Микропузырьковая безреагентная гидрофобизация поверхности угля

Ю.Ф. Патраков, С.А. Семенова
Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация
Горная Промышленность №S2 / 2023 стр. 53-58

Резюме: Описаны методические особенности гидрофобизации угольной поверхности с использованием микропузырьковой газожидкостной среды для интенсификации процесса флотационного обогащения угля. Микропузырьки воздуха генерировали методом декомпрессии насыщенной под давлением воздуха жидкости. Установлено влияние давления насыщения воды газом на размер миропузырьков и их стабильность в течение времени. Показано, что добавка микропузырьков приводит к образованию на поверхности угля промежуточного гидрофобного воздушного слоя, который является основой для закрепления пузырей флотационного размера. Приведены результаты флотации коксующихся углей с использованием микропузырьковой газожидкостной смеси. Посредством метода дифференциального гранулометрического анализа установлена предпочтительная флотация микропузырьками воздуха мелкодисперсных угольных частиц размером < 50 мкм. Установлено, что для малозольных углей эффективность безреагентной микропузырьковой флотации может быть сопоставима с результатами обогащения с использованием традиционных нефтехимических реагентов. При реагентном режиме закрепление микропузырьков осуществляется на гидрофобизированной маслом поверхности мелких частиц с образованием углевоздушных комплексов.

Ключевые слова: каменный уголь, микропузырьковая газовая среда, смачиваемость поверхности, гидрофобизация поверхности, флотация

Благодарности: Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук» проект FWEZ-2021-0002 «Разработка эффективных технологий добычи угля роботизированными горнодобывающими комплексами без постоянного присутствия людей в зонах ведения горных работ, систем управления и методов оценки технического состояния и диагностики их ресурса и обоснование обеспечения воспроизводства минерально-сырьевой базы» (рег. №АААА-А21-121012290021-1). Авторы выражают благодарность за помощь в выполнении физико-химических методов анализа: вед. инж. Папиной Т.А., Харлампенковой Ю.А. (ИУ ФИЦ УУХ СО РАН), к.ф-м.н. Созинову С.А. (ЦКП ФИЦ УУХ СО РАН).

Для цитирования: Патраков Ю.Ф., Семенова С.А. Микропузырьковая безреагентная гидрофобизация поверхности угля. Горная промышленность. 2023;(S2):53–58. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-S2-53-58

Информация о статье

Поступила в редакцию: 21.07.2023

Поступила после рецензирования: 14.08.2023

Принята к публикации: 17.08.2023

Информация об авторах

Патраков Юрий Федорович – доктор химических наук, профессор, заведующий лабораторией научных основ технологий обогащения углей, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Семенова Светлана Александровна – кандидат химических наук, доцент, ведущий научный сотрудник, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово. Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

1. Классен В.И. Флотация углей. М.: Гос. науч-тех. изд-во по горному делу, 1963. 380 с.

2. Laskowski J.S. Coal flotation and fine coal utilization. Amsterdam: Elsevier Science, 2001. 368 p.

3. Абрамов А.А. Собрание сочинений: Т. 4: Флотационные методы обогащения. М.: Горная книга; 2017. 597 с.

4. Etchepare R., Oliveira H., Nicknig M., Azevedo A., Rubio J. Nanobubbles: Generation using a multiphase pump, properties and features in flotation. Minerals Engineering. 2017;112:19–26. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2017.06.020

5. Tao D.E. Role of bubble size in flotation of coarse and fine particles – A review. Separation Science and Technology. 2004;39(4):741– 760. https://doi.org/10.1081/SS-120028444

6. Patrakov Yu.F., Semenova S.A. Intensification of coal flotation by means of air microbubbles. Coke and Chemistry. 2021;64(2):64–68. https://doi.org/10.3103/S1068364X21020046

7. Gao Ya. Dashliborun A.M., Zhou J.Z., Zhang X. Formation and stability of cavitation microbubbles in process water from the oilsands industry. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2021;60(7):3198–3209. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.0c04795

8. Liu J. Self-absorbing Microbubble Generator. CN2227985Y, 1996.

9. Li B., Tao D., Ou Z., Liu J. Cyclo-microbubble column flotation of fine coal. Separation Science and Technology. 2006;38(5):1125–1140. https://doi.org/10.1081/SS-120018127

10. Zhang R., Liu Sh., Zheng S. Characterization of nano-to-micron sized respirable coal dust: Particle surface alteration and the health impact. Journal of Hazardous Materials. 2021;413:125447. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.125447

11. Patrakov Yu.F., Semenova S.A., Kharlampenkova Yu.A., Sozinov S.A. Determining the Wettability of Coal Surfaces. Coke and Chemistry. 2019;62(12):545–551. https://doi.org/10.3103/S1068364X19120081

12. Артемьев В.Б., Еремин И.В., Гагарин С.Г. Петрография углей и их эффективное использование. М.: Недра; 2000. 334 с.