2014-02-05
780
Для оценки свойств брикетов имеет значение также определение их дымности. Для этого могут быть использованы различные методы. В частности, по бельгийскому способу брикеты помещают в муфель, разогретый до 9500 C, и наблюдают момент его загорания: если в течение 90 с не появляется коптящее пламя, топливо считается бездымным; если появляется коптящее пламя до 90 с, топливо относится к дымному.
В соответствии с предложением (Н. П. Казакевич, П. А. Щукин, А. Е. Мохашин и другие) о степени дымности можно судить по электросопротивлению образцов. Брикет включают в измерительную цепь при помощи двух плотно прижимающихся контактов и измеряют электросопротивление с двух противоположных сторон образца (2 - 3 раза с каждой) и по наибольшему значению сопротивления определяют степень дымности.
| Топливо | Бездымное | Малодымное | Сильно дымное |
| Электрическое сопротивление, ´106 Ом | <1000 | 1000 - 2000 | >2000 |
глава 15. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЯ
В настоящее время основная часть добываемого органического сырья используется для удовлетворения нужд энергетики. Между тем анализ развития мировой промышленности показывает, что для удовлетворения нужд химической промышленности возрастает доля потребляемой нефти. Так, если в 1975— 1976 гг. использовалось 6% от добываемой сырой нефти, то в 2000 г. ее потребность возрастет до 20—25%. Предполагается, что после 2000 г. основным источником для удовлетворения энергетических нужд будет уголь, тогда как нефть в основном будет использоваться для химической промышленности. Вместе с тем, долевое значение угля в качестве сырьевой базы для химической промышленности также постоянно возрастает.
Основными процессами, с помощью которых уголь может быть превращен в ценные компоненты для химической промышленности, являются экстракция, окисление, полукоксование и коксование, газификация, терморастворение и гидрогенизация. Существуют и специальные методы химической переработки угля, находят также широкое применение отходы его добычи и переработки.
Экстракция. При обработке углей растворителями извлекаются битумы, количество и состав которых зависят от химической природы, как используемых растворителей, так и обрабатываемых углей. Применение растворителей, кипящих при температуре не выше 100°С, позволяет извлекать компоненты угольного вещества без изменения состава их и твердых остатков, что имеет большое значение для изучения химической структуры угля. Битумы представляют собой смеси смол, восков и жиров, которые по составу подразделяются на группы А, В и С. Выделение смесей зависит от условий экстракции и химического состава растворителя. Так, при экстракции бензолом или спиртобензольной смесью выделяются битумы группы А. Из твердых горючих ископаемых после выделения битума А в условиях повышенного давления (до 5 МПа) дополнительно извлекаются битумы В. Если же уголь после извлечения битума А обработать кипящей 10%-ной соляной кислотой, промыть, высушить и вновь экстрагировать спиртобензольным растворителем, выделяется битум С. Содержание битумов А, В и С, извлекаемых из бурого угля, достигает 8,5, 0,8 и 6,5%, а из каменного угля—0,6, 3,8 и 7,8% соответственно. При обработке в условиях повышенных температур выход битумов может быть значительно повышен и для бурых углей СНГ достигает 20—33%. Твердую массу угля после экстракции называют энбитуминированной.
Извлекаемые битумы называют серым горным воском, его мировое производство достигает 50 тыс. т/год; основными странами-производителями являются Россия, Украина, США, Германия. В состав битумов входят углеводороды, высокомолекулярные спирты, эфиры, кислоты, их ангидриды, лактамы, поэтому для извлечения этих компонентов большое значение приобретает химический состав экстрагента. Бензин хорошо извлекает лишь углеводороды, тогда как смолы и гидроксисодержащие соединения остаются в исходном угле. Диэтиловый эфир растворяет спирты, смолы, углеводород и практически не извлекает воски. Этанол экстрагирует спирты, кислоты, смолы и воски, но при этом необходима последующая очистка выделенных продуктов от попутно растворенных веществ. Наиболее часто для экстракции используют бензол (извлекает углеводороды, воски, смолы) и спиртовобензольную смесь, при этом получают чистые битумы с наиболее высоким выходом. В битумах бурых углей много кислородсодержащих соединений, в том числе карбоксильных, поэтому они обладают довольно высокой кислотностью. Они могут быть разделены на воски и смолы, причем смолы содержат свободные кислоты и омыляемые вещества, а воски—высокомолекулярные кислоты (C17—С34), спирты, ангидриды. Воски обладают низкой электропроводимостью, химически стойки, образуют устойчивые композиции с парафинами, используются в литье, кожевенной промышленности. Битумы каменных углей нейтральны, практически не содержат воска и спиртов и в основном состоят из насыщенных углеводородов.
Из выветрившегося фюзинитового бурого угля при обработке водой выделяют полициклические кето- и кетооксикарбоновые кислоты, пальмитиновую кислоту; найдены b–кетокарбоновые кислоты, парафины С14-33 и аминокислоты. Водорастворимые продукты, выделенные из сапропелитового угля Львовско-Волынского бассейна, окисленного кислородом воздуха в водно-щелочной среде, состоят из пировиноградной, фталевой и бензолтри- и бензолтетракарбоновых кислот.
В настоящее время, в связи с необходимостью изыскать дешевое и недефицитное сырье для химической промышленности, изучение углей сапропелитового происхождения представляет большой интерес, так как при комплексном использовании и применении современных методов переработки эти угли могут значительно расширить номенклатуру химической продукции.
Окисление. Окисление углей—сложный физико-химический процесс, в результате которого изменяются состав и свойства исходного вещества. Влага, пористость, трещиноватость, минеральные примеси, изменение климатических условий повышают окисляемость угля. Поскольку окисление угля — экзотермический процесс, очаги местного перегрева приводят к возникновению пожара. Окисление при повышенных температурах приводит к образованию щавелевой, бензолкарбоновой, а также водонерастворимых гуминовых кислот. Установлено, что при окислении антрацита азотной кислотой с последующим доокислением КМnO4 образуется меллитовая кислота.
На основании систематических исследований по окислению сапропелитов установлено, что продукты их переработки могут найти использование в качестве флотореагентов в буровой технике, в производстве пластмасс и других областях народного хозяйства.
Окисленные угли обладают малой калорийностью и не находят широкого применения в энергетике. Между тем они являются хорошим сырьем для производства ценного азотсодержащего удобрения, широко применяющегося в сельском хозяйстве ряда стран. Гуминовые удобрения получают обработкой окисленных бурых углей гидроксидами щелочных металлов и азотной кислотой, аммиаком или оксидами азота. Эти соединения содержат кроме азота набор микроэлементов, необходимых для развития растений. Кроме того, при внесении угля в почву заметно улучшается ее структура.
Газификация. К процессам окислительной переработки угля относится газификация, в результате которой получают необходимое сырье для производства синтетического жидкого топлива и ряда химических продуктов. Перспективность этого метода объясняется и тем, что в качестве исходного материала для производства СО—Н2 могут быть использованы практически любые органические продукты. В основе этого процесса, заключающегося во взаимодействии угля с кислородом, воздухом, обогащенным кислородом, диоксидом углерода, водяным паром или смесью этих веществ, лежит реакция неполного окисления исходного органического продукта. Изменение соотношения этих компонентов, условий процесса и применение катализаторов позволяют получать смеси СО и H2 различного состава (основные продукты), а также СО2, СН4 и CnH2n. Весьма перспективными представляются комплексные процессы, позволяющие совмещать производство синтез-газа с переработкой железных руд в чугун, что значительно улучшает технико-экономические показатели металлургического процесса и избавляет от необходимости получения кокса.
Рис. 49. Схема переработки синтез-газа
|
Проблеме производства синтез-газа для химической промышленности посвящено большое число обзоров, монографий и статей. Синтез-газ находит широкое применение для производства метанола и других спиртов, альдегидов, кетонов, простых и сложных эфиров, парафиновых, олефиновых и ароматических углеводородов. Кроме того, процесс газификации угля позволяет получать водород, необходимый для синтеза аммиака, в процессах гидрогенизации угля, гидрокрекинга вакуумного дистиллята нефти. Упрощенная схема переработки синтез-газа в ценные промежуточные и целевые продукты приведена на рис. 49.
Коксохимия. При коксовании 1 т угля образуется 120— 150 кг коксового газа, 10—11 кг сырого бензола, 80—90 кг аммиачной воды и другие продукты, выход которых зависит от типа угля, глубины его помола, а также от параметров процесса. Продукты, выделяемые при коксовании угля, широко используются в производстве пластмасс, красок, средств защиты растений, пластификаторов и связующих веществ, ингибиторов коррозии металлов, стабилизаторов, адсорбентов и углеродных материалов, в органическом синтезе для получения гетероциклических и ароматических полициклических углеводородов, фенолов и основании.
Одним из перспективных направлений представляется пиролиз угля в атмосфере метана при 825—900 °С и времени контакта не более 10 с. В этих условиях помимо ароматических углеводородов образуется этилен, выход которого возрастает при понижении давления. Экономический анализ этого процесса указывает на его быструю окупаемость.
Производство карбида кальция. В середине 60-х годов производство карбида кальция на основе угля (кокса) и известняка достигало 10 млн. т/год. Это объясняется тем, что ацетилен, получаемый при взаимодействии карбида кальция с водой, широко применялся в сварочной технике и в химической промышленности для производства этанола, уксусной кислоты и уксусного ангидрида, ацетальдегида, ацетона, цианамида кальция, винилхлорида и других продуктов органического синтеза. В 1974 г. производство карбида кальция снизилось до 3 млн. т/год в связи с расширением использования для указанных производств этилена, получаемого из дешевого нефтяного сырья. В настоящее время вновь рассматривается вопрос о производстве ацетилена, который может быть получен путем взаимодействия угля с известняком при 2000—2200 °С, газификации угля и пиролиза образующегося при этом метана, гидрирования угля с последующей конверсией гидрогенизата в ацетилен в плазменном или дуговом реакторах, а также путем вдувания потоком водорода угольной пыли в электродуговой реактор с быстрой закалкой выделяющихся газов. На основании теоретических разработок и усовершенствования аргонового и аргоноводородного плазменных реакторов максимальный выход ацетилена составляет 59 г/(кВт-ч), степень превращения углерода в C2H2 достигает 14%.
Отходы переработки. Необходимыми физико-химическими поверхностными свойствами (адгезия, когезия, смачивание, адсорбция) обладают продукты переработки угля и сланцев. Это позволяет рассматривать их как перспективное сырье для производства связующих веществ, широко применяющихся для дорожного строительства, в металлургии (скатывание и брикетирование), строительстве (стройматериалы), приготовлении топлива (окусковывание), добывающей промышленности (укрепление отвалов, горных выработок и т. д.). Так, каменноугольный пек широко применяется для каменноугольного бри-кетирования и окатывания, брикетирования руд и концентратов цветных и черных металлов и металлургических отходов. Для брикетирования применяют и гуматы натрия и аммония, получаемые при извлечении из угля гуминовых кислот. При получении формовочного кокса может быть использована и смола полукоксования.
Отходы добычи и переработки угля являются важнейшим компонентом при производстве цемента, могут заменять кремнеземистые и алюмосиликатные добавки. Они широко используются при строительстве дорог и ряда земляных сооружений, рекультивации земель, для стабилизации грунтов и т. д. В зависимости от состава и пористой структуры зольные уносы могут быть использованы для производства морозо-, водо- и сульфостойких цементов ячеистого и других видов, а тонкая зола каменных углей — в качестве ценного наполнителя. На основании золы бурых углей Канско-Ачинского бассейна, шлаков и горелых пород без дополнительной обработки получают теплоизоляционные газобетонные материалы, широко применяемые для изготовления несущих конструкций, что снижает расход цемента на 12% и арматурной стали на 17%.
Отходы переработки твердых топлив используются при изготовлении керамических изделий, кирпича, строительной керамики. Из расплавленных шлаков получают гранулированные шлаки, каменное литье, минеральную вату и др. Введением газа или водяного пара получают шлаковую пемзу. Зола экибастузских углей является хорошим материалом для стекольной промышленности.
Отходы добычи и переработки твердых горючих ископаемых находят все более широкое применение в цветной металлургии в качестве глиноземного сырья и других продуктов. Способы их переработки делятся на процессы, основанные на спекании сырья со щелочными реагентами, и процессы кислотного разложения. Спекание отходов обогащения экибастузских углей и последующее выщелачивание содовым раствором саморассыпающегося пека позволяет извлекать 80—83% глинозема. В США золу сжигания углей спекают с известняком и гипсом, выщелачивают содой и извлекают 93,9% глинозема. В Германии разработан метод получения концентрата кремнезема из золы бурых углей.
Из кислотных методов переработки чаще всего используют сернокислотный, с помощью которого получают сульфат алюминия с примесью сульфатов железа — коагулянта при очистке воды. Кислотные методы в отличие от щелочных связаны с дополнительной доработкой материала.
Перспективным представляется комплексная переработка золошкаловых отходов на глинозем, ферросилиций и строительные материалы. Такая технология разработана применительно к золошлаковым отходам, получаемым при сжигании канско-ачинских и экибастузских углей.
При высокоскоростном сжигании углей выделяются сфероидальные частицы, состоящие из 70% железа, легированного Мn, V, Ni, Ti и пригодные для прямого восстановления железа. Для производства литейных сплавов и раскислителей сталей используются кремне-алюминиевые и железо-кремне-алюминиевые сплавы, получаемые из отходов угля. Большой интерес представляет технология получения ферросилиция из минеральных отходов твердых топлив. Зольные уносы с высоким содержанием SiO2 могут быть использованы в качестве абразивных материалов. При высокотемпературной обработке смеси, содержащей углерод, соединения кремния и алюминия, получают вещества, содержащие карбид кремния.
В отходах угля содержатся примеси многих металлов, извлечение которых представляется весьма перспективным. При сжигании угля германий, галлий, бериллий и другие металлы сосредотачиваются в золе, а при увеличении температуры до 1100—1700 °С переходят в газовую фазу. В Советском Союзе разработана технология получения германия и других металлов из этих отходов. Тем не менее, количество некоторых ценных веществ, выбрасываемых в атмосферу, превышает объем их промышленного производства. Так, содержание рения в золах достигает 9,32 г/т, La—61,5 г/т, W—10—15r/T, Ni—до 70 г/т, V — до 200 г/т, Мо — до 300 г/т, Аu и Ag—до 3,1 г/т, бора—до 2300 г/т, As колеблется от следов до 1 кг/т. Содержащиеся в углях микроэлементы можно использовать в сельском хозяйстве в качестве биохимических активаторов, для улучшения структуры и раскисления почвы. Получаемая при высокотемпературном сжигании бурых углей и горючих сланцев Прибалтики зола содержит Са, Mg, К, Р, Мn, Си, Со, В и другие ценные вещества, которые могут быть использованы для решения важной агрохимической проблемы. Актуальность проблемы использования углей для получения удобрений неоднократно рассматривалась в литературе.
При окислении и термообработке полукоксов канско-ачинских углей получают материалы с ионообменными свойствами;
из смеси малозольного торфа и бурых белорусских углей приготовлены микропористые адсорбенты. Для очистки сточных вод используется мелкодисперсная зола, активной частью которой является алюмосиликат. Он сорбирует цветные металлы и другие отходы промышленности. В США 19% получаемой золы находит применение в качестве добавки к бетону, для удаления окалины с поверхности металла и др. Необходимость утилизации в промышленном масштабе всей получаемой золы как ценного сырья диктуется и экономическими соображениями, так как ущерб от 1 т нетоксичной золы составляет 150 руб., а хранение ее в золоотвалах связано с изъятием значительных земельных площадей.
Нет сомнения, что переход на новые источники органического сырья будет связан с развитием углехимии. Тактика и стратегия такого перехода являются сложной проблемой и определяются многими факторами, и, в первую очередь, экономической целесообразностью.
Ясно, что приводимые в настоящее время во многих странах мира многочисленные исследования по изучению структуры, свойств и методов переработки твердых горючих ископаемых и продуктов их превращения приведут к разработке новых процессов с высокими технико-экономическими показателями, которые позволят решить как энергетические проблемы, так и вопросы, связанные с развитием сырьевой базы для химической промышленности.
Глава 16. ПОДГОТОВКА УГЛЕЙ К ПЕРЕРАБОТКЕ. ОБОГАЩЕНИЕ УГЛЕЙ
Угли различаются по степени метаморфизма, элементному составу, по физическим, химическим и техническим свойствам. Повышенная зольность и сернистость углей в значительной степени затрудняют, а в некоторых случаях и вообще делают их непригодными для технологических целей. Именно это объясняет необходимость создания высокотехнологических способов обогащения угля, в частности, безотходной технологии, а также надежных методов контроля их качества, на основании которых можно подбирать оптимальные условия и направление их последующей переработки.
На современных углеобогатительных фабриках осуществляются разнообразные технологические операции по переработке сырья в конечные продукты требуемого качества. Первой стадией является процесс обогащения, включающий операции грохочения, дробления, измельчения углей, последующее обогащение в тяжелых средах. Операция обогащения в тяжелых средах проводится по методу отсадки в наклонно-текущем потоке и путем противоточной сепарации; существуют и сухие методы обогащения, флотация, обезвоживание и сушка. В настоящее время путем применения методов математической оптимизации можно выбрать рациональную схему обогащения в зависимости от видов сырья и состава требуемых продуктов.
Обогатимость угля характеризуется его способностью к разделению исходного сырья на необходимые продукты определенными методами.
Под обогатимостью угля подразумевают повышение в них доли органической массы за счет отделения неорганических компонентов от исходного материала и характеризуются показателем обогатимости Т, который равен отношению суммарного выхода промежуточных фракций к выходу беспородной массы [1]:
100gпр
Т = ————
100–gп
где gпр —содержание промежуточных фракций, % (плотность 1400-1800 кг/м3 для каменных углей, и 180—2000 кг/м3—для антрацитов); gп — содержание породных фракции, % (плотность более 1800 кг/м3 для каменных углей и более 2000 кг/м3 антрацитов).
Классификация углей по обогатимости регламентируется ГОСТ 10100—75.
Ниже приведены категории обогатимости:
Т, % Категория Степень обогатимости
До 4 (вкл.) 1 Легкая
Свыше 4 до 2 Средняя
10 (вкл.)
Свыше 10 до 3 Трудная
17 (вкл.)
Свыше 17 4 Очень трудная
Грохочением называют способ механического разделения частиц угля на группы (классы) в зависимости от их крупности. Для рассева исходного продукта используют сита, имеющие тканые, щелевидные просеивающие поверхности, решета со штампованными просеивающими поверхностями и колосниковые решетки. Угольная фракция, проходящая через просеивающую часть грохота, называется подрешетной фракцией, или нижней, а остающаяся в грохоте—надрешетной или верхней*.
* Производительность грохота (в т/ч) можно рассчитать по формуле
Qт = 3,6 Bhvgj,
где В— ширина грохота, м; h—высота слоя материала, м; v— скорость продольного перемещения материала по грохоту (0,12—0,25 м/м), j—коэффициент разрыхления (0,4—0,6); g—исходная насыпная плотность массы, кг/м3.
Последовательный ряд размеров отверстий сит называется шкалой грохочения, а отношение размеров отверстий смежных сит или решет — модулем (в угольной промышленности применяют модуль, равный 1,259).
Грохочение бывает сухим, мокрым (внешняя влажность более 30%) и комбинированным. Эффективность грохочения зависит от таких факторов, как форма отверстий, наклон сита, влажность угля и скорость движения частиц по ситу. Установлено, что через круглые отверстия проходят частицы более мелкого размера, чем через квадратные или прямоугольные. При содержании внешней влаги 7—15% наблюдается слипание частиц и забивание отверстий. Проход частицы через отверстие определяется соотношением между ее размером d и скоростью движения по решету в виде следующего уравнения:
Дроблением (измельчением) называют процесс, позволяющий уменьшать размеры частиц угля путем воздействия механических сил. При дроблении получают частицы крупностью более 3—6 мм, а при измельчении — мельче 3—6 мм. Степень дробления (измельчения) i определяют как отношение размеров исходных и полученных частиц i=D/d, или i=Dmax/dmax
Дробление бывает крупное (до 100—200 мм), среднее (25— 80 мм), мелкое (3—10 мм); измельчение грубое (до 0,5 мм) и тонкое (<0,5 мм). Уголь относится к особо мягким породам, его коэффициент крепости по шкале М. М. Протодьяконова равен 2—5. Существует несколько уравнений для расчета элементарной работы, необходимой для деформации куска (частицы) исходного материала DА. Так, Кирпичев—Кик считают:
DA = Kk D V = Kk DD3
где DV—изменение первоначального объема; DD—изменение первоначального диаметра; Кk— коэффициент опытный, Н-м/м3.
Удельный расход энергии на дробление и измельчение (кВт-ч/т) равен
N = К s D3 i//З6 700,
где К— коэффициент; s —разрушающее напряжение на сжатие, Па; D— максимальный размер кусков исходного материала, м; i—степень дробления; 36700 — коэффициент для пересчета единиц работы в единицы мощности СИ.
Обогащение в тяжелых средах происходит за счет разделения исходных компонентов (угля и породы) по плотности в однородных органических жидкостях, растворах солеи или в минеральных суспензиях (взвесь тонкоизмельченных минеральных частиц менее 0,1 мм). Этот метод позволяет разделять исходное сырье с высокой точностью, отличается простотой автоматизации. Эффективность процесса обогащения в тяжелых средах определяется устойчивостью суспензии, ее плотностью и вязкостью.
В лабораторных исследованиях применяют тяжелые органические жидкости (например, ацетилентетрабромид С2Н2Вг4—2930 кг/м3, бромоформ СНВг3—2810 кг/м3, ди-бромэтан С2Н4Вг2—2170 кг/м3 и т. д.), а из солей—растворы ZnCl2, CaCl2 и т. д.
Плотность суспензий определяют по формуле
lc=lв+(lт–lв)(c/lт)
где lс, lв—плотность суспензии и жидкой фазы, кг/м3; lт — плотность утяжелителя в суспензии, кг/м3; с—содержание утяжелителя в суспензии, кг/м3.
Вязкость минеральных суспензий (эффективная вязкость) mс(Па с) рассчитывается по формуле
mс= mв(l + 2,5 с + 7,349 с2 + 16,2 с3),
где mв —вязкость воды при 20 °С (0,001 Па-с); mс—объемная концентрация утяжелителя, доли ед.
В промышленности используются минеральные суспензии, в которых в качестве минералов-утяжелителей применяют магнетит (5200 кг/м3), барит (4700 кг/м3), колошниковую пыль (3000 кг/м3) и песок (2600 кг/м3).
Обогащение угля путем разделения его частиц в водном потоке по плотности в турбулентном и пульсирующем режимах в вертикальном направлении с заданными амплитудами и частотами называется отсадкой [1, 4, б]. Такому обогащению подвергаются угли крупностью от 0,5 до 150 мм.
Отсадочные машины бывают с неподвижным решетом — беспоршневые, поршневые и диафрагмовые, а также с подвижным решетом — с дополнительными или без дополнительных пульсации воды. Распределение частиц по крупности и плотности имеет вероятностный характер. Смесь компонентов исходного сырья, расположенных на решете (постель), разрыхляется пульсирующим потоком воды и наиболее тяжелые частицы сосредотачиваются в нижней, а более легкие (обогащенный уголь) — в верхней части постели. Обогащенный концентрат удаляется через порог вместе с водой. Широкое распространение этого метода объясняется его универсальностью, простотой и дешевизной.
Обогащение углей в моечных желобах и концентрационных сотрясательных столах происходит при действии потока воды, текущей по наклонной плоскости [1, 4, 7]. Чаще всего в моечных желобах обогащаются крупные классы углей, причем содержание породы в обогащенном угле не превышает 1 %.
Существуют также сухие методы обогащения углей, среди которых наибольшее применение получил метод пневматического обогащения, основанный на разделении материала по плотности и крупности. Известен электрический метод, основанный на различной электропроводимости, диэлектрической проницаемости, электризации трением и адгезии компонентов углей, рентгеновский — на различии рассеивания и поглощения лучей, магнитные и термомагнитные—на различии восприимчивости легких и тяжелых фракций, обогащение в аэросуспензиях. Эти методы не нашли практического применения из-за сложности эксплуатации, необходимости поштучной подачи сырья к воздействия большого числа различных случайных факторов.
Наиболее эффективным методом обогащения шламов коксующихся углей является процесс флотации, который подразделяется на пенную, масляную и пленочную. Следует отметить, что широкое распространение получила лишь пенная флотация, отличающаяся высокой производительностью и эффективностью и основанная на значительном различии смачиваемости поверхности частиц угля и породы. Добавление флотореагентов (компоненты нефти, высшие спирты, смолы, неорганические соли, масла, кубовые остатки и т. д.) увеличивает гидрофобность угольных частиц (способствуют их прилипанию к воздушным пузырькам) и улучшает ценообразование. Флотореагенты имеют большую поверхностную активность, должны хорошо растворяться в воде, содержать гетерополяр-ные молекулы. Расход и состав реагентов зависит от характеристики исходных шламов и степени метаморфизма углей.
Содержание влаги в углях снижается при их обезвоживании [4, 9]. В зависимости от энергии связи влаги с пористыми телами ее подразделяют на химически связанную, адсорбционную, капиллярную и поверхностную (заполняющую пористое пространство, связанную механически). Химически связанная существующими методами не удаляется, адсорбционная — удаляется при термической обработке (сушке). Эта влага составляет в бурых углях до 17%, в длиннопламенных—8—10%, в коксующихся—2—4%. Капиллярная и поверхностная влага могут быть удалены при механическом и термическом воздействии.
Эффективность процесса обезвоживанияхарактеризуется показателем h
h= (W—Wk)/W 100
где W— начальная влажность, %; W к—влажность обезвоженного продукта, %.
Обезвоживание осуществляют методом дренирования — вода стекает за счет действия гравитационных сил с поверхности угля в бункерах, штабелях, элеваторах и грохотах; грохоче-ния—под действием гравитационных сил и вибрации; центрифугирования — в центробежном поле; фильтрования — на вакуум-фильтрах; термической сушки — методом испарения.
Важное значение при подготовке угля для последующего его технологического использования приобретает сушка углей и продуктов их обогащения. Относительная влажность материала Wo (%) определяется отношением массы влаги в исходных продуктах Wм (%) к массе влажного исходного материала G вл, т. е. Wo ==100/(Wм / G вл). Влагосодержание угля (U) определяется отношением Wм к массе сухого материала Gc (кг/кг). Масса испаренной влаги за 1 ч W (т/ч), равна W= G вл { Wм — Wв), где W-в— масса влаги в высушенном материале, %.
Термическая сушка осуществляется горячим воздухом или дымовыми газами. Для сушки используют барабанные газовые сушилки, газовые трубы-сушилки, аппараты с кипящим слоем.
Контроль количества и качества исходного сырья и продуктов обогащения имеет огромное практическое значение для оценки эффективности методов обогащения, выбора оптимальной схемы обогащения и путей дальнейшего технологического использования.
