Курс лекций по предмету «Технология обогащения нерудных полезных ископаемых» для магистров по специальности 5А540205 «Обогащение полезных ископаемых»

Рис. 29.3. Схема цепи аппаратов установки для получения керогена -70:
1 – ленточный конвейер; 2 – пробоотборник ковшовый; 3 –проборазделетелочная машина МПП 150; 4 –конвейер; 5 –питатель ленточный ; 6 –весы ленточные; 7 –шаровая мельница; 8 –классификатор односпиральный; 9 –контактный чан; 10 – флотационные машины ФМР 2Б ; 11 – пеногаситель ; 12 – вакуум – фильтр ДУ 100 – 2,5; 13 – ресиверы ; 14 – ловушка ; 15 – вакуум – насосы КВН -50 ; 16 – воздуходувка ТВ -80 -1,6; 17 - скребковый конвейер ; 18 - скребковый конвейер и трубе – сушилка ; 20 – шахтные мельницы ; 21 – газовая топка ; 22 – циклон НИОГАЗа ; 23 – батарейный циклон «Тюбкс» ; 24- мигалки; 25 –шлюзовые затворы; 26- дымосос; 27-мокрый пыеуловитель; 28- центробежный вентилятор; 29- электрорифер; 30- всасивающий фильтр; 31- пневморазгружатель; 32-весы ДВП-500; 33-мешкозашивочная машина; 34-автогрузчик; 35- ленточный элеватор.

30-36 % керогена. Конечный концентрат должен содержать 70-75 % керогена. Выход концентрата составляет 42 - 44 %.

Для получения концентрата заданного качества в схеме цепи аппа­ратов (рис.29.3) предусматривается применение шаровых мельниц, работающих в замкнутом цикле с гидроциклонами или спиральным классификатором, с целью измельчения сланца до крупности 90 % клас­са менее 0,074 мм и четырех перечисток концентрата основной флотации и контрольной перечистки отходов. Обезвоживание концентрата фло­тации будет осуществляться на дисковых вакуум-фильтрах, сушка — в трубах-сушилках инертными газами.
С 1963 г. при комбинате "Сланцы" Миннефтехимпрома СНГ дейст­вует установка для получения керогена-70 из отсевов класса 0 — 25 мм технологического сланца с содержанием органической массы 40 % .
Получение керогена возможно также с помощью центробежного разделения горючих сланцев в тяжелых жидкостях по методу, разра­ботанному в ИОТТ. Применение этого метода целесообразно при соору­жении обогатительной установки в едином комплексе с установкой по окислению керогена азотной кислотой. В этом случае отходы химичес­кого цеха могут быть использованы для получения водных растворов нитрита кальция, используемого в качестве тяжелой жидкости при центробежном тяжелосредном обогащении.
Практика эксплуатации установки и многочисленные исследова­тельские работы ряда институтов по флотации сланцев различных слоев и месторождений показывают, что во всех случаях могут быть достиг­нуты хорошие технологические показатели обогащения. Институтами разработаны эффективные режимы получения высококонцентрирован­ного керогена марки 80,90 и 92, его обезвоживания и доведения до нуж­ной крупности.
2. Горючие сланцы, как высокозольное углеводородное органическое сырье, перерабатывается во многих стра­нах мира (Австралия, Югославия, Швейцария, Эстония, Швеция, Германия, Украина. Россия и др.) для получения электроэнергии, сланпеной смолы, горючих смазочных материалов (ГСМ) и др.
На территории Средней Азии прогнозные ресурсы го­рючих сланцев до глубины 600 м от дневной поверхности определены в 93 млрд. т, в том числе 47 млрд., т. в Узбе­кистане (Байсунском - 55 млн. т. Уртабулакском - 248 млн. т., Учкыр-Кульбешкакском - 126 млн. т) . Многие месторождения горючих сланцев расположены на территории Кызылкумом.
Одной из определяющих особенностей качественной характеристики горючих сланцев является повышенное содержание металлов, в том числе молибдена, ванадия, кадмия, индия, скандия, золота и др. Кроме того, сланцы содержат в определенных количествах платиноиды и уран, а также 28-30% горючих веществ.
Таким образом, горючие сланцы Узбекистана являют­ся высоко перспективным минеральным сырьем дли полу­чения цветных, благородных и редких металлов, ГСМ, медицинских препаратов, Горючие сланцы можно использовать как энергоносители. Однако, в настоящее время в Узбекистане горючие сланцы не перерабатыва­ется из-за отсутствия приемлемой технологии.
Результаты хи­мического анализа пробы горючих сланцев показали, что сланцы содержат 69-73% минеральной составляющей и 27-31% керогена.
Исходный органический материал -планктон (простые микроорганизмы и водоросли) вра­щался в окислительной среде и на ранней стадии разло­жения происходило усреднение состава органического вещества и образовался коллоидный «водный гумус». При старении коллоида, на определенном этапе в нем образовались изолированные пузырьки газов. Для многих сланцев природа газовых включений была подтверждена экспериментально, выделив газ из отключений и опрели его состав
Газовыделение при повышении температуры может быть установлено и путем съема декрепитаграмм пробы сланцев, Согласно полученным результатам вакуумной декрепитографических исследований двух фракций (-1 +0,5 и -0,5 + 0,25 мм) сланца выделяются два температур­ных интервала, характеризующихся повышенными газо­выделениями :
I - от 20⁰ С до 6О⁰ С при максимуме при 40⁰ С,

II - от 120 ⁰ С до 540⁰ С при максимуме при 18О ⁰ С. Эти температурные интервалы являются аналогичными для обеих фракций сланца.

Результатами анализа установлено, что в обеих фракциях имеют места следующие газы: СО₂, Н₂О, КН, С₂О₅,О_2, СН₄, Н₂S, (рисунок). Общий объ­ем газов и навеске во фракции -0,1 -0,5 мм составляет 59,63 мл/г, а во второй -58,06 мл/г. В навеске фракции -1 -0,5 мм обнаруживаются следы SО₂, тогда как сера в форме Н₂S выделяется очень обильно (37.36; 35,87 мл/г), Это свидетельствует о высокой сернистости сланца,
Сера в сланце может быть представлена в виде серо­содержащих органических соединений и в виде сульфи­дов металлов, часто в виде пирита. Кстати характерной особенностью минеральной части горючих сланцев Цен­тральной Азии является высокккое содержание пирита, тонко рассеянного среди частичек глин и среди сгустков псевдовитринита в керогене, Как показывают результаты спектрального анализа содержание железа в минеральной части сланца составляет 3%. Это значит, содержание пи­рита а сланце будет не менее 5%. Большое содержание пирита характеризует интенсивный восстановительный геохимический характер среды. Из данных сле­дует, что основным элементным составом битумоидов .
3. Перспективным является использование горючих сланцев для получения из них концентратов с высоким (до 90 %) со­держанием керогена. Получение такого концентрата может быть осуществлено флотацией исходного сланца, измельчен­ного до крупности 90—95 % класса -0,074 мм.
Недостатком действующих сланцеобогатительных фаб­рик является несовершенство водно-шламовых схем, в резуль­тате чего ежегодно в наружные шламовые отстойники (НШО) сбрасывается большое количество (600 тыс. т) сланцевых шламов с теплотой сгорания 2,56 МДж/кг. Осаждение, освет­ление, уплотнение и обезвоживание шламов в НШО осущест­вляются в течение 3—5 лет. При этом в связи с окислением горючей массы сланца под влиянием природных факторов значительно снижается его теплота сгорания. Кроме того, сточные воды обогатительных фабрик при длительном кон­такте со шламом приобретают повышенную кислотность (рН до 4), а дренирующая вода заболачивает прилегающие к НШО земли. Поэтому при реконструкции действующих и строительстве новых фабрик предусматривается организация замкнутого водооборота с применением радиальных сгусти­телей, флокуляции шламов и их обезвоживанием в осадительных центрифугах.
Кероген-70 является ценным сырьем для получения раз­личных химических продуктов. Он находит все более широ­кое применение в качестве наполнителя при производстве ки­слотоупорных и щелочеупорных пластических масс, для по­лучения специальных сортов эбонита, резинотехнических из­делий, полностью или частично заменяет дорогостоящие на­полнители (древесную муку, полевой шпат, асбест). Применение керогена позволяет уменьшить расход дефицитных фе-нолформальдегидных смол, не ухудшая качества изделий, снизить расход материалов и их себестоимость при производ­стве пластмасс и резинотехнических изделий.
Разработана технология получения из керогена жирных ди-карбонатовых кислот. Эти кислоты находят широкое примене­ние в качестве исходного сырья для производства пластифика­торов и полиэфирных смол. Кроме того, разработана техноло­гия термопластификации керогена. Получаемый продукт — термобитум — может заменить формальдегидные смолы в про­изводстве пенопластов и антикоррозионных лаков.
Разработана технологическая схема глубокого обогаще­ния горючих сланцев для получения керогена-70. По этой схеме обогащаются сланцы крупностью 0—30 мм с содержа­нием в них 30—36 % керогена. Конечный концентрат должен содержать 70—75 % керогена.
Получение керогена возможно также с помощью центро­бежного разделения горючих сланцев в тяжелых жидкостях. Применение этого метода целесообразно при сооружении обогатительной установки в едином комплексе с установкой по окислению керогена азотной кислотой. В этом случае от­ходы химического цеха могут быть использованы для полу­чения водных растворов нитрита кальция, применяемого в качестве тяжелой жидкости при центробежном тяжелосред-ном обогащении горючих сланцев.
Практика эксплуатации такой установки и многочислен­ные исследовательские работы по флотации сланцев различ­ных слоев и месторождений показывают, что во всех случаях могут быть достигнуты хорошие технологические показатели обогащения. При этом разработаны эффективные режимы получения высококонцентрированного керогена марки 80, 90 и 92, его обезвоживания и доведения до нужной крупности.