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选煤浮选药剂现状与发展
热点新闻   2019/1/6 8:13:54   本站   1328

煤泥浮选是利用煤与矸石表面物理化学性质的差异,并通过添加特定浮选药剂的方法来扩大煤与矸石间表面润湿性的差别,在固-液-气三相界面,选择性地富集低灰煤炭,从而实现煤与矸石分离的一种煤泥分选技术。浮选之所以能广泛的应用于煤泥分选,重要的原因在于它能通过浮选药剂灵活、有效地控制浮选过程,并按照人们的要求有效地实现煤与矸石分离,使煤炭资源得到综合高效利用。

浮选药剂可以改善浮选系统中气、液、固三相的性质,使产生的气泡大小、数量、寿命、升浮速度等都能满足浮选要求,调整矿物的表面性质、矿物与其他物质的作用以及矿浆的性质,变不能浮矿物为可浮、使能浮的矿物更好浮,并提高浮选的选择性和浮选速度。近年来我国国民经济高速发展,对能源需求不断提高,煤炭产量已经达到28亿吨,煤炭合理有效利用已越来越引起重视。随着煤炭综合机械化开采方法的应用,原煤中高灰煤泥含量大量增加,同时,迫于节能减排及企业经济效益的压力,煤炭企业也非常重视煤泥浮选。浮选结果的好坏,浮选药剂选择与使用取决定性作用。为此,将近年来国内外有关选煤浮选药剂的报道,整理如下,分为捕收剂、起泡剂、调整剂、复合浮选剂四类进行综述。

1捕收剂

捕收剂通过提高矿物的疏水性,使矿粒能更牢固地附着于气泡而上浮。绝大多数捕收剂的分子结构均由非极性的疏水基团和极性的亲固基团组成,亲固基同矿物表面作用,疏水基朝向水,从而使矿物表面疏水化。

在煤泥浮选中广泛采用非极性烃类油作为捕收剂,约占煤泥浮选捕收剂的80%~90%。国内外选煤厂煤泥浮选常用的捕收剂多数是石油产品,主要是煤油、轻柴油,还有一些人工合成的非极性烃类油捕收剂,如我国的FS201、ZF浮选剂等。随着油价上涨,煤炭浮选药剂用量以及脱硫降灰的研究越来越为人们所重视,开发用量少、选择性强的高效浮选捕收剂对选煤脱硫降灰有着重要的现实意义。

1.1  烃类油

煤油是煤泥浮选中应用最广泛的非极性烃类捕收剂之一。它是石油裂解时的馏分产品,主要成分是 C11—C16的烷烃,不易溶于水,只具有捕收性,煤油的用量一般为0.5—2kg/t(煤泥)。用量过大,有显著的消泡作用。

轻柴油具有馏分高、密度大、粘度大、在水中分散的油珠直径大和在煤表面展开的速度慢等特点,。其疏水性强,被表面孔隙吸收的数量少,用作低阶煤浮选时的捕收剂效果较好。用量常为1—3kg/t(煤泥)。

天然气冷凝油是由天然气凝析油经精馏所得的煤油馏分。我国天然气资源丰富,西南地区的多数选煤厂用凝析油制得煤油、轻柴油作捕收剂。国外也有采用。

1.2 BET捕收剂

在煤的浮选脱硫降灰研究过程中,人们把应用在金属矿浮选的邻苯二甲酸二乙脂 (BET) 引入到煤的浮选脱硫降灰作业,获得了理想的浮选效果。通过大量的试验测试表明,BET是一种性能优良的浮选药剂,BET的浮选效果要优于普通的煤用捕收剂,尤其是用于高硫煤浮选时,它有很强的选择性。

1.3  ZFC-1

利用由柴油、表面活性剂和水以27:3:70的比例复合而成的新型乳化浮选药剂,对淮北瘦煤和张家口1/3焦煤两种煤样进行浮选试验研究。在基本保持精煤灰分不变的情况下,与柴油相比,使用ZFC-l作为捕收剂时,可提高精煤产率5%-22%,提高可燃体产率6%-23%,节约柴油用量70%。

1.4  WL捕收剂

WL捕收剂具有微乳液、多功能、安全阻燃、节能、价格低的特点。采用微乳化技术,合成纳米级的乳化型捕收剂,解决了该类产品稳定性差、易于分层的问题,该产品存放寿命达半年以上。产品经屯兰选煤厂多次半工业试验,各项浮选指标均达到或超过该厂现用煤油捕收剂的效果,可完全替代煤油在该厂投入正常浮选生产工艺。

1.5  ZNX-0711

实验室浮选试验结果表明,在精煤灰分相同的条件下,与煤油相比,ZNX-0711可提高浮选精煤产率3-4个百分点。马头选煤厂工业应用结果表明,使用该捕收剂可大大提高浮选精煤产率,降低选煤药耗,给选煤厂带来良好的经济效益。

2、起泡剂

起泡剂是具有起泡作用的表面活性物质,通过加入起泡剂,可以产生细小稳定而不易兼并的气泡。目前广泛采用的起泡剂通常是一种异极性表面活性物质,由两部分组成:一段为极性基,亲水;另一端为非极性基,亲气。起泡剂起泡能力与这两个基团的性质密切相关。

起泡剂的种类繁多,我国主要采用化工副产品作起泡剂,如杂醇、仲丁醇、丁辛醇等。近年来,合成起泡剂方面应用也有新的进展。起泡剂与煤油、轻柴油配合使用,使药剂的单位耗量大多降到1.5kg/t(煤泥)左右。

2.1  天然起泡剂

松醇油也称2号油,是我国选矿厂应用最为广泛的一种起泡剂,它是一种淡黄色油状液体,以松节油为原料经水合反应得到,主要成分是α-萜烯醇。其他以α-萜烯醇为主要成分的天然起泡剂还包括樟脑油、松油等。天然类起泡剂是由林木直接蒸馏和加工后的产品。

2.2  工业副产品起泡剂

工业副产品起泡剂是我国煤泥浮选应用较为广泛的起泡剂。充分利用工业副产品,进行有效加工和不断调整,这是研制浮选剂的一个重要途径,具有较高的经济和社会意义。

(1)杂醇。杂醇密度为0.8g/cm3左右,黄色透明液体,是选煤厂应用较多的起泡剂。其来源广,生成的泡沫较脆,选择性好,可以用于难选煤和高硫煤的浮选。

(2)仲辛醇。仲辛醇是我国选煤厂广泛应用的起泡剂,起泡性能较杂醇强。

(3)混合醇。混合醇分为C 6-C8醇以及C8-C16醇。该类起泡剂泡沫多,脆而不粘,并对过滤脱水有利,用量100—150g/t(煤泥)。

2.3 人工合成起泡剂

该类起泡剂是人们根据所浮选的矿物特性而专门生产的化工产品,主要有醚醇类和醚类。该类起泡剂水溶性较高,泡沫结构紧密,能产生直径小于0.2mm的微泡,选择性较好,产生的泡沫不粘,消泡迅速,用量少,但价格较贵。

(1)4号油又称丁醚油,主要原料是合成聚乙烯醇过程中产生的副产品,来源广泛。4号油价格低、纯度高、用量省、起泡能力强,在尾矿水中很快分解,是一种毒性小的起泡剂。

(2)甲基异丁基甲醇,又称甲基戊醇,代号MIBC。该药在美国大量使用,其特点是选择性好、活性高、生成的泡沫细且脆而不粘、容易消泡、用量少,仅20—40 g/t(煤泥)。但由于原料取于粮食,我国未在工业上使用,只作为实验室浮选的标准起泡剂。

3、调整剂

浮选前除了要添加捕收剂、起泡剂之外,还要根据情况添加不同的调整剂。作为控制矿物与捕收剂作用的一种辅助药剂,调整剂的合理使用是获得高指标的关键。

3.1 活化剂

凡能增强矿物表面对捕收剂的吸附能力的药剂称为活化剂,活化剂一般通过活化离子在矿物表面的吸附、形成难溶性薄膜和清洗矿物表面的亲水薄膜等来发挥作用。活化剂通过增强矿物表面对捕收剂的吸附能力来起作用。

3.1.1  乳化剂

乳化剂可以节省经类油的用量,并改善药剂的作用效果。乳化剂通过使烃类油乳化,容易在矿浆中分散成小油珠,形成乳状液;或使起泡剂分散,起到调整液态的作用,从而改善捕收剂、起泡剂的作用效果。用适当的方法将煤泥乳化后再用,就可大大改善分散性,降低用量,并减轻细泥在浮精表面的粘附,提高精煤质量。药剂乳化的方法很多,如超声波乳化和乳化剂乳化等。

DR乳化剂就是其中一种。浮选煤泥时,在煤油捕收剂中加入 DR乳化剂,将煤油乳化后使用。乳化油由于油滴分散,在油滴与水的相界面上定向排列着乳化剂分子,当分散的液滴与煤粒发生接触时,油滴表面的乳化剂分子能促进煤油捕收剂在煤粒表面上扩展、覆盖,以致使整个煤粒表面疏水性增强,提高煤粒的浮选活性。DR乳化油性能稳定,浮选性能优越,可以节省约 50%的煤油消耗,具有较明显的经济效益。

3.1.2  促进剂

促进剂是一种能改善捕收剂和起泡剂效果的浮选剂,其组成多为表面活性的有机化合物,是浮游选煤的重要辅助药剂。多数促进剂本身不是捕收剂和起泡剂,但添加少量促进剂后,,可改善药剂性能、改善浮选效果、提高精煤产率,降低浮选药耗。作为促进剂的代表,MO浮选促进剂已经被成功应用于工业生产,分别用于兴隆庄气煤、赵各庄肥煤、平顶山主焦煤、宋仙庄气肥煤,精煤产率可提高0.5%-11.9%,节油18%-33%,每浮选1吨干煤泥多收益1.43-29.79元。药剂具有明显的节油、降灰、提高精煤产率的效果。

3.2  pH调整剂

pH调整剂对煤与矿物杂质的可浮性影响很大。矿物通常要在一定的pH值范围内,浮选过程才有较好的选择性。各种浮选药剂只有在一定的pH值范围内,才能发挥最高的效率。常用的介质pH值调整剂有石灰、碳酸钠、硫酸等。

4、复合浮选剂

复合浮选剂是近年来浮选剂开发的新趋势,它兼有高效起泡和捕收性能,具有适应性强、浮选速度快、使用方便、用量省等特点。研制和生产复合药剂可降低油耗、节约能源、改善浮选指标,药剂的单耗大多降到l.0kg/t(煤泥)以下。

4.2 ME复合浮选药剂

工业上以环己烷制取环己酮的工艺中产生大量酸性废料,用废料 E I与乙醇合成羧酸酯,以合成的羧酸酯为起泡剂,制成复合型浮选药剂ME。该药用于平顶山气煤浮选工艺中,可改善浮选效果,具有明显的选择性优势。当 ME药剂用量为500g/t时,精煤产率可达88.86%,精煤灰分为11.58%。数据表明,合成羧酸酯性能良好,作为起泡剂,选择性好、用药量少,能明显改善浮选效果。

4.3  KJ复合药剂

利用微量热仪、表面张力仪、接触角测量仪等仪器,研究了KJ复合药剂对煤泥的作用效果,进行了煤泥浮选实验,考察了添加不同用量的KJ表面活性剂对煤泥浮选效果的影响,比较了KJ复合药剂与煤油、仲辛醇的浮选效果。结果表明,KJ复合药剂的浮选效果优于煤油、仲辛醇,当KJ表面活性剂添加量为2%时,KJ复合药剂的浮选效果最好。

4.4  ZH复合药剂

实践表明,在保证浮选精煤质量和提高浮选效率的前提下,使用ZH型复合浮选剂可将浮选剂耗量控制在0.7kg/t(煤泥)左右,并且实现了浮选药剂的自行配制与生产,充分适应了田庄选煤厂入选原煤来源广、煤质变化大的特点。ZH型复合浮选剂能够根据煤质变化及时调整“油比”,以改善浮选效果,降低药剂耗量,从而降低生产成本,提高经济效益。

5、浮选药剂的现状和发展

我国选煤厂煤泥浮选工艺普遍存在大流量、低浓度、细粒度、高药耗的问题,其中以高药耗的问题最为突出,浮选剂耗量多在1.0—2.0kg/t(干煤泥)左右,煤泥粒度细是主要原因。可以预见,随着进一步开采煤层,煤粉量会相对增多,可浮性也将随之变差,这个问题将变得更加突出。这不但增加选煤生产成本,而且影响浮选系统的工艺效果。

复合药剂的出现对于选煤浮选药剂的发展起到了重大的推动作用,传统药剂浮选细粒难,选煤效果大多较差,复合药剂兼有高效起泡和捕收性能,在一定程度上解决了这个问题。复合药剂在现阶段的应用也有些不足,普遍存在捕收性能不足的弊端,不易调节药剂效果,而且复合浮选剂的品种过少和质量不够理想,这些都不能满足选煤厂生产的需要。所以在浮选剂的生产和使用方面,应当多研制及推广应用新型药剂,增加浮选剂品种,实行联合用药。

国内外选煤厂用于浮选的捕收剂绝大多数为石油产品,煤油、轻柴油属于能源短缺物资,我国石油资源相对贫乏,为减轻能源供需矛盾、改善浮选剂的性能、减少其用量是必然的发展趋势。近年来,世界各国都在研制利用化工副产品来代替石油制品的浮选药剂,以求降低成本,提高精煤产率。随着国际油价的上涨,高效、廉价的捕收剂受到了广泛地重视。研制药耗低、价格廉、效果佳、范围广的浮选药剂是当今发展的主要趋势。


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