восемь раз и доизмельчают два-четыре раза (рис. 1).

Рис. 1. Технологическая схема обогащения графитовых руд на фабрике Завальевского комбината

Готовый концентрат, содержащий 93--95 % углерода с его извлечением более 90 %, сушат и классифицируют на отдельные сорта по крупности. Отходы флотации используют обычно как низкосортный литейный графит.

Избирательное измельчение чаще всего применяется для обогащения скрытокристаллических руд. Оно основано на более трудной измельчаемости графита по сравнению с большинством сопутствующих ему минералов. Последующая классификация измельченной руды при помощи барабанных грохотов или воздушных сепараторов позволяет получить несколько фракций, отличающихся содержанием графита. Для избирательного измельчения применяют молотковые дробилки, дисковые и центробежные мельницы.

Избирательное измельчение дает низкие показатели обогащения и поэтому используется только для небольшого попутного повышения содержания графита при измельчении богатых руд.

Для обогащения графитовых руд могут быть применены также химические и термические методы.

При химическом обогащении используется химическая инертность графита при невысоких температурах. Руду подвергают кислотной обработке, при которой пустая порода растворяется. Для растворения углекислых минералов применяют слабые растворы серной и соляной кислот. Пирит и магнетит удаляют крепкими растворами тех же кислот с добавкой хромпика или азотной кислоты. Дороговизна и малая эффективность химического обогащения, а также вредные условия труда ограничивают применение этого метода только для повышения качества концентратов (рафинирования), полученных обычными методами обогащения.

Термическое обогащение заключается в нагревании измельченного графита до 2200--2500 °С в электрической печи. При этом золообразующие примеси испаряются, а графит перекристаллизовывается, в результате чего укрупняются кристаллы, тем самым улучшается качество графита. Этот метод применяется для получения графита весьма высокой чистоты с содержанием золы 1--6,1 % (термическое рафинирование). К рудам и концентратам термическое обогащение применяется редко. Чаще этот процесс служит для получения искусственного графита из угля.

Помимо естественного графита, обогащают также доменный графит. Доменный графит выкристаллизовывается в виде чешуек из расплавленного литейного чугуна по мере его остывания во время разлива. Он всплывает на поверхность чугуна в ковше в виде пленки, куда проникают также капли металла. После разлива чугуна графитсодержащий скрап, состоящий из графита, застывших капель металла и шлака, поступает на дробление, грохочение, воздушную и гидравлическую классификацию, магнитную сепарацию, в результате которых получают грубый графитовый концентрат, который затем доводят с применением флотации. Доменный графит по своему качеству не уступает натуральному и находит применение в различных отраслях промышленности.

Флотационное обогащение каменных углей

Флотация является, пожалуй, единственным эффективным способом обогащения мелких классов (шламов и пылей) каменных углей. Широкое развитие флотации углей вызвано рядом причин: повышением объемов добычи и обогащения углей с высоким содержанием мелких классов; увеличением доли углей с высокой зольностью, требующих с целью глубокого их обогащения додрабливания продуктов гравитационного обогащения, что дополнительно увеличивает количество мелких классов. Очень часто содержание классов крупностью --1 мм в общей массе перерабатываемых углей составляет 30-50 %.

Флотационные свойства углей определяются минеральным составом, текстурно-структурными признаками, степенью окисленности поверхности зерен, составом породных минералов и характером их вкрапленности в угольном массиве. По петрографической классификации угли делятся на сверхблестящие, блестящие, матовые и матовые сажистые. Блестящие угли обладают высокой флотационной способностью, содержат мало примесных минеральных компонентов, матовые угли содержат значительно больше тонкодисперсных включений породных минералов и в большей степени переходят во флотационный концентрат, повышая в нем содержание серы и зольность.

Природная гидрофобность углей зависит от их метаморфизма: максимальной гидрофобностью обладают угли со средней степенью метаморфизма, т. е. с незавершенными процессами обуглероживания (карбонизации) органического вещества и упорядочения его кристаллической структуры. К таким углям относят коксовые и паровично-жирные угли, но и другие типы углей имеют значительную природную гидрофобность (табл. 1).

Окисленность поверхности частиц угля приводит к их гидрофобизации. Угли обладают высокой пористостью. Для 1 г угля общая поверхность пор составляет 150--170 м2 , для рудных минералов она не превышает 10 м2, а удельная поверхность тонких частиц углей может быть значительно больше. Высокая пористость обусловливает высокую адсорбционную способность углей. Минеральные примеси изменяют флотационные свойства углей (табл. 2). Кроме этого, имеются также тонкодисперсные примеси органического растительного материала, их количество составляет 1--2 %. В свою очередь минеральные примеси пронизаны углистым веществом -- углистым сланцем, состоящим из глинистых частиц, пропитанных гумусным компонентом, повышающих активность минералов породы.

Практикой флотации установлено, что сочетание реагентов двух типов: поверхностно-активных с гетерополярным строением молекул и аполярных веществ повышает активность флотации углей.

В качестве реагентов-собирателей при флотации углей применяют аполярные вещества: продукты перегонки нефти (керосин, соляровое масло и др.). Чаще применяют керосины: осветительный, отсульфированный и тракторный. Осветительный керосин обладает собирательными и вспенивающими свойствами. В качестве вспенивателей применяют высшие спирты (кубовые остатки, пенореагент), тяжелые масла, тяжелые пиридиновые основания, продукты переработки нефти и др. Часть этих реагентов обладает собирательными свойствами. В практике обогащения углей нашли применение вспениватели Т-66 и Т-80, представляющие смесь диоксановых и пирановых спиртов гетероциклического строения.

На показатели флотации угля кроме степени метаморфизма угля, гранулометрического состава, степени окисленности влияют условия флотации -- плотность пульпы, ионный состав, применяемые флото-реагенты и их концентрация, продолжительность флотации, конструкция флотомашин, схема флотации и другие факторы. Флотационная активность угля с ярко выраженной неоднородной поверхностью снижается при увеличении степени окисленности поверхности; при полностью окисленной поверхности угли практически не флотируются; при наличии в питании флотации класса более 0,5 мм и глинистых частиц, а также «стареющих» шламов показатели флотации значительно ухудшаются.

Таблица 1

Таблица 2

Обогащение бурых углей

На бурые угли приходится более 30 % запасов всех углей РФ. Бурые угли Подмосковья, Канско-Ачинского и Ленского бассейнов, Челябинской области, Якутии, Сахалина и другие составляют основную часть этих запасов. Бурые угли эксплуатируемых месторождений Подмосковья, Урала, Сибири, Забайкалья, Дальнего Востока, Сахалина имеют высокую влажность -- до 45 %, широкий диапазон зольности -- 5-40 %, содержание серы 0,2-8,0 %, теплоту сгорания топлива 7000--18 000 кДж/кг.

Схемы обогащения бурых углей разнообразны. Бурые угли Подмосковья, имеющие зольность до 50 % и содержание серы до 6 %, после предварительного обогащения используют для сжигания на электростанциях. При механическом обогащении зольность уменьшается на 10--15 %, а содержание серы снижается в ~2 раза. Схема обогащения представлена на рис. 2. Основой обогащения является тяжело-средная сепарация в две стадии крупного класса с выделением угольного концентрата с зольностью 23--35 %, глинистой породы и углистого колчедана с содержанием 39 % S. На ряде фабрик применяют пневматическое обогащение.

Для обессеривания бурых углей применяют магнитную сепарацию после предварительной термической обработки при 550--600 °С с переводом пирита в ферромагнитный пирротин, извлекаемый магнитной сепарацией. Бурые угли Канско-Ачинского бассейна с малой зольностью (9--11 %) и низким содержанием серы (0,5 %) являются энергетическим топливом, но имеет высокую влажность и самовозгорание, что требует специальных мер при их транспортировке и хранении.

Рис. 2. Технологическая схема комплексного обогащения бурых углей Подмосковного бассейна

Подготовка этих углей перед сжиганием их на ТЭС предусматривает предварительное получение термоугля или полукокса. Малозольные и с низким содержанием серы сорта углей используют для получения синтетических, жидких и газообразных облагороженных топлив с последующим сжиганием на ТЭС. При глубокой химической переработке углей получают жидкие синтетические топлива и химические продукты. При пиролизе углей (энерготехнологическая и химическая переработка) с последующим магнитным и гравитационным обогащением получают полукокс (высококалорийное сырье для термических силовых станций), магнитную фракцию (серосодержащее сырье для химико-металлургической переработки), газ и смолу.

Брикетирование бурых углей осуществляют по схеме без связующих добавок: сушка в трубчатых барабанных сушилках, охлаждение, брикетирование по классу 0-4 мм на штемпельном прессе, охлаждение. Для углей Канско-Ачинского бассейна эффективным является обезвоживание методом автоклавной обработки в среде насыщенного пара с последующим брикетированием со связующими добавками, но этот метод энергозатратный, хотя и позволяет получать высококалорийное, механически прочное и влагоустойчивое топливо.

обогащение графитовый руда флотационный

Размещено на Allbest.ru