способ селективной флотации частиц угля

Формула изобретения

1. Способ селективной флотации частиц бурого угля, суббитуминозного угля или окисленного битуминозного угля, содержащихся в шламе из угля и пустой породы, в присутствии поверхностно-активного вещества и масла, отличающийся тем, что диспергируют некоторое количество поверхностно-активного вещества по объему шлама, обрабатывают шлам посредством смешивания или перемешивания таким образом, чтобы поверхность частиц угля селективно покрывалось поверхностно-активным веществом с получением активированных частиц угля, диспергируют некоторое количество масла по объему шлама, при этом масло выбирают из группы, включающей тяжелое масло, бункерное углеродное масло и их смеси, проводят вторую обработку шлама путем смешивания или перемешивания таким образом, чтобы поверхности активированных частиц угля селективно покрывались маслом с получением промасленных частиц угля и осуществляют флотацию промасленных частиц на поверхность шлама для отделения от шлама и пустой породы, при этом в качестве поверхностно-активного вещества используют вещество, селективно прилипающее к углю и не прилипающее к пустой породе и способствующее нанесению масляного покрытия на поверхность угля.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что масло смешивают с легким маслом, отличным от бункерного углеродного масла с получением смешанного масла перед диспергированием по всему шламу, обработанному в первый раз, для увеличения диспергируемости.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что легкое масло, которое смешивают с маслом, выбирают из группы, включающей отработанное моторное масло, дизельное масло и их смеси.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно поддерживают величину рН шлама в течение всего процесса в интервале приблизительно от 6 до 9.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что масло смешивают с легким маслом, отличным от бункерного углеродного масла с получением смешанного масла перед диспергированием по объему шлама, прошедшего первую обработку, для повышения диспергируемости.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что легкое масло, которое смешивают с маслом, выбирают из группы, включающей отработанное моторное масло, дизельное масло, керосин и их смеси.

7. Способ по любому из пп.2, 3, 5 или 6, отличающийся тем, что смешанное масло в количестве менее чем около 2% на сухой вес угля диспергируют по объему шлама.

8. Способ по пп.1 5 или 6, отличающийся тем, что флотацию осуществляют с использованием вспенивающего вещества, которое диспергируется по объему шлама для увеличения флотации промасленных частиц угля на поверхность шлама.

9. Способ по пп.1 5 или 6, отличающийся тем, что поверхностно-активное вещество выбирают из группы, включающей полидиметилсилоксан, олеиновую кислоту, лигнинсульфонаты, эвкалиптовое масло, жирные кислоты, имеющие цепочку длиной 15 атомов углерода, Shurcoal 168 (торговая марка) и растительное масло.

10. Способ по пп.1 5 или 6, отличающийся тем, что поверхностно-активное вещество выбирают из группы, включающей эфиры жирных кислот, продукты конденсации эфиров жирных кислот, продукты конденсации жирных кислот, гидроксилированные эфироамины, бис(алкиловые) эфиры солей сульфоянтарной кислоты, жирные сульфосукцинаты, гидрокси-, или хлор-, или сульфидные производные метилового или этилового эфира капроновой кислоты, соли нафтоидных кислот, соли технических крезолов, соли смоляных кислот, алифатические эфиры алифатических карбоновых кислот, содержащих по меньшей мере 10 атомов углерода, окисленные производные жирных кислот и жирные кислоты, имеющие цепочку длиной более 14 атомов углерода.

11. Способ по п. 9, отличающийся тем, что на каждую тонну сухого угля используют менее 0,25 кг полидиметилсилоксана, лигнинсульфонатов, эвкалиптового масла, жирных кислот, имеющих цепочку длиной менее 15 атомов углерода, Shurcoal 168 (торговая марка) или растительного масла.

12. Способ по п.9, отличающийся тем, что на каждую тонну сухого угля используют менее приблизительно 3 кг олеиновой кислоты.

13. Способ по п.5, отличающийся тем, что на каждую тонну сухого угля используют менее приблизительно 0,25 кг поверхностно-активного вещества.

14. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что по объему шлама диспергируют масло в количестве менее приблизительно 2 мас. из расчета на сухой уголь.

15. Способ по пп.1 5 или 6, отличающийся тем, что повышают диспергируемость поверхностно-активного вещества до диспергирования его по объему шлама.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что диспергируемость поверхностно-активного вещества повышают путем разбавления, нагревания или при перемешивании.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что поверхностно-активное вещество разбавляют за счет добавления легкого масла.

18. Способ по пп.1 5 или 6, отличающийся тем, что дополнительно повышают диспергируемость масла до диспергирования его по объему шлама.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что диспергируемость масла повышают путем нагревания, перемешивания или эмульгирования.

20. Способ по пп.1 5 или 6, отличающийся тем, что частицы угля имеют размер менее 28 меш.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к способу селективной флотации частиц угля, находящихся в шламе из угля и пустой породы, для отделения частиц угля от пустой породы и шлама.

Отделение частиц угля, находящихся в угольном шламе, с использованием флотационного процесса с образованием большого количества пены хорошо известно. Флотационный процесс с образованием пены включает введение воздуха в угольный шлам. Гидрофобные частицы угля контактируют с мельчайшими пузырьками воздуха, так что эти мельчайшие пузырьки прилипают к гидрофобным частицам угля. Поверхностное натяжение пузырька воздуха таково, что маленькие частицы, обычно частицы размером 28 меш х 0, легко притягиваются. Частицы, несущие пузырьки воздуха, затем поднимаются вверх, образуя на поверхности шлама пену. Пена, содержащая гидрофобные частицы угля, снимается с поверхности суспензии и собирается, при этом отсортировываются любые гидрофильные частицы примесей, которые не прилипают к воздушным пузырькам и которые остаются суспендированными в шламе. Такие процессы описаны в учебниках Введение в теорию флотации [1]

В качестве способа разделения и очистки флотация мельчайших частичек угля становится особенно важной тогда, когда имеет место снижение как размеров частиц, так и качества угля, который извлекается из горных разработок. Преимущество способа состоит в способности удалять мелкие частицы угля из угольных промывных вод или из остатков после обогащения, которые обычно теряются при использовании других технологий извлечения угля.

Для улучшения степени извлечения угля и селективности процесса флотации, а также для увеличения флотации мелких частиц угля, разработаны различные типы реагентов, которые добавляют к шламу. Обычно в процессе флотации угля используются два типа реагентов вспенивающие вещества и коллекторы.

Функция вспенивающего вещества состоит в том, чтобы способствовать образованию более устойчивой пены, которая обладает более высокой способностью переносить частицы угля на поверхность шлама до момента удаления пены. Стабильность пены улучшается благодаря тому, что вспенивающее вещество увеличивает прилипание пузырьков воздуха к частицам угля. Наиболее высококачественные угли обладают естественной способностью к флотации благодаря гидрофобной природе их поверхностей, которая обеспечивает их прилипание к пузырькам воздуха. Поэтому флотация углей высокого качества в общем случае может быть осуществлена с использованием только обычных вспенивающих веществ. Однако, окисленные битуминозные угли и угли низкого качества обладают более гидрофильной природой, поэтому их трудно или невозможно подвергать флотации из-за того, что частицы обладают меньшей способностью прилипать к пузырькам воздуха. Были сделаны попытки разработать вспенивающие вещества, более пригодные для этих типов углей. Например, патент [2] относится к улучшенным спиртовым вспенивающим веществам, а патент [3] относится к промоторам пены, которые добавляют к шламу одновременно со вспенивающим веществом, чтобы обеспечить увеличение образования пены на поверхности шлама.

Коллекторы используют вместе с вспенивающими веществами для того, чтобы вовлечь во флотацию угли, которые обладают менее гидрофобной природой и поэтому хуже подвергаются флотации. Основная цель добавления коллектора состоит в приведении поверхностей частиц угля в более гидрофобное состояние, такое, чтобы частицы угля лучше взаимодействовали и прилипали к покрытым пеной поднимающимся пузырькам воздуха. Коллектор обычно является селективным, он селективно прилипает и смачивает предпочтительно поверхности частиц угля, а не частиц примесей и других веществ, находящихся в шламе. Коллекторы обычно представляют собой углеводородное масло. Наиболее широко используются дизельное топливо, мазут и керосин. Сделаны попытки улучшить эффективность коллекторов. Примеры патентов, относящихся к улучшению коллектора, включают патенты [4 6]

Если уголь имеет более низкое качество или более окислен, то он становится более гидрофильным и, несмотря на применение вспенивающих веществ и коллекторов, его труднее подвергать флотации. В результате для флотации частиц угля более низкого качества или окисленного угля требуется относительно большое количество вспенивающих веществ и коллекторов, и процесс флотации не является оптимальным.

Для улучшения флотации частиц угля более гидрофильной природы разработаны другие типы реагентов, которые обычно используют вместе с коллекторами и вспенивающими веществами. Патенты [7 9] описывают добавление к шламу вместе со вспенивающим агентом и коллектором реагента, называемого "промотор". Промотор представляет собой неионный, гидрофобный, неэмульгирующийся алифатический сложный эфир карбоновой кислоты, содержащей, по меньшей мере, 10 атомов углерода, в которой отсутствуют атомы азота и серы, или саму карбоновую кислоту. Сразу после добавления всех реагентов перед проведением флотации шлам доводится до кондиции энергичным перемешиванием или взбалтыванием.

В соответствии с другими способами, коллектор и вспенивающее вещество смешивают с другими реагентами с образованием продукта, который затем добавляют и диспергируют в шламе путем перемешивания. Примеры таких способов описаны в патентах [10 16]

Разработанные способы являются недостаточно селективными и неэкономичными, поэтому не используются широко. В связи с этим промышленности необходим способ флотации содержащихся в угольном шламе частиц окисленного битуминозного и низкокачественного угля.

Настоящее изобретение относится к способу селективной флотации частиц угля, содержащихся в шламе из угля и пустой породы, где уголь является низкокачественным бурым или суббитуминозным углем или окисленным битуминозным углем, которые трудно или невозможно флотировать с использованием традиционных способов. Способ включает селективное покрытие поверхностей частиц угля поверхностно-активным веществом для придания им более олеофильных свойств, а затем, на другой стадии, покрытие активированных частиц угля маслом для облегчения флотации угля.

Более конкретно, настоящее изобретение представляет собой способ селективной флотации содержащихся в шламе из угля и пустой породы частиц бурого угля, суббитуминозного угля или окисленного битуминозного угля, который состоит из нескольких стадий: диспергирование некоторого количества поверхностно-активного вещества; первое кондиционирование шлама, состоящее в том, что поверхность частиц угля селективно покрывается поверхностно-активным веществом с образованием активированных частиц угля; диспергирование некоторого количества масла по всему объему шлама; второе кондиционирование шлама, состоящее в том, что поверхности активированных частиц угля покрываются маслом с образованием промасленных частиц угля; и флотация промасленных частиц угля на поверхность шлама для отделения от шлама и пустой породы, в котором поверхностно-активное вещество представляет собой вещество, которое будет селективно прилипать к углю, но не будет прилипать к пустой породе, что делает уголь способным покрываться маслом.

Способ может дополнительно включать стадию поддержания pH шлама в интервале приблизительно от 6 до 9 в течение всего процесса. Для увеличения флотации на поверхность шлама покрытых маслом частиц стадия флотации может быть проведена с использованием вспенивающего вещества, которое диспергировано по всему объему шлама.

Поверхностно-активное вещество (ПАВ) может быть выбрано из группы, состоящей из следующих веществ: полидиметилсилоксан, олеиновая кислота, лигнинсульфонаты, эвкалиптовое масло и жирные кислоты с цепочкой атомов углерода длинной менее 15, Shurcoal 198 (торговая марка) и растительные масла, или из группы, включающей сложные эфиры жирных кислот, продукты конденсации сложных эфиров жирных кислот, продукты конденсации жирных кислот, гидроксилированный эфироамин, бис(алкиловый) эфир соли сульфоянтарной кислоты, жирные сульфосукцинаты, гидрокси-, хлор- или сульфидные производные метилового или этилового эфира капроновой кислоты, соли нафтеновых кислот, соли технических крезолов, соли смоляных кислот, алифатические эфиры алифатической карбоновой кислоты с длинной углеродной цепочки, по меньшей мере, из 10 атомов, окисленные производные жирных кислот и жирные кислоты с длинной углеродной цепочки более 14 атомов. На каждую тонну сухого угля может быть использовано менее, чем приблизительно 0,25 кг поверхностно-активного вещества, кроме случая использования олеиновой кислоты, в случае которой может быть использовано менее приблизительно 3,0 кг ПАВ на каждую тонну сухого угля. Масло может быть тяжелым или легким маслом и выбирается из группы, включающей отработанное двигательное масло, дизельное масло, керосин и бункерное углеводородное масло. Масло может состоять из смеси, выключающей некоторое количество тяжелого масла. По всему объему шлама масло может быть распределено в количестве менее 2% от массы сухого угля. До проведения диспергирования по объему шлама, диспергируемость поверхностно-активного вещества может быть повышена. Повышение диспергируемости поверхностно-активного вещества может быть достигнуто путем разбавления а также при нагревании или перемешивании. Разбавителем может служить легкое масло. Диспергируеморсть масла может быть увеличена перед диспергированием по всему объему угля. Диспергируемость масла может быть увеличена нагреванием, перемешиванием или эмульгированием. Частицы угля могут иметь размер менее 28 меш х 0.

Конкретные воплощения изобретения будут описаны ниже.

Настоящее изобретение включает способ избирательной флотации частиц угля, содержащихся в шламе из угля и пустой породы, где уголь представляет собой тип угля, который трудно или невозможно флотировать с использованием обычных способов. Несмотря на то, что уголь как природно встречающееся вещество может проявлять широкий спектр свойств даже среди представителей одного широкого класса, определено, что уголь низкого качества и более окисленный уголь труднее флотировать с использованием обычных способов. В результате способ настоящего изобретения наиболее выгодно использовать в случае бурого угля низкого качества, суббитуминозного и окисленного бутиминозного углей, которые обладают низкой способностью к флотации. Такие угли также обладают низким индексом свободного набухания ("ИСН"). ИСН представляет собой характеристику коксуемости или способности к слипанию при нагревании. Типичные бутуминозные угли, ИСН которых более 3, обычно легко флотируются, в то время как угли с ИСН менее 3 имеют тенденцию хуже подвергаться флотации. Следовательно, способ настоящего изобретения может с особым преимуществом использоваться с углями, ИСН которых меньше 3.

Как показано выше, способ настоящего изобретения относится к избирательной флотации частиц угля для отделения их и от шлама, и от пустой породы, содержащейся в шламе. Пустая порода представляет собой нежелательную или неэкономичную для целей настоящего патента составную часть шлама и может включать в себя низкокачественные (высокозольные) углеродистые материалы, такие как сланцевая глина, глина и другие неуглеродистые примеси. Определение тех компонентов, которые будут составлять уголь, и которые будут составлять пустую породу зависит от желаемой избирательности способа, которую можно регулировать выбором поверхностно-активного вещества.

Кроме того, предпочтительно, чтобы размер частиц угля, подвергаемых флотации, не превышал 28 меш х 0. Частицы большего размера при проведении флотации труднее поднимаются пузырьками воздуха, а их размер также достаточно велик, чтобы их можно было отделить другими способами, включая обычные способы отделения.

Чтобы получить шлам, частицы угля и пустой породы должны быть смешаны с достаточным количеством жидкости. В качестве жидкости предпочтительно использовать воду, получая таким образом водный шлам, содержащий частицы угля и пустой породы. Может быть использована чистая вода, сточные воды, или вода, рециркулируемая с ранее проведенных процессов. Шлам может содержать до 35 мас. твердых веществ, однако, более характерным является содержание от 2,5 до 1 мас. твердых веществ.

Способ включает следующие стадии: диспергирование поверхностно-активного вещества по всему объему шлама; первое кондиционирование шлама с образованием активированных частиц угля; диспергирование масла по всему объему шлама; второе кондиционирование шлама с образованием промасленных частиц угля; и флотацию промасленных частиц угля.

Первая стадия способа представляет собой диспергирование некоторого количества поверхностно-активного вещества по всему объему шлама для избирательного прилипания к частицам угля. Вторая стадия способа представляет собой первое кондиционирование, приводящее к тому, что частицы угля плотно покрываются поверхностно-активным веществом с образованием активированных частиц угля.

Используемые в способе угли обычно являются гидрофильными. Поэтому они с трудом подвергаются флотации при использовании обычных способов. Однако, вследствии того, что угли также обычно являются олеофобными, для придания им гидрофобных свойств не может быть просто добавлено масло, так как частицы угля будут отталкивать его. Таким образом, поверхностно-активное вещество необходимо для активирования поверхности угля, к которой масло будет лучше прилипать. Для получения желаемого эффекта наиболее экономичным способом поверхностно-активное вещество и масло должны быть диспергированы и кондиционированы в шламе по отдельности, так как в противном случае масло будет сорбировать или абсорбировать поверхностно-активное вещество.

Поверхностно-активное вещество выбирают так, чтобы обеспечить селективное прилипание к частицам угля в шламе, но не к пустой породе, содержащейся в шламе, а также его выбирают таким образом, чтобы оно притягивало масло, добавляемое в соответствии с данным способом позднее. Таким образом, поверхностно-активное вещество для целей настоящего описания и в предлагаемой формуле изобретения определяется как любое вещество, которое будет селективно прилипать к углю в шламе и не будет прилипать к пустой породе, и которое будет обеспечивать нанесение на частицы угля масла, которое добавляется позднее. Так как каждый тип угля отличается от другого и обладает различными химическими поверхностными свойствами, не существует одного поверхностно-активного вещества, которое будет удовлетворительно работать с каждым типом угля. Поэтому для определения наилучшего поверхностно-активного вещества для каждого конкретного типа угля необходимо проведение эксперимента. Установлено что предпочтительными поверхностно-активными веществами являются полидиметилсилоксан, олеиновая кислота, лигнинсульфонаты, эвкалиптовое масло и жирные кислоты с цепочкой из менее, чем 15 атомов углерода, Shurcoal 168 (торговая марка) и растительные масла. Однако, поверхностно-активное вещество может также быть из группы следующих веществ: сложные эфиры жирных кислот, продукты конденсации сложных эфиров жирных кислот, продукты конденсации жирных кислот, гидроксилированный эфироамин, бис(алкиловый) эфир соли сульфоянтарной кислоты, жирные сульфосукцинаты, гидрокси-, хлор- или сульфидные производные метилового или этилового эфира капроновой кислоты, соли нафтеновых кислот, соли технических крезолов, соли смоляных кислот, алифатические эфиры алифатической карбоновой кислоты с длиной углеродной цепочки, по меньшей мере, из 10 атомов, окисленные производные жирных кислот и жирные кислоты с длиной углеродной цепочки более 14 атомов.

Полагают, что поверхностно-активное вещество изменяет поверхностные химические свойства частиц угля так, что эти частицы становятся более олеофильными. В настоящем изобретении используемое количество поверхностно-активного вещества должно быть идеальным количеством, достаточным только для обеспечения покрытия тонким слоем поверхностно-активного вещества практически всей поверхности частиц угля. Также могут быть использованы и более толстые слои ПАВ, однако, это приводит к потреблению большего количества ПАВ и делает способ менее экономичным. Установлено, что для поверхностно-активных веществ, кроме олеиновой кислоты, минимальное необходимое количество составляет только от 0,75 до 0,125 кг ПАВ на тонну сухого угля, и предпочтительно используется менее приблизительно 0,25 кг ПАВ на тонну сухого угля. При использовании в качестве ПАВ олеиновой кислоты минимальное необходимое количество составляет до 3 кг на тонну сухого угля. В любом случае количество ПАВ, которое необходимо добавлять к шламу для основательного покрытия частиц угля, обычно меньше количества, требуемого при реализации других способов, при которых все реагенты добавляются к шламу на одной стадии. Существенным является то, что ПАВ хорошо диспергируется по объему шлама. Это может быть достигнуто с помощью известных в данных области методик диспергирования, например, с использованием механических смесителей и мешалок, в линейных смесителях, эдукторах жидкость/жидкость, при продувках пара через эдукторы жидкость/жидкость, или с использованием других обычных способов.

После диспергирования ПАВ по объему суспензии проводят вторую стадию способа первое кондиционирование шлама. Суспензия может быть кондиционирована с использованием механических смесителей или мешалок, в линейных смесителях, в эдукторах жидкость/жидкость, при пропускании пара через эдуктор жидкость/жидкость, или с помощью любого способа перемешивания.

Шлам кондиционируют таким образом, чтобы поверхности частиц угля селективно и полностью покрывались поверхностно-активным веществом. Существенным является то, что ПАВ хорошо диспергируется по объему шлама для того, чтобы обеспечить максимальное влияние ПАВ на уголь и уменьшить до минимального необходимого количества ПАВ. Как указывалось, для активирования частиц угля и получения активированных частиц необходимо получить только тонкий слой или тонкое покрытие поверхностно-активного вещества. Активированные частицы угля представляют собой частицы угля, имеющие покрытие из ПАВ. Поверхностно-активные вещества сами по себе не являются необходимыми для улучшения флотации частиц угля, так как они не могут легко прилипать к вспенивающему агенту, когда используется такой вспенивающий агент. Активированные частицы угля однако обычно являются олеофильными и, следовательно, прилипают к маслу, добавленному на следующей стадии.

Так как масло обычно прилипает к пузырькам воздуха и вспенивающему агенту и также имеет тенденцию прилипать к активированным частицам угля, третья стадия способа заключается в диспергировании некоторого количества масла по всему объему шлама для селективного прилипания к активированным частицам угля. После диспергирования масла по объему шлама проводят четвертую стадию способа второе кондиционирование шлама, при котором поверхности активированных частиц угля полностью покрываются маслом с образованием промасленных частиц угля.

Масло, которое используется на третьей стадии, может быть тяжелым маслом или легким маслом, таким как отработанное масло, дизельное масло, керосин или бункерное углеводородное масло. Тяжелое масло, как считают, представляет собой масло, имеющее плотность в градусах Американского нефтяного института (API) менее 15. Однако предпочтительно масло представляет собой или полностью тяжелое масло или является смесью тяжелого масла и легкого масла, например, смесью с соотношением 50/50 тяжелого масла и отработанного моторного масла. Использование некоторого количества тяжелого масла является предпочтительным, так как тяжелое масло содержит большое количество асфальтенов и ароматических соединений, которые, как полагают, повышают селективность присоединения масла к активированным частицам угля.

Количество масла, которое диспергируется по объему шлама, должно составлять идеальное количество, достаточное для обеспечения нанесения только тонкого слоя покрытия масла практически на всю поверхность активированных частиц угля. Могут использоваться и более тонкие слои, но это приводит к расходу большего количества масла и, следовательно, делает рассматриваемый способ менее экономичным. Количество масла, которое может быть добавлено, может составлять до 6 мас. или более из расчета на активизированные частицы угля, но предпочтительно использовать менее 2 мас. из расчета на сухой уголь. Обычно количество масла, которое необходимо добавить для полного покрытия активированных частиц угля, меньше количества масла, которое используется в других способах, по которым все реагенты добавляются на одной стадии. Существенным является то, что масло хорошо диспергируется по объему суспензии. Это может быть достигнуто с помощью методик диспергирования, известных в данной области техники, например, с использованием механических смесителей или мешалок, в линейных смесителях, в эдукторах жидкость/жидкость, при пропускании пара через эдуктор жидкость/жидкость, или с помощью другого обычного способа.

После диспергирования масла по объему шлама осуществляют четвертую стадию способа второе кондиционирование шлама. Второе кондиционирование шлама может быть реализовано тем же способом и с использованием аппаратуры, которая используется при первом кондиционировании шлама. Шлам должен быть кондиционирован второй раз для того, чтобы полностью покрыть всю поверхность частиц активированного угля маслом и получить промасленные частицы угля. Промасленные частицы угля представляют собой активированные частицы угля, имеющие масляное покрытие. Как указывалось, необходим только тонкий слой масляного покрытия. Существенным является то, что масло хорошо диспергируется по объему шлама для того, чтобы максимально повысить воздействие масла на активированные частицы угля и уменьшить до минимума количество необходимого масла. Промасленные частицы угля легче подвергаются флотации и имеют тенденцию более эффективно прилипать к вспенивающим веществам, когда такие вспенивающие вещества используются.

Существенным является то, что по ряду причин первые четыре стадии способа осуществляются отдельно, как раздельные последовательные стадии. Когда поверхностно-активное вещество и масло добавляются к шламу одновременно, обычно требуется большее количество каждого из этих веществ. Различные реагенты могут реагировать друг с другом, что снижает эффективность каждого реагента. Кроме того, для достижения максимальной эффективности на частицы угля в определенном порядке должны быть нанесены отдельные слои или покрытия, что позволяет получить поверхностные химические свойства. Если эти слои не наносятся на частицы угля раздельно, то каждый реагент не может реализовать свою функцию с максимальной эффективностью. Например, если частицы угле не покрыты необходимым образом поверхностно-активным веществом до добавления масла или вспенивающего вещества, то ПАВ могут быть адсорбированы или адсорбированы маслом вследствие высокого сродства ПАВ к маслу. Кроме того, если частицы угля не покрыты в первую очередь поверхностно-активным веществом, частицы угля не будут активированы. А если уголь не является активированным, он не будет прилипать к маслу и часть свободного, неприсоединившегося масла может всплывать на поверхность шлама. И, наконец, если реагенты добавляются одновременно, время, которое необходимо для соответствующего кондиционирования шлама с цель получения желаемого покрытия на частицах угля, может увеличиваться.

Диспергирование поверхностно-активного вещества и масла по объему шлама имеет большое значение для соответствующего кондиционирования шлама соответственно на первой и второй стадии кондиционирования. Когда поверхностно-активное вещество или масло обладают высокой вязкостью, до добавления их к шламу может быть необходимым повышение их диспергируемости. Для повышения диспергируемости поверхностно-активного вещества оно может быть разбавлено легким маслом, оно может быть нагрето или перемешано с использованием средств, известных в данной области. Для повышения диспергируемости масло может быть разбавлено за счет изменения соотношения смеси между тяжелыми и легкими маслами, нагрето или перемешано с использованием средств, известных в данной области техники. Масло также может быть эмульгировано с помощью диспергирующего агента, который может представлять собой одно из следующих веществ: деоксигенированный 0,1% -ный раствор каустической соды; этоксилированные нонилфенолы, сульфаты или амины; лаурилсульфат натрия; додецилсульфат натрия; гуминовые кислоты. Использование химикатов для диспергирования известно в данной области техники и описано в патентах Канады N 1132474, N 1143313, N 1124611, N 1157411, N 1156902 и в патенте США N 4355651.

После второй стадии кондиционирования шлама проводится пятая стадия способа, которая заключается во флотации промасленных частиц угля на поверхность шлама для отделения от пустой породы и шлама. Флотацию промасленных частиц проводят с использованием обычных методик флотации, агрегатов и схем флотации угля. Промасленные частицы угля легче прилипают к пузырькам воздуха и всплывают на поверхность в виде пены. Пену затем сгребают и отделяют.

Для того, чтобы усилить флотацию промасленных частиц угля на поверхность шлама, некоторое количество вспенивающего вещества предпочтительно диспергируется по объему шлама до начала стадии флотации. Вспенивающее вещество повышает адгезию воздушных пузырьков к промасленным частицам угля. Может быть использовано любое вспенивающее вещество, известное в данной области техники, например, одно из веществ, описанных в учебнике "Froth Flotation"-50-th Anniversary Volume, D.Fursrenau, AIME, 1962, и "An Intriduction to The theory of flotation, V.I.Klassen V.A.Makrousov, Butterworths, 1963. Однако, предпочтительные вспенивающие вещества выбираются из группы, включающей метилизобутилкарбинол, сосновое масло, алифатические спирты, содержащие цепочки из 5 8 атомов углерода, гептанолы, октанолы, каприловый спирт октанол-2, технические крезолы, креозот, эвкалиптовое масло и Dowfroth 112 (торговая марка).

Необходимое количество вспенивающего агента определяется в соответствии с обычными принципами флотации. Обычно необходимо менее 0,15 кг из расчета на тонну промасленных частиц угля, однако это количество может достигать 0,25 кг на тонну угля и более. Когда диспергирование вспенивающего вещества затруднено, его можно разбавить креозолом или дизельным топливом при соотношении 8 1.

И, наконец, предпочтительно поддерживать значение pH шлама в течение всего процесса в интервале приблизительно от 6 до 9. Химические поверхностные свойства частиц угля меняются при изменении pH шлама, что влияет на эффективность реагентов и особенно на эффективность поверхностно-активного вещества. Установлено, что pH в интервале от 6 до 9 обеспечивает наиболее эффективное использование поверхностно-активного вещества и других реагентов, так как эта величина pH соответствует шламу, который не является ни сильно кислотным, ни сильно щелочным. Чем ниже pH, тем больше положительный заряд на частицах угля и кислотность шлама. Чем выше значение pH, тем выше отрицательный заряд на частицах угля и тем выше основность шлама. Величина pH может регулироваться для поддержания в нужном интервале. Величину pH можно регулировать с помощью композиции для регулирования pH, которая может быть или щелочной, такой как, например, каустическая сода, кальцинированная сода, известь, аммиак, гидроксид калия или магния, или кислотной, такой как, например, серная кислота, карбоновая кислота или минеральная кислота.

Следует понимать, что истинная природа химии поверхности, которая имеет значение при обсуждении данного процесса, не совсем ясна. Поэтому применение настоящего изобретения не ограничивается теорией, рассматриваемой в данном описании.

Следующие примеры представлены для полноты иллюстрации изобретения. В ходе проведения экспериментов следующие параметры поддерживались постоянными:

Плотность пульпы шлама, мас. 10 (твердых компонентов)

Время перемешивания ПАВ, мин 1

Время кондиционирования, мин 2

Норма добавления вспенивающего вещества (MIBC), кг/т 0,2

Время флотации, мин 3

Примечание:

Когда указывается соотношение "50/50", то это означает смесь 50% тяжелого масла с точкой Элка (Elk point) с 50% отработанного моторного масла, эмульгированного.

Нормы добавления поверхностно-активного вещества и разбавителей выражены в килограммах на тонну сухого угля.

Норма добавления масла выражена в процентах из расчета на массу сухого угля.

Полученные результаты примеров 1 6 представлены в таблице.