Федосеева - С
О.А. МОРОЗОВ,канд. техн. Науки
(Украйна, Луганск, Държавно предприятие "Укрниюглеобащение")
ВЛИЯНИЕ НА ПОВЪРХНОСТНАТА АКТИВНОСТ И ПЕНИТЕЛНАТА СПОСОБНОСТ НА ХЕТЕРОПОЛАРНИТЕ РЕАГЕНТИ ВЪРХУ ТЕХНИТЕ ФЛОТАЦИОННИ СВОЙСТВА
Проблемът и връзката му с научни и практически задачи.Резултатите от флотацията до голяма степен зависят от реагентния режим, т.е. от правилния избор на комбинация от реагенти, тяхната консумация и място на подаване към процеса. За да се изследва механизмът на взаимодействие на флотационните реагенти с повърхността на въглищните частици, е важно да се знае не само общият флотационен ефект, но и причините, които го определят, които включват пенообразуваща и събирателна способност на реагентите. Търсенето на нови реагенти за провеждане на флотация на въглища с различна степен на метаморфизъм с различни повърхностни свойства, изборът на правилната комбинация от вещества, като правило със сложен химичен състав, е спешна задача.
Анализ на проучвания и публикации.Анализът на множество изследвания показа [1. 7], че най-обещаващите пенообразуващи агенти трябва да се считат за хетерополярни нейонни съединения, съдържащи полярни кислородсъдържащи групи: хидроксилни, карбонилни, етерни и кето групи. Тези групи съединения са слабо фиксирани на границата твърдо-течно вещество, което влияе благоприятно върху селективността на флотацията. В същото време наличието на такива вещества на фазовата граница и в състава на аполярните събирателни реагенти влияе благоприятно на техния адсорбционен и хидрофобизиращ ефект. Следователно е необходимо да се изберат разпенващи агенти, които отговарят на тези изисквания.
Постановка на проблема.Целта на тази работа е да се определи влиянието на повърхностната активност и пенообразуващата способностхетерополярни реагенти за техните флотационни свойства.
Обобщение на материала и резултатите.Изследването на повърхностната активност и пенообразуващата способност на хетерополярните реагенти е насочено главно към решаване на проблема за установяване на връзка между физикохимичните характеристики на реагентите на порообразуващите агенти и тяхната флотационна активност, което ще позволи да се определят нови и да се изяснят съществуващите критерии за тяхната флотационна активност. За изследването са взети кислородсъдържащи хетерополярни съединения, обхващащи почти всички класове нейонни съединения. В табл. 1 показва характеристиките на приетите за изследване реактиви.
В тази работа пенообразуващата способност на разпенващите агенти е изследвана както върху двуфазни (газ-течност), така и върху трифазни (газ-течност-твърдо) пени. При изследването на двуфазни пени пенообразуващата способност на реагентите се оценява по количеството течна фаза, пренесена от въздушни мехурчета в слоя пяна [8].
Формула или състав
Плътност, kg / m 3
Граници на кипене, 0 С
Страничен продукт от производството на полиглицидол
Смес от полиглицидол и глицерол моноалил етер
Смес от циклохексанол, дициклохексанол, циклохексанон, циклохексил естери на дикарбоксилни киселини и висококипящи смоли
Смес от нормален амилов алкохол и въглеводороди
Смес от моно- и двувалентни алкохоли от серията диоксан и пиран
OPSB (пропилен оксид бутилов алкохол)
Смес от монобутилови етери на полипропилен гликол
Реагент VS-1 (теломеризационен алкохол)
Страничен продукт от производството на маслен алдехид
Смес от алдехиди и ацетали с линейна и изоструктура С12–С15
Смес от първични алкохоли от алифатния и етиленовия ред и алдехидиизобилдинг
Смес от 2-етилхексанол и други октилови алкохоли, алдехиди, ацетали, етери и малко количество ненаситени въглеводороди
Дефиницията беше извършена по следния начин. Изследваният реактив се смесва с вода за 1 минута в камера на лабораторна флотационна машина с обем 0,5 l. След това към машината се подава въздух и в рамките на 30 сек. беше извършено отстраняването на продукта от пяна. Оценката на получените резултати беше извършена в относителни единици в сравнение с референтния реагент, който беше избран като MIBC в съответствие с ISO 8858-1 "Въглища - Изпитване на пенна флотация", който е в сила в Украйна. Част 1". Концентрацията на реагентите е 50 mg/l, което е близко до стойностите им в индустриални флотационни пулпи.
Пенообразуващата способност на трифазните пени се оценява чрез количеството слой пяна, образуван във флотационния концентрат (обемни %). Утайки от газови въглища и антрацит с подобен гранулометричен състав служат като твърда фаза.
Сравнявайки пенообразуващата способност на реагентите в двуфазни пени (Таблица 2 - Пенообразуваща способност и повърхностна активност на водни разтвори на хетерополярни реагенти), може да се отбележи нейната ниска стойност за многовалентни алкохоли (страничен продукт от производството на полиглицидол) и първични едновалентни алкохоли (SPA). С най-висока пенообразуваща способност се характеризират асиметричните ацетали (синтанол BV) и олигоетери (лапрол 1601). Реагент оксал Т-66 и избраният като референтен MIBK имат сходна пенообразуваща способност.
Коефициент на повърхностна активност, Ka * 10 3, (J * m / kg)
Трифазни пени, % об.
Твърда фаза - газови въглища
Твърда фаза - антрацити
Страничен продукт от производството на полиглицидол
страничен продуктпроизводство на маслен алдехид
Трябва да се отбележи, че методът за изследване на двуфазни пени е по-чувствителен от трифазните пени. Границите на промяна в пенообразуващата способност на реагентите за двуфазни пени са 8 ... 583 rel. единици, а за трифазни - 11 ... 37% об. Сравнявайки пенообразуващата способност на реагентите върху трифазни пени, трябва да се подчертае, че естеството и дисперсията на твърдата фаза оказват значително влияние върху обема на пенестия продукт. Когато антрацитната утайка се използва като твърда фаза, в сравнение с газовата утайка от въглища, обемът на пенестия продукт в повечето случаи е 1,5–2,0 пъти по-голям.
Повърхностната активност на изследваните реагенти се оценява чрез коефициента на повърхностна активност (Ka), който характеризира способността на реагентите да понижават повърхностното напрежение на техните водни разтвори при промяна на концентрацията. Повърхностното напрежение на водни разтвори на флотационни реагенти се определя по метода на максималното налягане на мехурчетата [9].
Резултатите от изследването на повърхностната активност на различни технически продукти са представени графично на фиг. 1. Въз основа на линейната зависимост на намаляването на повърхностното напрежение от концентрацията на разпенващия агент в областта на ниските стойности на последното бяха изчислени коефициентите на повърхностна активност (Таблица 2).
Ориз. 1. Зависимост на повърхностното напрежение от концентрацията на водни разтвори на хетерополярни реагенти (t=25 0 C)
От горните данни се вижда, че сред изследваните класове технически продукти най-висока повърхностна активност имат представителите на едновалентни вторични алифатни алкохоли (KOBS, KETGOL, VS-1), несиметрични ацетали и алдехиди (страничен продукт от производството на маслен алдехид), а най-ниска са многовалентните алкохоли.алифатни алкохоли (страничен продукт от производството на полиглицидол) и циклични алкохоли (POD масло). Това ни позволява да заключим, че повърхностната активност на хетерополярните реагенти зависи не само от броя на функционалните групи и тяхната структура, но и от структурата на въглеводородния радикал. Така например алифатните и цикличните алкохоли, имащи една и съща полярна група, се различават значително в стойността на повърхностната активност. Резултатите от изследването са дадени в табл. 2 и на фиг. 1 ни позволяват да класифицираме изследваните технически продукти, въз основа на стойностите на коефициента на повърхностна активност (Ka), в 2 групи:
1 - повърхностно активни реактиви;
11 - повърхностно ниско активни реактиви
На фиг. Фигура 2 схематично показва изотермите на повърхностното напрежение за двете групи технически продукти в областта на ниските концентрации на техните водни разтвори.
Предложената класификация може да служи като ориентир при избора на реагенти за флотация на въглища.
Ориз. 2. Зависимост на повърхностното напрежение от концентрацията на водни разтвори за повърхностноактивни (I) и повърхностно-нискоактивни (II) реагенти.
Оценката на флотационната активност на изследваните продукти е извършена директно по време на флотацията на посочените шламове от газови въглища и антрацити при съпоставими условия. И в двата случая като колектор е използван неполярен реагент, лек газьол за каталитичен крекинг, като аналог на най-ефективния колектор AAR-2, използван по-рано.
Резултатите от изследването на флотационната активност на изследваните реагенти разпенващи агенти са дадени в табл. 3.
Извличане на горима маса в концентрат, %
Коефициент на полезно действие по Циперович
Утайки от газови въглища
страничен продуктпроизводство на маслен алдехид
Страничен продукт от производството на полиглицидол
Страничен продукт от производството на маслен алдехид
От представените в табл. 2 и 3 от данните показва, че следните реагенти имат най-висока флотационна активност, която е най-надеждният индикатор за ефективността на реагента: страничен продукт от производството на маслен алдехид, KETGOL, реагент VS-1, KOBS. Характеристика на тези реагенти е висока повърхностна активност и умерена способност за разпенване. Почти всички изследвани продукти, които имат по-високи стойности на флотационна активност в сравнение с оксал Т-66 (№ 6…8, 12…15), също се различават по по-висока стойност на повърхностна активност, а способността им за пенообразуване не надвишава стойността си в Т-66 и MIBC, взети за стандарт.
Разпенващи агенти, които едновременно имат относително високи стойности както на повърхностна активност, така и на пенообразуваща способност (Sintanol BV и Laprol 1601), показват ниска флотационна активност. Тези реагенти имат висока пенообразуваща способност, т.к. Обемът на двуфазната пяна е 2-20 пъти по-голям от този на другите изследвани вещества, а този на трифазната пяна е само 30-40%. В сравнение със стандарта MIBC обемът на двуфазната пяна е 5,8 пъти по-висок, а повърхностната активност е 1,7 пъти по-висока. Тези реагенти изглежда са недостатъчно адсорбирани върху повърхността на въглищата, което обяснява тяхната ниска флотационна активност. В същото време повърхностната активност на тези реагенти е 3,3-3,9 пъти по-ниска от тази на реагента KOBS.
От гледна точка на физичните и химичните свойства, най-ефективните разпенващи агенти трябва да имат достатъчно висока повърхностна активност (най-малко 0,005 J * m / kg) и оптимална способност за разпенване. Резултатиса в съответствие с литературните данни. Авторите на [1] отбелязват, че в някои случаи няма недвусмислена пряка връзка между пенообразуващите и флотационните свойства на съединенията.
Изводи и насоки за по-нататъшни изследвания.По този начин резултатите от изследванията на широк спектър от кислородсъдържащи хетерополярни реагенти, принадлежащи към различни класове съединения, показаха, че тяхната флотационна активност значително зависи както от състава на полярната група, така и от структурата на въглеводородния радикал. Реагентите, принадлежащи към различни класове съединения, могат да имат сходна флотационна активност и обратното, имайки една и съща функционална група, да показват различна флотационна активност. Реагенти с радикалова изоструктура и съдържащи ненаситени въглеводороди проявяват висока флотационна активност. Най-обещаващите трябва да се считат за разпенващи агенти, съдържащи вторични едновалентни алкохоли, прости моноетери или комбинации от тях.
Трябва да се подчертае, че ефективността на използването на тези класове разпенващи агенти зависи от свойствата на повърхността на плаващата твърда фаза. По време на флотацията на антрацитни шламове, разпенващи агенти, съдържащи вторични едновалентни алкохоли, показват по-висока флотационна активност. В случай на флотация на газови въглища с ниско метаморфоза, високата флотационна активност се осигурява чрез използването на етер-съдържащи разпенващи агенти.
Физикохимичните свойства на най-ефективните реагенти от тези класове трябва да осигуряват повърхностна активност най-малко 0,005 J * m / kg и умерена способност за пенообразуване: по отношение на газовите въглища, не повече от 20% rel., По отношение на антрацитите, не повече от 30% rel.
По-нататъшните изследвания могат да бъдат насочени към избора на комбинации от реагенти и методи за тяхното доставяне, като се вземе предвидспецифични свойства не само на реагентите, но и на плаващата твърда фаза, особено за такъв сложен обект като окислената въглищна утайка.
1. Н.С. Власова, В.И. Класен, И.Н. Плаксин. Изследване на действието на реагентите при флотацията на каменни въглища. - М.: Издателство на Академията на науките на СССР, 1962 г., с. 81.
2. Глембоцки В.А., Класен В.И. Методи за флотационно обогатяване - М.: Недра, 1981. - 304 с.
3. Гарковенко Е.Е., Назимко Е.И., Самойлов А.И., Папушин Ю.Л. Характеристики на флотацията и дехидратацията на фино диспергирани въглеродни материали. - Донецк: NORD-PRESS, 2002. - 266 с.
4. В.О. Смирнов, В.С. Билецки. Флотационни методи за обогатяване на кафяви копалини. - Донецк: Схидный выдавничий дом, 2010. 492 с.
5. Саранчук В.И., Аровин И.А., Галушко Л.Я. Флотация на въглища с реагенти от продукти на коксохимията. – Донецк: Схидный выдавничий дом, Калмиус. - 2006. - 192 с.
6. Пилов П.И., Анисимов Н.Т. Процес на флотация, перспективи за развитие на технологиите и технологиите във въгледобивната промишленост // Обогатяване на минерали. Днепропетровск. - 2003. - бр. 18 (59). – С. 93-95.
7. Васко I.P., Морозов O.A. Ефективен реагент-пенител за флотация на въглища // Кокс и химия. - 1991. - № 2. - С. 8-10.
8 Madigan D.C. Бележки относно тестването на пенообразуватели за флотация, AMDEZ Bull, 1972 г., № 13, стр. 41-50.
9. Семинар по колоидна химия: учеб. Ръководство по химико-техн. специалист. университети / Баранова V.I., Bibik E.E., Kozhevnikova N.M. и т.н.; изд. Лаврова И.С. - М .: Висше. училище, 1983 г. - 216 с.