煤用乳化捕收剂的浮选效果.pdf

煤用乳化捕收剂的浮选效果 周弘文,亓 欣,刘丙顺,宁万仞 山东科技大学 化学与环境工程学院,山东 青岛 266510 摘 要在煤的浮选中,将捕收剂乳化后使用,可提高药剂分散性,促进药剂在矿浆中的扩散,提 高药剂利用率。该文从乳化药剂油水配比、浮选速度及药剂选择性等方面,对山东某选煤厂浮选原 矿进行了全面的试验。实验表明乳化捕收剂具有较高的药效,可有效降低药耗,提高精煤质量, 具有显著的经济效益及社会效益。 关键词浮选;捕收剂;乳化;选择性 中图分类号 TD943 文献标识码 A文章编号 100727677 2007 0420052203 Experimental research on emulsive collector for coal flotation ZHOU Hong2wen ,QI Xin ,LIU BING2shun ,NING WAN2ren College of Chemical collector; emulsification; selectivity 国内外选煤厂用于浮选的绝大多数捕收剂为石 油产品,主要是煤油和轻柴油等,占浮选捕收剂的 80 ～90 [1 ] 。上述捕收剂在煤浆中分散性差,对 微细粒煤捕收效果差,药剂耗量大。随着采煤机械 化程度的提高以及工业矿床向贫、细、杂的方向发 展,细粒煤泥在入选原煤中的比例不断增加,捕收 剂的用量也势必增加。而国际油价上涨,我国石油 资源短缺,“十一五”规划提出今后5年内单位国 民经济产值要节能20 ,因此节省浮选剂用量, 是全国各炼焦煤选煤厂迫在眉睫的任务。 1 捕收剂乳化 在相同的浮选剂添加量的条件下,其分散度越 高,则油滴数越多,其直径也越小,则比表面积就 越大,和煤粒接触粘附的概率也就越高,从而节省 浮选剂用量,提高浮选速度,改善分选效果。提高 浮选剂分散度的有效途径之一是浮选剂的乳化。我 国一些选煤厂主要采用喷射水流乳化油类药剂,这 种方法可使药剂耗量降低20 左右,具有一定的 经济效益 [2 ] 。 更为高效的做法是采用乳化剂乳化,本研究使 用烃类油与某乳化剂的均一混合溶液,加入一定量 水,并进行机械搅拌,制得所需油水比的乳化捕收 剂。不同油水比的乳化捕收剂,其浮选速度、 药剂耗 量及选择性也不尽相同。从乳化药剂油水配比、 浮 选速度及药剂选择性等方面,对山东选煤厂浮选原 矿进行全面的实验,从而确定适合该煤浮选的最佳 乳化药剂油水配比,最适合处理原煤粒级,对降低选 煤厂浮选成本,提高洗选效益,有重大战略意义和现 实意义。对煤质硫分进行分析并初步研究捕收剂乳 化提高精煤品质,提高浮选选择性的作用机理,有助 于进一步改善药剂配方,开发更高药效的浮选药剂, 对提高精煤质量,具有十分重要的推动作用。 2 煤用乳化捕收剂的实验室试验 轻柴油具有馏分高、密度大、黏度大,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,但疏水性强,被表面孔隙吸收的数量少,因 25 第4期煤 质 技 术2007年7月 此,常被用作低阶煤浮选时的捕收剂 [1 ,3 ] 。 取与少量乳化剂混合均匀的烃类油,加一定 量水,分别配成油质量分数为20 、30 、40 、 50 、100 即烃类油乳化剂的乳化油,分别 进行浮选实验,用轻柴油做对照。实验选用1L XFD 型单槽浮选机,叶轮转速2 500 r /min ,充气量 0125 m 3 /m 2 min。矿浆浓度为100 g / L ,捕收剂 用量为112 kg /t ,起泡剂用量为0124 kg /t。 211 最佳油水比试验 从经济的角度考虑,一方面,目前能源紧缺, 油价上涨,乳化药剂用量越低,浮选成本越低;另 一方面,精煤与尾煤的价格差距较大,浮选精煤产 量越高,企业收益越高。为确定适合细粒煤泥浮选 的最佳乳化药剂油水配比,分别用烃类油质量分数 为20 、30 、40 、50 、100 的乳化油进行 浮选试验,并用轻柴油做对照。试验结果见表1。 表1 不同油水比乳化油的浮选结果 捕收剂 折合油用 量/kgt - 1 节油 率/ 入料灰 分/ 精煤产 率/ 精煤灰 分/ 尾煤产 率/ 尾煤灰 分/ 可燃体回 收率/ 20 乳化油01248023137251658106741352816530177 30 乳化油01367023137511427168481583919861195 40 乳化油01486023137621898143371114816975115 50 乳化油01605023137621908118371104911375137 100 乳化油112-23137611598152381414711873152 轻柴油112-23137551478100441534215266160 由表1可知,随折合油用量的增加,乳化油浮 选效果逐步得到提升,当油质量分数为40 时, 乳化油浮选精煤产率比纯柴油提高了7142个百分 点,尾煤灰分提高了6117个百分点,可燃体回收 率从66160 提高到75115 ,而烃类油用量仅为 轻柴油的40 ,充分说明药剂乳化后,具有更高 的药效。50 乳化油浮选精煤产率及可燃体回收率 略高于40 乳化油,且精煤灰分显著低于40 乳 化油,在对精煤质量要求较高时,可选用50 乳 化油。在浮选中, 40 乳化油药剂得到了充分的利 用,尾矿水中油含量显著降低,可见使用40 乳 化油可有效节约能源、保护环境。烃类油乳化剂 100 乳化油的浮选完善度高于纯柴油的浮选完 善度,说明乳化剂还是一种浮选促进剂,具有一定 的浮选作用。 212 浮选速度试验 分别用40 、50 、100 的乳化油及轻柴油 做捕收剂,对细粒煤泥进行浮选速度试验。三组试 验按照同一条件进行预先搅拌3 min ,加捕收剂 搅拌1 min ,再加起泡剂搅拌10 s开始充气刮泡。 从刮泡开始60 s后,隔30 s收集一次精煤,共收 集5次,试验结果如图1所示。 由图1可以看出 1到刮泡结束时, 50 乳化油浮选可燃体回 收率最高。40 乳化油可燃体回收率高于轻柴油但 图1 累计可燃体回收率与时间关系曲线 低于油乳化剂。 2浮选初期,由于轻柴油用量较大,轻柴油 可燃体回收率略高于40 乳化油,但到刮泡开始 90 s时, 40 乳化油的可燃体回收率已明显高于轻 柴油,到刮泡结束时, 40 乳化油的可燃体回收率 比轻柴油高出约两个百分点,说明乳化后药剂得到 了充分的利用。 3在相同时间内,油乳化剂100 乳化油 的可燃体回收率明显高于纯柴油的可燃体回收率,说 明油乳化剂100 乳化油的浮选速度高于纯柴 油,乳化剂起到了浮选促进剂的作用。 213 对硫的选择性试验 硫是一种严重影响煤的市场销售的组分。据统 计,焦炭中的硫分增加011 ,其有害影响相当于 灰分增加1 [4] 。试验使用ZDLB自动测硫仪对煤 样及浮选精煤做全硫分析,以对精煤品质做出进一 步的评价。试验结果见表2。 35 第4期煤 质 技 术2007年7月 表2 乳化捕收剂浮选脱硫试验 捕收剂 入料 全硫 精煤 全硫 全硫 脱除率 可燃体 回收率 浮选 完善度 20 乳化油0190015538193017721192 30 乳化油0190015440106119545105 40 乳化油0190015440107511552146 50 乳化油0190015242127513757114 100 乳化油0190015242127315251107 轻柴油0190015440106616047161 由表2可知,乳化油及轻柴油对硫均有较好的 选择性,尤其是40 乳化油和50 乳化油,在浮 选完善度明显高于轻柴油的情况下,全硫脱除率仍 不低于40 。 3 乳化作用分析 从以上实验可以看出乳化药剂的浮选速度及效 率明显高于轻柴油,这是因为 1乳化剂提高了油滴的分散度。乳化药剂中 烃类油已被预先分散成小颗粒,这样就加快了其在 矿浆中的扩散速度,与细颗粒煤作用速度也加快, 刮泡分选时间缩短。在浮选试验中,观察到使用乳 化药剂产生的气泡比使用纯柴油产生的气泡要小 些,这样就可以增加气泡与颗粒碰撞的概率,并且 使得随之发生的气泡与颗粒间粘附的概率也相应增 大了。 2乳化剂提高了煤颗粒表面区域性不可浮区 的疏水性。由于煤颗粒表面的部分区域表现亲水 性,形成水化层,降低了煤粒的可浮性 [5] 。表面活 性剂破坏了煤表面的水化层,使煤的表面不可浮选 区变得易于吸附油类药剂,而可浮区变得更易于吸 附油类药剂,使之疏水性增强,可浮性增大。 3乳化剂有促进浮选的作用。乳化剂具有一 定的浮选作用,可以促进捕收剂发挥捕收效能,自 身也可以起到捕收剂的作用。 4 经济效益分析 山东某选煤厂,入洗量为150万t ,- 015 mm 级占20 ,即30万t。这部分原煤如采用乳化捕 收剂代替轻柴油进行浮选,经济效益如下 1节省药剂效益。轻柴油单价为5 000元/t , 100 乳化油单价7 000元/t ,按使用质量分数为40 的乳化捕收剂,捕收剂用量112 kg /t计算,入浮每吨 原煤可节约药剂费用 1125 - 0148710 2164 元。全年可节约药剂费用302164 781 2 万元。 2多出精煤效益。按精煤单价为700元/t ,尾 煤单价为100元/t ,精煤产率提高2 计算,多出精 煤效益为 302 700 - 302 100 360 万元。 总计效益为43812万元。 5 结 论 浮选药剂乳化早已是行之有效的节能措施,但 在粗放型经济模式下,未引起足够重视和推广。当 今在举国上下建设资源节约型社会的大潮中,理应 大力推广使用。本文倡导的乳化剂乳化法,操作简 单,且不改变现有浮选工艺流程。通过实验发现乳 化捕收剂可节省油耗50 以上,脱除硫分40 以 上,同时可提高精煤产率2～10个百分点,从而缓 解能源紧缺,油价上涨给选煤企业带来的经济压 力,因而应用市场前景十分广阔。 各种选煤厂的原煤性质各异,采用乳化捕收剂 后节油率虽有不同,但效果很显著,就全国而言,则 更为可观。2005年全国炼焦煤选煤厂大约共入选 3亿t原煤,若浮游分选细粒煤按20 计算,入浮 总量为6 000万t ,若浮选药剂单位用量按112 kg 计算,全年共消耗712万t烃类油。如果全国选煤 厂均采用乳化捕收剂,平均节油率按50 计算, 则全年可节油316万t ,由此可见,全国选煤厂节 约浮选药剂的空间是很大的。 致谢该实验研究,在山东科技大学化学与环境工程 学院崔广文副教授的指导下进行,并得到了王力副院长、 于洪观副教授的大力支持,在此一并致谢 参考文献 [1]李亚萍,沈丽娟,陈建中,等 1 煤炭浮选药剂评述 [J ]1 选煤技术, 2006 101 [2]江明东,闫锐敏,于一栋1 浮选剂乳化系统在选煤厂 的推广应用[J ]1 煤质技术, 2006 71 [3]谢广元,张明旭,边炳鑫,等 1 选矿学[ M ]1 江 苏中国矿业大学出版社120011 [4]JS 拉斯科夫斯基 1 煤的浮选及其未来[J ]1 国 外金属矿选矿, 2007 21 [5]吕玉庭,王劲草,周国江,等1 煤油乳化捕收剂作用 机理与应用[J ]1 矿产综合利用, 2003 121 作者简介周弘文19862 , 男,山东临沂人,现就读于山东 科技大学化学与环境工程学院矿物加工工程专业。 收稿日期 20072052 14 45 第4期煤 质 技 术2007年7月