Процес CFRI

Процес CFRI — спеціальний метод збагачення корисних копалин, різновид масляної агломерації вугілля, технологія переробки тонкодисперсного вугілля, розроблена у 1970-х роках в Центральному дослідному інституті палива (Central Fuel Research Institute) Індії. Розробникик технології — Д.Саркар, Бхаттачачья.

Рис. 1 — Технологічні схеми двох варіантов процесу CFRI: 1 — вихідний матеріал; 2,4 — низьков'язке та високов'язке зв'язуюче; 3 — вода; 5 — відходи; 6 — гранулят; 7 — рН-регулятор (вапно); 8 — підрешетний продукт; 9 — колоїдна мельниця; 10 — резервуар; 11 — флотокамери (без подачі повітря); 12 — згущувач; 13 — дугове сито; 14 — віброгрохот; 15 — бризгала; 16 — фугат; 17 — фільтрувальна центрифуга; 18 — мішалка; 19 — система збагачення вугілля класу +0,5 мм; 20 — грохот; 21 — пристрій для кондиціонування

Варіанти технологій

Перший варіант

Основні операції CFRI-технології такі:

1. Подрібнення (сухе або мокре) вихідного вугілля до крупності 100 % класу −100 мкм в присутності регулятора середовища і невеликої кількості (1—2 мас.%) легкого масла.
2. Перемішування розрідженої до 4 % твердого суспензії з високов'язким зв'язуючим при витратах останнього 5—10 мас.%.
3. Розділення продукту перемішування на грохотi на гранулят та відходи.
4. Грудкування грануляту на тарілчатому або барабанному апараті-згрудковувачі.
5. Згущення і прояснення (просвітлення) суспензії відходів у відстійнику з використанням зливу для розрідження гідросумішi.

Як легке масло на стадії кондиціонування застосовувалось дизельне паливо, як важке високов'язке зв'язуюче — висококиплячі фракції масел. При подрібненні і перемішуванні фактор рН регулювався кислотою або лугом в межах рН=5—9. Для коксівного вугілля підтримувалося слабколужне середовище, для енергетичного — кисле. Тривалість подрібнення вугілля 0,5—1,5 год., тривалість агломерації — 3 хв. При зольності вихідного вугілля А^d_в=12—40 % одержували гранульований концентрат зольністю А^d=5—21 % і відходи А^d_хв=60—85 %.

Другий варіант

Подальші дослідження привели до розробки другого варіанту технології, реалізованого з метою збагачення коксівного вугілля і шламів на установках продуктивністю 10 кг/год в самому інституті та 250 кг/год на шахті «Керрме-Джіс-Чоктоу» (США). Вихідний матеріал (рис.1) змішували з водою, регулятором середовища і низьков'язким маслом у колоїдній мельниці протягом 1—2 хвилин, потім суспензію розріджували водою, вводили високов'язке зв'язуюче і суміш перемішували у флотокамері без подачі повітря. Одержаний агломерат обезводнювали на дуговому ситі та віброгрохотi або на дуговому ситі і у суміші з вугіллям крупністю 0,5 мм — на фільтрувальній центрифузі. Агломерат обезмаслювали термічним способом при 300 °C. Як легке масло застосовували дизельне масло або газойль при витратах 0,5—3 мас.%, як високов'язке зв'язуюче — пічне або антраценове масло при Q_м=8—12 мас.%. Густина суспензії на стадії подрібнення в мельниці ρ_вс1=35—40 %, на стадії агломерації ρ_вс2=15—20 %. Агломерація в камері флотомашини здійснювалася при частоті обертання імпелера n_в=1300 хв^-1. При крупності і зольності вихідного відповідно 0—0,1 мм та 17—40 % одержували агломерований концентрат зольністю А^d=10—21 %, крупністю d_а=2 мм, вологістю W^r_t=7 %. Зольність відходів становила А^d_хв=58—77 %.

Рис. 2 — Технологічна схема CFRI-процесу (установка в Лодні): 1 — вихідний матеріал; 2 — рН-регулятор; 3,4 — низьков'язке і високов'язке зв'язуюче; 5 — вода; 6 — злив; 7 — підрешетний продукт; 8 — гранулят; 9 — продукт грудкування; 10 — згущувач; 11 — пристрій для кондиціонування; 12,13 — гранулятори; 14 — дугове сито і віброгрохот; 15 — кульова мельниця; 16 — згрудковувач.

Третій варіант

На напівпромисловій установці продуктивністю 2 т/год фірмою «Бхарат Коукінг Коул ЛТД» (Лодна, Індія) випробувано третій варіант CFRI-технології (рис.2).

Вихідний матеріал змішували з водою, регулятором середовища і низькокиплячим маслом у шаровій мельниці та (або) контактному чані. Суспензію розріджували водою, вводили високов'язке масло і одержану суміш послідовно перемішували у двох горизонтальних грануляторах при n_в1=400 хв^-1 та n_в2=600 хв^-1. Одержаний агломерат обезводнювали на дуговому ситі, а потім на віброгрохотi. Агломерат піддавали грудкуванню із зв'язуючим на тарілчатому грануляторі сухого типу. Вихідний матеріал — вугілля крупністю 0—0,1 мм та вугільні шлами крупністю 0—0,5 мм. Витрати низькокиплячого (дизельного) масла становили 1—2 мас.%, висококиплячого (креозоту, пічного масла) — 10—18 мас.%. Регулятор середовища, луг, дозувався у суспензію на стадії кондиціонування. Після розрідження водою концентрація суспензії знижувалася з 35—40 % до 15—20 %. Тривалість агломерації змінювалася в межах 3—8 хвилин. При зольності вихідного А^d_в=17—41 % зольність агломерату А^d=9—22 %; крупність d_а=2—8 мм; вологість W^r_t=10 %. Зольність відходів масляної агломерації А^d_хв=62—71 %.

Резюме

Загалом CFRI-технологія пройшла успішну лабораторну, стендову і дослідно-промислову апробацію при широкому діапазоні технологічних параметрів. Вона підтвердила універсальність процесу СМА щодо вугілля різної зольності та стадії метаморфізму, можливість високоефективного зневоднення та збагачення вугілля цим методом.

Див. також

• Спеціальні методи збагачення корисних копалин
• Масляна агломерація вугілля

Література

• В. Білецький, П.Сергєєв, Ю.Папушин. Теорія і практика селективної масляної агрегації вугілля. Донецьк: Грань, 1996.
• Сергєєв П. В., Білецький В. С. Селективна флокуляція вугільних шламів органічними реагентами. (монографія). — Донецьк: Східний видавничий дім, Донецьке відділення НТШ, «Редакція гірничої енциклопедії», 2010. — 240 с.