侯寶宏，劉令云，李 卿，沈 亮

(1.安徽理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 淮南 232001；2.巴斯夫中國有限公司，上海 200137)

隨著煤炭開采機(jī)械化程度的不斷增加，近年來，淮北地區(qū)焦煤的入選原煤中煤泥量越來越大，灰分增高，使選煤生產(chǎn)中煤泥處理作業(yè)負(fù)荷變大，導(dǎo)致浮精灰分高，藥劑使用量大[1]，且已有的傳統(tǒng)藥劑不能很好地處理此種高灰煤泥。

目前國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的浮選捕收劑種類較多，不少學(xué)者也分別對各類捕收劑的浮選原理和浮選效果開展了深入的研究，并進(jìn)行了新產(chǎn)品的研發(fā)。國內(nèi)大多選煤廠一般采用柴油作為浮選捕收劑，為了更好地分選煤泥，降低浮選藥劑用量，提高浮選產(chǎn)品質(zhì)量，降低浮選成本，復(fù)合藥劑逐漸成為研究的熱點(diǎn)。趙鳴等[2]人制得乳化捕收劑提高了捕收劑的分散性和選擇性；安征等[3]對新型FJ系列復(fù)合煤用浮選劑進(jìn)行了較全面研究，發(fā)現(xiàn)新型FJ系列復(fù)合煤用浮選劑具有良好的捕收和起泡功能，在一定程度能降低浮選藥劑用量；孔小紅等[4]人通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)對KJ系列復(fù)合浮選藥劑進(jìn)行了研究，研究表明，KJ復(fù)合浮選劑兼有起泡和捕收的功能，具有良好的選擇性，在同等藥劑用量條件下，KJ復(fù)合浮選劑比煤油+仲辛醇的浮選完善指標(biāo)、可燃體回收率分別提高了3.99個(gè)百分點(diǎn)、8.02個(gè)百分點(diǎn)；李瓊等[5]利用不同催化劑將地溝油進(jìn)行酯化處理，反應(yīng)得到的產(chǎn)物比常規(guī)捕收劑性能穩(wěn)定，分散性好，且具有用量較少、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。

BSF1920、BSF1927新型烴基捕收劑具有產(chǎn)品純度高、捕收能力強(qiáng)，不含有苯類雜質(zhì)及有害揮發(fā)性成分的特點(diǎn)。該藥劑不僅用量小，且可以根據(jù)現(xiàn)場煤質(zhì)及生產(chǎn)情況進(jìn)行配方調(diào)整，以獲得回收率高、精煤灰分低的最佳使用效果，具有較好的適用性。研究采用BSF1920、BSF1927和現(xiàn)場常用柴油捕收劑對淮北焦煤煤泥進(jìn)行了浮選對比試驗(yàn)研究，為淮北地區(qū)焦煤煤泥浮選藥劑的選擇提供借鑒。

1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1 試驗(yàn)設(shè)備與藥劑

浮選試驗(yàn)選用RK/FD型單槽浮選機(jī)，有效容積為1.5 L，電機(jī)功率為120 W，葉輪轉(zhuǎn)速為1 800 r/min。

浮選試驗(yàn)選用仲辛醇為起泡劑，柴油、BSF1927、BSF1920為捕收劑。

1.2 粒度組成

煤樣的粒度組成是影響浮選的主要因素。研究選取淮北地區(qū)選煤廠制備的焦煤煤樣，按照GB/T 477—2008《煤炭篩分試驗(yàn)方法》[6]進(jìn)行粒度組成分析，結(jié)果見表1。

表1 煤樣粒度組成

由表1可知，隨著粒度的減小，灰分越來越高。煤樣中>0.25 mm粒級的產(chǎn)率占總量的7.85%，而<0.045 mm粒級的產(chǎn)率占40.90%，灰分為33.81%，由此可知該煤泥中粗顆粒含量少，存在大量的細(xì)顆粒，這說明該焦煤煤樣中矸石易泥化，煤泥粒度主要集中在0.125～0.25 mm和<0.045 mm兩個(gè)粒級。高灰細(xì)泥含量相對較高將增加浮選難度。

1.3 小浮沉試驗(yàn)

按照GB/T 478—2008《煤炭浮沉試驗(yàn)方法》[7]對焦煤煤樣進(jìn)行小浮沉試驗(yàn)。稱取空氣干燥基狀況下的煤樣60 g，分成4份加入重液，然后放入離心機(jī)中進(jìn)行浮沉試驗(yàn)。試驗(yàn)所采用的重液是氯化鋅，并且每次試驗(yàn)是由低密度開始加入重液，直至密度達(dá)到1.8 g/cm3。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 煤泥樣品的小浮沉試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Float-and-sink data of coal sample %

由表2可知，隨著密度的增加，煤泥灰分也隨之增加，焦煤煤樣煤泥灰分平均為23.41%；<1.5 g/cm3密度級產(chǎn)率為34.05%，灰分為7.32%；<1.6 g/cm3密度級產(chǎn)率較高，為80.55%，灰分為14.07%。

1.4 試驗(yàn)步驟

參照GB/T 4757—2013《煤粉(泥)實(shí)驗(yàn)室單元浮選試驗(yàn)方法》[8]進(jìn)行試驗(yàn)，選取仲辛醇作為起泡劑，BSF1920、BSF1927藥劑以及柴油作為捕收劑，浮選機(jī)葉輪轉(zhuǎn)速為1 800 r/min，入料濃度為100 g/L，充氣量為0.25 m3/(m2·min)，研究三種藥劑在不同用量的情況下對煤泥浮選的效果。

1.5 評定指標(biāo)

試驗(yàn)以可燃體回收率和浮選完善指標(biāo)評價(jià)煤泥的可浮性[9-10]，具體計(jì)算公式如下：

式中：E為可燃體回收率，%；γj為浮選精煤產(chǎn)率，%；Aj為浮選精煤灰分，%；Ay為計(jì)算入料灰分，%；η為浮選完善指標(biāo)，%。

2 結(jié)果分析

不同藥劑用量的BSF1920、BSF1927以及柴油捕收劑的浮選結(jié)果見表3。

表3 不同用量捕收劑浮選試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Flotation performances obtained using 3 kinds of collectors at varying dosages %

由表3可知，精煤產(chǎn)率隨著三種捕收劑用量的增加而增大，精煤灰分也隨之上升。當(dāng)柴油、BSF1920藥劑用量達(dá)到400 g/t時(shí)，產(chǎn)率分別為50.95%、70.03%，灰分分別為10.00%、11.86%；當(dāng)BSF1927藥劑用量達(dá)到300 g/t時(shí)，精煤產(chǎn)率為67.33%，灰分為10.75%；當(dāng)藥劑用量再增加時(shí)，浮選效果基本保持不變。浮選曲線如圖1、圖2所示。

圖1 不同捕收劑用量與浮選精煤產(chǎn)率關(guān)系曲線

圖2 藥劑用量與浮選精煤灰分關(guān)系曲線

由圖1、圖2可知，隨著捕收劑用量的增加，精煤產(chǎn)率隨之增加。

(1)當(dāng)柴油作為捕收劑時(shí)，精煤灰分先隨著用量的增加而升高。當(dāng)捕收劑用量達(dá)到200 g/t時(shí)，灰分達(dá)到最大值10.80%，而此時(shí)的精煤產(chǎn)率為36.62%；隨著捕收劑用量的再次增加，精煤產(chǎn)率也隨之增加，而灰分卻隨之減小，當(dāng)用量達(dá)到400 g/t時(shí)，精煤產(chǎn)率為50.95%，灰分僅為10.00%。

(2)當(dāng)BSF1920藥劑作為捕收劑時(shí)，精煤產(chǎn)率隨著捕收劑用量的增加而升高，灰分也隨之增加。當(dāng)捕收劑用量達(dá)到400 g/t時(shí)，精煤產(chǎn)率為70.03%，灰分為11.86%。

(3)當(dāng)BSF1927作為捕收劑時(shí)，精煤產(chǎn)率隨著捕收劑用量的增加而升高。當(dāng)捕收劑用量達(dá)到300 g/t時(shí)，精煤產(chǎn)率達(dá)到最大，此時(shí)的精煤產(chǎn)率與灰分分別為67.33%、10.75%；當(dāng)捕收劑用量再增加時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)基本趨于穩(wěn)定。

不同捕收劑用量浮選完善指標(biāo)、可燃體回收率變化曲線如圖3、圖4所示。由圖3和圖4可見，兩曲線變化趨勢與圖1、圖2的曲線基本一致，隨著藥劑用量的增加，浮選完善指標(biāo)與可燃體回收率也隨之增加，但不同捕收劑在相同用量條件下所呈現(xiàn)的浮選效果不同。

圖3 不同捕收劑用量與浮選完善指標(biāo)關(guān)系曲線

圖4 不同捕收劑用量與可燃體回收率關(guān)系曲線

(1)當(dāng)柴油與BSF1920作為捕收劑時(shí)，隨著藥劑用量的增加，浮選完善指標(biāo)與可燃體回收率產(chǎn)率一直上升。當(dāng)捕收劑用量達(dá)到400 g/t時(shí)，浮選完善指標(biāo)為38.93%，可燃體回收率達(dá)到60.24%；而BSF1920的浮選完善指標(biāo)為46.34%、可燃體回收率達(dá)到81.10%。

(2)當(dāng)BSF1927用量達(dá)到300 g/t時(shí)，浮選完善指標(biāo)與可燃體回收率達(dá)到最大值，分別為48.69%、78.96%；當(dāng)藥劑用量增加到400 g/t時(shí)，浮選完善指標(biāo)與可燃體回收率分別為48.10%、78.68%，基本趨于平衡。

綜合可知，BSF1920、BSF1927的浮選效果均優(yōu)于柴油。

3 結(jié)語

以淮北地區(qū)的焦煤煤泥作為研究對象，采用BSF1920、BSF1927新型藥劑作為捕收劑，與選煤廠普遍使用的柴油進(jìn)行對比，探索了藥劑用量對浮選效果的影響，并結(jié)合可燃體回收率和浮選完善指標(biāo)對浮選效果進(jìn)行評價(jià)。試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著浮選藥劑量的增加，其浮選效果逐漸變好。在相同捕收劑用量時(shí)，BSF1920、BSF1927兩種捕收劑的可燃體回收率和浮選完善指標(biāo)均高于柴油，說明兩者具有良好的捕收效果，在一定程度上能提高焦煤泥的浮選精煤產(chǎn)率。