ХИМИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА, 2014, № 4, с. 59-61
УДК 622.7; 622.765
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОДУКТОВ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ ФЛОТАЦИОННОМ ОБОГАЩЕНИИ ВЫСОКОЗОЛЬНОГО УГОЛЬНОГО ШЛАМА
(краткое сообщение)1 © 2014 г. Ю. Ф. Патраков, В. И. Клишин, Г. А. Мандров
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт угля СО РАН, Кемерово
E-mail: yupat@icc.kemsc.ru Поступила в редакцию 29.07.2013 г.
Показано, что низкомолекулярные соединения, образующиеся при электрохимическом окислении лигно-гуминовых кислот сосны обыкновенной, обладают поверхностно-активными свойствами, способствующими более эффективному флотационному разделению органической и минеральной составляющей угольно-глинистого шлама по сравнению с продуктами гуминовых кислот выветре-лого сапромикситового угля.
DOI: 10.7868/S0023117714040100
Разделение тонкодисперсных угольно-глинистых шламов методом флотации основывается на различной смачиваемости твердых частиц. В связи с этим актуальными задачами в технологии флотационного обогащения углей являются поиск и синтезирование эффективных и доступных реагентов: собирателей, диспергаторов, эмульгаторов, модификаторов, структурообразователей, пенообразователей [1].
Известно, что гуминовые кислоты (ГК) представляют собой водонерастворимые высокомолекулярные вещества стохастического характера и независимо от их природного происхождения содержат различные функциональные группы [2].
Это позволяет рассматривать ГК в качестве возможного сырья для синтеза флотореагентов различного назначения. Ранее было показано, что буроугольные гуминовые кислоты электрохимически легко окисляются до низкомолекулярных соединений [3].
Для исследований на флотируемость использован шлам угля марки "К" зольностью 52.0% и крупностью 0—100 мкм. Фракционным анализом предварительно установлено, что данный образец угля является труднообогатимым.
Эксперименты по обогащению проведены на лабораторной флотационной установке колонного типа (рисунок). Удельный расход предполагаемых собирателей составлял 5.0 мг/кг, пенообразователя (ОП-7) — 0.02 мг/кг.
1 Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ р-си-бирь-а 13-05-98049.
В качестве собирателей использовали продукты электрохимического окисления лигно-гуми-новых кислот (ЛГК), полученных традиционным выщелачиванием из измельченной сосны обыкновенной, а также продукты электрохимического окисления гуминовых кислот (ГК), выделенных из выветрелой разновидности барзасского сапро-микситового угля (качественные показатели (мас. %): влага — 8.0; зольность — 23.5; выход летучих веществ — 47.3; содержание углерода — 82.0; водорода — 8.3). Гуминовые кислоты растворяли в этиловом спирте и подвергали электрохимическому окислению в типовой ячейке с платиновыми электродами при контролируемой постоянной плотности тока и с фоновым электролитом аналогично [3]. Электрохимическое окисление высокомолекулярных веществ сопровождается быстрым протонированием, поэтому процесс завершается без образования смолистых веществ.
Хромато-масс-спектрометрический анализ продуктов окисления проводили на приборе Agilent 19091S-433 с капиллярной колонкой HP-5MS (5% дифенил и 95% диметилсилоксан) 30 м X 0.25 мм х 0.25 мкм (табл. 1).
После удаления растворителя реакционные смеси были испытаны в качестве флотореагентов при обогащении угольного шлама. Баланс продуктов флотационного обогащения приведен в табл. 2. Видно, что продукты электрохимического окисления ЛГК показали флотационную активность выше по сравнению со смесью, полученной из ГК.
Тот факт, что в составе органической смеси, полученной из лигно-гуминовых кислот, содер-
60
ПАТРАКОВ и др.
Принципиальная схема лабораторной установки колонной флотации: 1 — воздушный компрессор; 2 — сборник флотационного концентрата; 3 — флотационная колонна; 4 — пористая пластина; 5 — выгрузка отходов флотации; 6 — дозатор реагента; 7 — насос для подачи угольной пульпы; 8 — контактный резервуар; 9 — диспергатор.
жится 2,3-дигидрофуран, позволяет предположить возможность усиления собирательного эффекта за счет его присутствия, поскольку это соединение обладает ароматическим характером, дипольным моментом и, следовательно, для него
характерна повышенная адсорбционная активность при взаимодействии с функциональными группами на поверхности угольных дисперсий. Кроме того, поскольку 2,3-дигидрофуран плохо растворим в воде, это способствует гидрофобиза-
Таблица 1. Состав продуктов электрохимического окисления
Продукт окисления ЛГК (время удерживания, мин) Продукт окисления ГК (время удерживания, мин)
Аммония ацетат (2.178) Этилацетат (2.182)
2-Гидроксипропанамид (2.492) Диметоксиамин (2.658)
2,3-Дигидрофуран (2.563) Диэтоксиметан (2.801)
3-Хлорпропанол (2.682) 1,1-Диэтоксиэтан (3.771)
Бутанол-1 (2.730) Гидроксиэтиловый эфир уксусной кислоты (5.134)
1,1-Диэтоксиэтан (3.775) 2,4-Диметил-1,3-диоксан (5.396)
Этиламин (4.349) 2-Метоксиэтанамин (6.396)
1,1-Диметилгидразин (5.230) Этиловый эфир хлоруксусной кислоты (7.301)
Ацетальдегид (7.182) 3-Амино-1-пропанол (8.801)
2-Оксопропановая кислота (10.849)
4-Аминобутановая кислота (13.634)
Аминопентанол (16.992)
ХИМИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА № 4 2014
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОДУКТОВ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ
61
Таблица 2. Баланс (без учета потерь) продуктов флотационного обогащения
Собиратель, полученный из ЛГК
Собиратель, полученный из ГК
концентрат, % отходы, % концентрат, % отходы, %
выход зольность выход зольность выход зольность выход зольность
28.7 20.4 58.5 68.3 27.4 23.1 57.3 69.2
ции угольных частиц при адсорбции, что должно повышать их сродство к воздушным пузырькам и, как следствие, увеличивать флотационную способность.
Таким образом, проведенные исследования показали, что низкомолекулярные соединения, образующиеся при электрохимическом окислении ЛГК сосны обыкновенной, обладают поверхностно-активными свойствами, способствующими более эффективному флотационному разделению органической и минеральной составляющей
угольно-глинистого шлама по сравнению с продуктами ГК выветрелого сапромикситового угля.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Абрамов А.А. Флотационные методы обогащения. М.: Изд-во Московск. гос. горного ун-та, 2008. 3-е изд. 710 с.
2. Перминова И.В. // Химия и жизнь — XXI век. 2008. № 1. С. 50.
3. Клишин В.И., Патраков Ю.Ф., Мандров Г.А. // ХТТ. 2013. № 5. С. 51.
ХИМИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА № 4 2014
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.