ИЗУЧЕНИЕ  ВЛИЯНИЯ  НЕОРГАНИЧЕСКИХ  СОЛЕЙ  НА  ИЗВЛЕЧЕНИЕ  СЕРОСОДЕРЖАЩИХ  ПРИМЕСЕЙ  ПРИ  ФЛОТАЦИИ  УГЛЕЙ  НИЗКОЙ  СТАДИИ  МЕТАМОРФИЗМА

Муллина  Эльвтра  Ринатовна

канд.  техн.  наук,  доцент  МГТУ,  г.  Магнитогорск

E-mail:  e.mullina@inbox.ru

Мишурина  Ольга  Алексеевна

канд.  техн.  наук,  доцент  МГТУ,  г.  Магнитогорск

E-mail:  olegro74@mail.ru

Чупрова  Лариса  Васильевна

канд.  пед.  наук,  доцент  МГТУ,  г.  Магнитогорск

E-mail: 

STUDY  OF  INFLUENCE  OF  NONORGANIC  SALTS  ON  SULFUR-CONTAINING  ADDITIVE  AGENTS’  EXTRACTION  WHILE  FLOTATION  OF  LOW  METAMORPHISM  STAGE  COALS

Mullina  Elvtra

Candidate  of  Technical  Sciences,  associate  professor  of  Magnitogorsk  State  Technical  University,  Magnitogorsk

Mishurina  Olga

Candidate  of  Technical  Sciences,  associate  professor  of  Magnitogorsk  State  Technical  University,  Magnitogorsk

Chuprova  Larisa

Candidate  of  Pedagogical  Sciences,  associate  professor  of  Magnitogorsk  State  Technical  University,  Magnitogorsk

АННОТАЦИЯ

В  статье  представлены  исследования  влияния  неорганических  серосодержащих  солей  на  флотацию  углей  низкой  стадии  метаморфизма.  Изучено  влияние  представленных  солей  на  депрессию  серосодержащих  примесей  газовых  углей.  Сделаны  выводы  о  целесообразности  использования  серосодержащих  солей  в  качестве  реагентов  —  модификаторов,  депрессирующих  пирит  при  флотации  углей.

ABSTRACT

In  the  article  there  are  presented  observations  about  influence  of  nonorganic  sulfur-containing  salts  on  flotation  of  coals  of  low  metamorphism  stage.  There  was  examined  an  influence  of  the  given  salts  on  depression  of  fiery  coals’  sulfur-containing  additive  agents.  As  a  result  there  was  made  a  conclusion  about  feasibility  of  use  of  sulfur-containing  salts  as  conditioning  agents,  which  suppress  pyrite  while  coals  flotation. 

Ключевые  слова:  угли  низкой  стадии  метаморфизма;  флотация;  флоторегенты;  реагенты-модификаторы;  депрессирующее  действие;  гидрофобность;  гидрофильность;  равновесный  краевой  угол  смачивания;  электроотрицательность.

Key  words:  coals  of  low  metamorphism  stage;  flotation;  flotation  reagents;  conditioning  agents;  suppressive  action;  hydrophobicity;  hydrophilicity;  equilibrium  limiting  wetting  angle;  electronegativity.

В  настоящее  время  особое  внимание  уделяется  качеству  угольных  концентратов.  Наряду  с  традиционно  нормируемыми  показателями  качества  все  большее  значение  приобретает  показатель  его  сернистости.  Это  обусловлено  тем,  что  использование  высокосернистых  углей  в  промышленности  приводит  к  коррозии  и  преждевременному  изнашиванию  технологического  оборудования,  к  снижению  качества  продукции  металлургического  производства,  а  также  к  ухудшению  экологической  обстановки  в  районах  углепользования.

В  связи  с  этим  весьма  актуальное  значение  приобретают  технологии  обессеривания  угольного  сырья  на  стадиях,  предшествующих  термической  переработке,  среди  которых  наиболее  эффективным  является  использование  флотационного  обогащения  углей  за  счет  применения  модифицирующих  добавок,  улучшающих  качественно-количественные  показатели  процесса  флотации.

В  настоящей  работе  в  качестве  модифицирующих  добавок  были  использованы  неорганические  серосодержащие  соединения,  выбор  которых  был  основан  на  имеющихся  литературных  данных,  свидетельствующих  о  том,  что  их  использование  приводит  к  снижению  содержания  серы  в  углях  [1,  2,  3].  Однако,  в  указанных  материалах  приводятся  лишь  общие  сведения  о  возможном  направлении  действия  неорганических  солей,  не  позволяющие  дать  конкретные  рекомендации  для  практики  флотации  углей  низкой  стадии  метаморфизма.

Исследование  влияния  неорганических  солей  на  качественно-количественные  показатели  флотации  донецких  газовых  углей  проводились  методом  пенной  флотации  (таблица  1).

Таблица  1.

Результаты  флотации  донецких  газовых  углей  (А^с=21,3  %,  α_{общ.серы}=1,83  %,  α_{пир.серы}  =1,09  %)

Анализ  данных  таблицы  1  показывает,  что  при  использовании  сульфатов  в  качестве  модификаторов  наблюдается  некоторое  увеличение  выхода  концентрата.  При  использовании  солей  с  анионами  SO₃^2-  и  S₂O₃^2-  происходит  снижение  выхода  концентрата  на  1,9  и  1,19  %  соответственно,  вследствие  большей  по  сравнению  с  сульфатами  гидрофилизацией  поверхности  углей  (таблица  2).

Таблица  2.

Результаты  измерения  краевых  углов  смачивания  на  донецких  газовых  углях

Исследование  депрессирующего  действия  неорганических  солей  по  отношению  к  серосодержащим  примесям  углей  показывает,  что  все  исследованные  соли  способствуют  снижению  содержания  общей  и  пиритной  серы  в  угольном  флотоконцентрате  (таблица  1).  Сравнительный  анализ  изменения  извлечения  общей  и  пиритной  серы  в  отходы  позволяет  расположить  исследуемые  соли  по  увеличению  их  депрессирующего  действия  в  следующий  ряд:  CuSO₄→  MnSO₄  →  Al₂(SO₄)₃→  Fe₂(SO₄)₃→  MgSO₄  →  Na₂S₂O₃  →  Na₂SO₃.

Наиболее  эффективные  депрессирующие  свойства  по  отношению  к  серосодержащим  примесям  углей  проявляют  сульфит  и  тиосульфат  натрия,  использование  которых  позволяет  увеличить  переход  общей  серы  в  отходы  флотации  на  12,26  и  9,32  %  соответственно.  Однако,  снижение  выхода  концентрата  при  использование  этих  солей  не  позволяет  рекомендовать  их  в  качестве  модифицирующих  добавок  при  флотации  углей.  Нецелесообразным  является  также  использование  сульфатов  меди  и  марганца,  которые  незначительно  увеличивают  переход  серы  в  отходы  флотации.  Наиболее  приемлемым  представляется  применение  в  качестве  реагентов-модификаторов  сульфатов  магния,  железа  и  алюминия.  При  использовании  этих  солей  достигается  увеличение  извлечения  общей  серы  в  отходы  на  7,55;  5,90  и  4,06  %  соответственно.

Для  выявления  причин  депрессирующего  действия  неорганических  солей  и  установления  характера  взаимодействия  их  с  поверхностью  пирита  предпринято  детальное  изучение  строения  пирита  и  солей-депрессантов.  Так,  выявлено,  что  характерной  особенностью  кристаллической  структуры  пирита  является  доступность  атомов  серы  для  взаимодействия  с  химическими  соединениями.

Анализ  адсорбционных  возможностей  пирита  показывает,  что  по  классификации  Киселева  пирит  сочетает  в  себе  свойства  адсорбентов  2  и  3  типа,  то  есть,  содержит  на  своей  поверхности  локально  сконцентрированные  положительные  и  отрицательные  заряды.  Следовательно,  пирит  способен  адсорбировать  на  своей  поверхности  вещества,  как  за  счет  специфического  взаимодействия,  так  и  за  счет  слабого  неспецифического  взаимодействия.  Существенное  влияние  на  величину  адсорбции  оказывает  природа  катионов  изучаемых  солей,  которая  в  большей  степени  обусловлена  величиной  разности  относительных  электроотрицательностей  связей  ∆  ОЭО  s-э.  Катионы  металлов  исследуемых  солей  по  увеличению  ∆  ОЭО  s-э  располагаются  в  следующей  последовательности:  Cu  →  Mn  →  Al  →  Fe  →  Mg  →  Na.

Увеличение  ∆  ОЭО  s-э  обусловливает  увеличение  ионного  характера  связи  S  ←  Э,  что  приводит  к  образованию  более  прочных  связей  или  возрастанию  их  числа,  что  в  свою  очередь  создает  возможность  для  закрепления  большего  количества  молекул  воды  на  модифицированной  поверхности  пирита.

Депрессия  серосодержащих  примесей  углей  в  данном  случае  осуществляется  за  счет  гидрофилизации  модифицированной  поверхности  пирита  посредством  образования  водородных  связей  между  атомами  кислорода  сульфогрупп  и  молекулами  воды  флотационной  пульпы,  в  результате  чего  закрепление  пузырьков  воздуха  на  пирите  существенно  затрудняется,  а  вероятность  сохранения  закрепившихся  пузырьков  снижается,  что  в  свою  очередь  приводит  к  подавлению  пирита  в  процессе  флотации.

При  изучении  степени  гидрофилизации  поверхности  пирита  под  действием  серосодержащих  модификаторов  установлено,  что  исследуемые  соли  гидрофилизуют  поверхность  пирита  (снижают  равновесный  краевой  угол  смачивания  θ)  в  следующем  порядке:  СuSO₄  (37,48°)→MnSO₄  (35,53°)→  AI₂(SO₄)₃  (32,44°)→Fe₂(SO₄)₃  (31,29°)→MgSO₄  (29,16°)→  Na₂S₂O₃  (27,18°)  →  Na₂SO₃  (24,01°).

Такой  порядок  расположения  солей  вполне  согласуется  с  рядом  увеличения  перехода  серы  в  отходы  флотации  и  рядом  увеличения  ∆  ОЭО  s-э.  Этот  факт  позволяет  сделать  вывод  о  существовании  зависимости  между  ∆  ОЭО  s-э,  θ  на  пирите  и  подавлением  пиритной  серы  в  отходы  флотации.  Так,  с  увеличением  ∆  ОЭО  s-э  уменьшается  θ,  что  обусловлено  тем,  что  на  пирите  более  прочно  и  в  большем  количестве  происходит  закрепление  молекул  солей  и  как  следствие  возрастает  вероятность  гидрофилизации  частиц  пирита.  Это  означает,  что  уже  в  период  агитации  процесса  флотации  будет  происходить  осаждение  пиритсодержащих  зерен,  что  приводит  к  уменьшению  содержания  серы  во  флотоконцентрате.

Таким  образом,  анализ  полученных  результатов  определения  разности  относительных  электроотрицательностей  ∆  ОЭО  s-э,  краевых  углов  смачивания,  выхода  концентрата  и  степени  подавления  пирита  в  отходы  позволяет  сделать  вывод  о  целесообразности  использования  сульфатов  магния,  алюминия,  железа  и  других  в  качестве  реагентов  —  модификаторов,  депрессирующих  пирит  при  флотации  углей. 

Список  литературы:

1. Аглямова  Э.Р.,  Медяник  Н.Л.,  Орехова  Н.Н..  Влияние  неорганических  серосодержащих  солей  на  флотацию  газовых  углей  /  Вестник  МГТУ.  —  2003,  №  3  —  С.  69—72.
2. Влияние  катионов  металлов  на  растворение  пирита  в  присутствии  Fe  (III)  при  рН=2  /  Sasaki  Kieko  //  Shigen  to  sozai=J.  Mining  and  Mater  Process  Jnst.Jap.  —  1996.  —  112,  №  4.  —  с.  231—237.  —  Яп.
3. Хан  Г.А.,  Габриелова  Л.И.,  Власова  Н.С.  Флотационные  реагенты  и  их  применение.  М.:  Недра,  1986.  —  271  с.