Взаємодія поверхнево-активних речовин з природним вугіллям в процесах його видобутку і переробки - Автореферат

Вугілля є єдиним енергоносієм, розвідані запаси якого можуть забезпечити потреби енергетики і промисловості в найближчі 300 років. У звуязку з цим актуальними є дослідження, розробка і впровадження нових поверхнево-активних речовин (ПАР), які використовуються у вугільних технологіях, зокрема реагентів для флотаційного збагачення вугілля, засобів для пилопригнічення, одержання сорбентів на основі вугілля. Актуальність вивчення взаємодії ПАР з вугіллям визначається і тим, що, з одного боку, сьогодні до паливно-енергетичного балансу країни залучається раніше не використовуване низькосортне вугілля, а, з іншого, синтезовано ряд нових ПАР, взаємодія яких з вугіллям не вивчена. Особлива роль фізико-хімічної взаємодії на границі межі фаз "вугілля - рідина (розчин)" належить будові адсорбційних шарів, їх якісним і кількісним характеристикам. Це є важливим для розуміння механізму взаємодії вугілля різних стадій метаморфізму з органічними і неорганічними сполуками, що має місце при флотації, зволожуванні, пилопригніченні та інших процесах видобутку і переробки твердого палива, у яких першою стадією є змочування й адсорбція.Однак, таке розташування молекул на поверхні, якщо і можливе на початкових стадіях адсорбції при малому ступені заповнення поверхні, не може бути прийняте при описанні адсорбційного шару в рівновазі, тому що експериментально визначена товщина адсорбційного шару значно перевищує товщину макромолекули. Дослідження впливу товщини адсорбційних шарів полівінілового спирту на вугіллі різних стадій метаморфізму на змочувальну здатність водних розчинів ПВС показало, що зі збільшенням товщини адсорбційного шару площа, що припадає на одну макромолекулу, зменшується, при цьому швидкість змочування вугільної дисперсії для жирного вугілля, і, особливо, для антрациту значно зростає, а для коксівного вугілля зменшується. Зіставлення товщини адсорбційних шарів полівінілового спирту на антрациті і графіті із середньою площею, що припадає на одну макромолекулу, адсорбовану на поверхні, а також із середньоквадратичною відстанню між кінцями статистичного клубка, дозволило зробити припущення: при концентраціях 10-3 кг/мі, макромолекули розподіляються по поверхні адсорбентів у вигляді плоско-орієнтованих на поверхні клубків, що більш вигідно енергетично. При концентрації ПВС 0,1 кг/мі площа, що припадає на одну макромолекулу, зменшується в 15 разів у порівнянні з концентрацією 0,01 кг/мі, що свідчить про велику кількість одиничних макромолекул, що сіли на поверхню адсорбенту, чи про адсорбцію агрегатів молекул, тобто надмолекулярних структур. На основі отриманих ізотерм адсорбції полівінілового спирту на антрациті і графіті можна припустити, що для проведення адсорбції на вуглецевих сорбентах у промислових цілях доцільно застосовувати концентрації ПВС не більш 5-6 кг/мі, тому що при більш високих концентраціях настає зниження адсорбції і товщина адсорбційних шарів зменшується.Для підвищення виходу органічної маси в концентрат у вугільні суспензії введено ПВС при різному режимі його подачі і концентрації, що одночасно збільшує селективність процесу. ПВС впливає на піноутворення, а також на характер, склад, стійкість та інші властивості плівок на межі розділу, тим самим впливає на прилипання частинок до пухирця повітря, поліпшуючи селективність пінофлотаційного процесу, підвищуючи вихід органічної маси в концентрат Оскільки процеси змочування лежать в основі флотації вугілля, досліджені сполуки для змочування на основі МЕА і ДЕА СЖК, які виявляють певну флотаційну активність, однак, у цілому, мало перспективні для флотації внаслідок нетехнологічності. Флотаційний метод збагачення корисних копалин не втрачає, а навпаки, збільшує свою актуальність, через те автором був розроблений спосіб флотації з застосуванням як реагента три-н-бутілборату. Флотаційні властивості вугілля залежать від мінерало-петрографічного складу, ступеня окислення поверхні зерен, характеру (складу і дисперсності) мінеральних включень пустої породи.В дисертації дано нове рішення актуальної наукової задачі, яка полягає у встановленні природи і закономірностей колоїдно-хімічної взаємодії в системі "вугільні технології - розчини поверхнево-активних речовин", що має важливе значення для теорії і практики видобування та переробки палива. Одержані нові композиції поверхнево-активних речовин на основі синтезованих моно-та діетаноламідів синтетичних жирних кислот, що мають високу змочувальну і піноутворюючу активність та високу ступінь біорозпаду, що відбувається під дією зовнішніх природних факторів. Виявлено, що полівініловий спирт збільшує час життя піни до 24 - 36 годин, уведення його в кількості 0,001 - 0,005 кг на 1 мі суміші реагентів дозволило використовувати ПВС як стабілізатор у пилопригнічуючих композиціях. Встановлено, що сорбційна здатність вуглецьвмісних сорбентів, одержаних на основі відходів вуглепереробки, може бути збільшена шляхом модифікації їх поверхні методом низькотемпературного термолізу у відновлювальному середовищі

Основний зміст роботи