乳化浮选药剂处理孙村细粒煤的试验研究.pdf

以可大大降低浮选成本。 4 结论 由于乳化煤焦油富含高表面活性的芳烃和各种 杂极性成分,适于在煤泥浮选中作捕收剂。同时具 有一定的起泡和调整作用,是一种多功能药剂。使 用这种药剂对提高精煤产率、降低浮选成本、改善 企业经济效益具有重要作用。 参考文献 [1] 谢广元,吴玲,欧泽深,等 1从细粒煤泥中回收精 煤的分选与脱水技术研究[J ]1煤炭学报, 2004, 5 602 - 6051 [2] 何绪文,肖宝清 1浮选柱在细粒煤分选中的发展与 应用[J ]1国外金属矿选矿, 1996,71 [3] 王柔,戴服管 1煤焦油及其深加工[ J ]1四川化 工, 1995,31 [4] 蔡璋 1浮游选煤与选矿[M ]1北京煤炭工业出 版社, 1998156 - 821 [5] 陈敏,燕慧 1煤焦油主要组分测试方法探析[J ]1 煤化工, 2004,101 文章编号 1001 - 3571 2007 06 - 0012 - 03 乳化浮选药剂处理孙村细粒煤的试验研究 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 摘要将捕收剂乳化后可有效提高其在矿浆中的分散性,降低捕收剂消耗。对孙村选煤厂细粒煤 泥浮选的试验表明,将捕收剂乳化后使用,可以节省60以上的浮选药剂,同时可提高浮精产 率2～5个百分点,具有显著的经济效益及社会效益。 关键词捕收剂;乳化;浮选试验;浮选速度;经济效益 中图分类号 TD943 11 文献标识码 A 我国是以煤炭为主要能源的国家之一, 70的 能源以及60的化工原料来源于煤炭。2006年我 国共消耗炼焦用精煤316亿t,预计2007年炼焦用 精煤产量将达到4亿t。随着采煤机械化程度的提 高以及工业矿床的贫、细、杂状况的加剧,细粒煤 泥在入选原煤中的比例不断增加,占原煤的20 ～30 [1 ]。细粒煤泥分选技术很多 ,但是就目前 国内外选煤技术的发展水平而言,浮游选煤仍是细 粒煤泥分选的最有效方法。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 [2 ]。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,浮精产率低。因此,改善浮选药剂性 能、降低药耗、提高精煤产率,是炼焦煤选煤厂迫 在眉睫的任务。 1 浮选药剂的使用方法 降低浮选剂用量的有效途径之一是捕收剂的乳 收稿日期 2007 - 06 - 28 作者简介周弘文1986 - ,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,曾被评为 “ 山东 科技大学学生科技拔尖人才 ” 。联系电话0532 86042452,E - mail wen87xz1631com。 化。由于油质捕收剂如轻柴油具有馏分高、 密度大、粘度大,在水中分散的油珠直径大且在煤 表面展开的速度慢 [3 ] ,在实际使用中耗量往往过 高。这不仅导致吨煤浮选药剂费用上升,而且也增 加了煤泥水的处理难度。将捕收剂乳化后使用,不 仅可以改善捕收剂在矿浆中的分散性,降低药耗, 而且可以提高浮选速度,增加精煤产量。部分选煤 厂采用喷射水流乳化油类药剂,可使药剂耗量降低 20左右,具有一定的经济效益 [4 ]。但目前还没 有研制出简单、高效的可广泛应用于捕收剂乳化的 喷射水流设备,且新工艺的使用对现有工艺流程改 变较大,因而这一方法尚未广泛推广。 更为有效的做法是采用乳化剂乳化捕收剂。这 种工艺操作简单,且不改变现有浮选工艺流程,应 用前景十分广阔。本研究在烃类油与某乳化剂的均 一混合溶液中加入一定量水,并进行机械搅拌,制 得所需油水比的乳化捕收剂,并应用所制得的乳化 捕收剂,从药剂油水配比、浮选速度等方面,对孙 村选煤厂细粒煤泥进行了浮选试验,以确定适合该 厂细煤泥浮选的最佳乳化药剂油水配比和最适合处 理的原煤粒级,达到降低选煤厂浮选成本,提高经 济效益的目的。 21 第6期 2007年12月 选 煤 技 术 COAL PREPARATI ON TECHNOLOGY No16 Dec12007 2 乳化作用分析 211 乳化剂可提高捕收剂的分散度 油质捕收剂如轻柴油是与水不相溶的液 体,要使它以微细粒子分散于水中,就需要通过外 力克服它的表面张力。乳化剂的加入使油水之间的 表面张力降低了几十倍,从而形成油包水型或水包 油型乳状液。乳化剂是由亲水的极性基和疏水的非 极性基组成的有机物。处于油水体系中的乳化剂集 中于油水界面上,分子的极性基伸向水相,非极性 基伸向油相,呈定向排列,在水滴或油滴表面形成 稳定的保护膜,阻止了液滴互相兼并,如图1所 示。乳化液中液滴分布均匀,平均粒径可达10～ 15μm。乳化捕收剂中烃类油已被预先分散成微细 粒子,从而加快了其在矿浆中的扩散速度,与细颗 粒煤的作用速度也因此而加快,刮泡分选时间缩 短。在浮选试验中,观察到乳化药剂产生的气泡比 纯柴油产生的气泡要小些。随气泡直径的变小,气 泡与颗粒碰撞的概率增大,气泡与颗粒的粘附概率 也相应增大。 图1 乳化剂乳化作用示意图 212 乳化剂可改善煤粒可浮性 煤粒表面由芳香核形成的可浮区和极性官能团 与无机矿物质形成的不可浮区构成。在进行浮选 时,可浮区吸附油滴,而不可浮区则形成水化层, 不吸附油滴,因而形成了不连续的较厚的油膜。表 面活性剂可破坏煤表面的水化层,使煤的表面不可 浮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,形成连续的较薄的油膜,从而提高 煤粒的可浮性。 213 乳化剂可促进浮选的进行 乳化剂具有一定的捕收效果。试验以孙村细粒 煤泥为原料,对比了油乳化剂和轻柴油的浮选效 果。试验结果如图2所示。由图2可以看出,乳化 剂具有一定的捕收能力。在相同药量、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。这说明油乳化剂比轻柴油的捕 收能力强,同时也证实了乳化剂具有浮选促进剂的 作用。 图2 可燃体回收率与浮选时间关系曲线 3 细粒煤泥粒度分析 按照有关标准,对孙村细粒煤泥进行了粒度分 析,分析结果见表1。 表1 煤泥粒度组成分析 粒级/mm产率灰分累计产率累计灰分 015918622138918622138 012～01531160191534114620121 01125～012016184201015813020115 01097～011258185221696711520149 01074～0109712172231507918720197 01074201132615610022109 合计10022109 由表1可知,该煤样粒度分布主要集中在015 ～012mm级较粗颗粒与 01074mm级较细颗粒, 两者共占煤样总量一半以上。中间粒级含量相对较 少。随着粒度的减小,该煤样灰分逐渐升高, 01074mm级的灰分最高,为26156 ,较其他粒级 的灰分高出3个百分点以上,含量占全样的 20113。由于高灰细粒煤含量较高,为提高精煤 产率,降低精煤灰分,要求浮选药剂具有较好的选 择性与捕收能力。 4 乳化捕收剂的浮选试验 取与少量乳化剂混合均匀的烃类油,加一定量 水,分别 配 成 质 量 浓 度 为30、35、40、 45的乳化油,分别与轻柴油做了对比性试验。试 验选用1L的XFD型单槽浮选机,叶轮转速为 2 500r/min,充气量0125m 3 / m 2 min ,矿浆浓 度为100g/L,捕收剂和起泡剂用量分别为吨干煤 泥112kg和0124kg。 411 不同油水比乳化捕收剂的浮选试验 不同油水比乳化捕收剂,其油滴大小与数量不 31 第6期 周弘文等乳化浮选药剂处理孙村细粒煤的试验研究 2007年12月25日 同,因而选择性与捕收效果也不同。在乳化捕收剂 用量相同的情况下,乳化药剂中烃类油的质量分数 越低,浮选成本越低。在保证浮选精煤品质及较高 可燃质回收率前提下,为确定适合细粒煤泥浮选的 最佳乳化药剂油水配比,分别用烃类油质量浓度为 30、35、40、45的乳化油与轻柴油做对比 性试验。 试验结果见表2。 表2 不同油水比乳化油与轻柴油的浮选结果比较 捕收剂 折合油用量/ kgt- 1 节油率/ 入料灰 分/ 精煤 产率/灰分/ 尾煤 产率/灰分/ 可燃体回 收率/ 30乳化油01367023137421019140571993314949167 35乳化油01426523137521156179471854114463143 40乳化油01486023137601688107391324619872179 45乳化油01545523137591928123401084610171176 轻柴油1120-23137581156167411854615770182 由表2可知,随着质量浓度的增加,使用乳化 捕收剂的浮选精煤产率逐渐提高,捕收能力逐渐增 强。当质量浓度为40时,浮选精煤产率比纯柴 油提高了2153个百分点,尾煤灰分提高了0141个 百分点,可燃体回收率从70182提高到72179; 质量浓度为45的乳化油也具有较好的浮选效果, 但节油率较40乳化油低;即使在乳化油浓度为 35时,精煤产率仍高达52115。这充分说明药 剂乳化后,具有更高的药效;但当乳化油浓度为 30时,浮选效果明显下降。原因是当油水比低于 3∶7时,乳化油粘度显著提高,药剂在矿浆中的分 散性下降。综合各项指标可以看出,质量浓度为 40的乳化油的浮选效果优于轻柴油,且使捕收剂 消耗大大降低,最适合用于孙村细粒煤泥的浮选。 412 浮选速度试验 分别用质量浓度为35、40、45的乳化 油及轻柴油作捕收剂,对孙村细粒煤泥进行浮选速 度试验。四组试验按照同一条件进行预先搅拌 3min,加捕收剂搅拌1min,再加起泡剂搅拌10s后 开始充气刮泡。从刮泡开始60s后,隔30s收集一 次精煤,共收集5次。试验结果如图3所示。 图3 浮选精煤产率与浮选时间关系曲线 由图3可以看出 1到刮泡结束时,质量浓度为40的乳化 油浮选产率最高。质量浓度为45的乳化油的浮 选产率高于轻柴油,但低于40乳化油。 2浮选初期,轻柴油作捕收剂浮选产率略 高于40乳化油。到刮泡90s时, 40乳化油作 捕收剂的浮选产率已明显高于轻柴油。到刮泡结 束时, 40乳化油作捕收剂的浮选产率比轻柴油 高出约215个百分点。说明乳化后的捕收剂在矿 浆中的分散度增强,药效得到明显改善。浮选初 期,由于轻柴油用量较大,浮出精煤较多。但采 用质量浓度为40的乳化油作捕收剂的浮选速度 最快。随着浮选的进行,轻柴油大量消耗,煤浆 中油滴数量急剧下降,浮选速度随之下降。而 40乳化油油滴小而多,药剂得到了充分利用, 浮选速度明显优于轻柴油。 5 经济效益分析 孙村选煤厂年入选原煤100万t,入选原煤中 015mm级占20 ,即20万t。这部分原煤如采 用质量浓度为40的乳化油代替轻柴油作捕收剂 进行浮选,经济效益如下 1轻柴油单价按5 000元/t,乳化油单价按 6 000元/t、捕收剂用量为吨干煤泥112kg计算, 入浮每吨原煤可节约药剂费用3112元。全年可节 约药剂费用6214万元。 2按精煤700元/t、尾煤100元/t、精煤产 率提高2个百分点计算,因浮精产率的提高而增加 的效益为240万元。 两项合计,孙村选煤厂全年增效高达30214万 元。 6 结论 1与喷射水流乳化药剂相比,乳化剂乳化 工艺操作简单,且不改变现有浮选工艺流程,因而 41 第6期 选 煤 技 术 2007年12月25日 应用前景十分广阔。 2将捕收剂乳化后使用,提高了药剂利用 率,可以节省60以上的浮选药剂,同时可提高 精煤产率2～5个百分点。在目前能源紧缺、油价 上涨、精煤与尾煤的价格差距又很大的情况下,乳 化捕收剂的推广应用具有十分重要的现实意义。 3尽管不同选煤厂的原料煤性质不同,但 采用乳化捕收剂后节油率均有不同程度的改善,效 益相当可观。2006年全国炼焦煤选煤厂大约共入 选5亿t原煤,原煤中煤泥量按15计算,入浮总 量为7 500万t,浮选药剂用量按吨干煤泥112kg 计算,全年需消耗9万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60计算,则 全年可节油514万t。 致谢 该实验研究得到了山东科技大学化学与环境工 程学院王力副院长、崔广文副教授、于洪观副教授 的大力支持,在此表示致谢 参考文献 [1] 唐利刚,谢广元,石常省 1细粒煤脱硫降灰的途径 探讨[J ]1选煤技术, 2007 1 49 - 521 [2] 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 5 83 - 881 [3] 谢广元,张明旭,边炳鑫,等 1选矿学[M ]1徐 州中国矿业大学出版社, 20011 [4] 江明东,闫锐敏,于一栋,等 1浮选剂乳化系统在 选煤厂的推广应用[J ]1煤质技术, 2006,4 7 - 101 文章编号 1001 - 3571 2007 06 - 0015 - 02 动筛跳汰机复层筛面及其控制机构的试验与研究 韦国峰,刘晓军,赵 欣,王明恒 煤炭科学研究总院 唐山研究院,河北 唐山 063012 摘要分析了国内外动筛跳汰机的研究现状,介绍了动筛跳汰机复层筛面及其控制机构试验装置 的结构、工作原理以及参数的设置,并结合试验情况,指出该复层筛面及其控制机构可用于对跳 汰分选面积的放大,为进一步研究及指导大型跳汰机的设计开发奠定了基础。 关键词动筛跳汰;复层筛面;控制机构;床层分层 中国分类号TD942 11 文献标识码 A 动筛跳汰机的筛面是实现动筛跳汰排矸功能的 核心机构,其设置合理与否直接影响到洗选工艺效 果 [1 ]。通常情况下 ,筛面面积越大,动筛跳汰机 的处理能力越大。目前世界最大的TD20 /410动筛 跳汰机跳汰筛面面积仅为410m 2 ,排矸轮直径为 5m。由于受动筛跳汰机的结构限制,再按传统设 计方式通过增大外形尺寸来提升处理量和处理效果 已经越来越困难,因此迫切需要突破传统设计理 念,探索一种新型动筛跳汰机的筛面及相应配套控 制系统 [2 ]。 针对此状况,煤炭科学研究总院唐山研究院开 发出了动筛跳汰复层筛面及其控制系统,在我国的 动筛跳汰机的研究和使用方面迈出了可喜的一步。 收稿日期 2007 - 10 - 12 作者简介韦国峰1972 - ,男,河北唐山人,工程师, 1996年 毕业于辽宁工程技术大学机械专业,现就职于煤炭科学研究总院唐 山研究院,主要从事动筛跳汰机和煤炭运输机械的研究工作。联系 电话0315 7759541。 这种新型复层筛面可以将动筛跳汰机的跳汰面积成 倍放大单层为410m 2 ,双层为810m 2 ,三层为 12108m 2 等等 , 从某一特定的角度将数层筛面并 列叠加在一个跳汰室内同时进行跳汰分选,灵活有 效,相当于多个普通跳汰机组合在一起工作,使处 理量翻倍,既节省了生产成本,又降低了能源消 耗,而且由于减少了配套设备及空间,还优化了洗 选工艺流程。 1 复层筛面及其控制系统试验装置原理及 结构 [3, 4 ] 工作时,入选物料从入料端进入跳汰机,落在 水介质中一排叠加的复层筛面上,连杆机构由电机 驱动。该试验装置结构示意图如图1所示。复层筛 面4在连杆机构3的驱动下,各自绕销轴作上、下 往复运动。原料煤给入分选槽1,由入料口2进入 后,在复层筛面4的每层筛面上分别形成相应床 层,各层复层筛面作上、下往复运动使床层得到松 51 第6期 2007年12月 选 煤 技 术 COAL PREPARATI ON TECHNOLOGY No16 Dec12007