馬愛鵬

(神華蒙西煤化股份有限公司 棋盤井選煤廠，內(nèi)蒙古 鄂托克旗 016100)

浮選是處理高灰細(xì)粒煤泥必要的分選方法。選煤廠通常采用煤油或輕柴油作捕收劑進(jìn)行煤泥浮選，但普遍存在精煤灰分高、藥劑用量大等問題[1]。相關(guān)研究表明，若將煤油與表面活性劑進(jìn)行復(fù)配以配制新型捕收劑，用于煤泥浮選可以有效改善以上問題。李海鵬等[2]將煤油與油酸乙酯進(jìn)行復(fù)配，并對其性質(zhì)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)黏度、表面張力、分散度等發(fā)生了較大變化，從而使其捕收性能得到提高。李驕陽等[3]研究了表面活性劑對煤潤濕性的影響，發(fā)現(xiàn)表面活性劑可以增大煤表面的疏水性，對煤泥浮選具有一定的促進(jìn)作用。He等[4]通過制備新型酯基復(fù)合捕收劑對煤泥進(jìn)行浮選試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)達(dá)到相同浮選效果時(shí)，該捕收劑的用量僅為煤油的一半。郭麗敏等[5]將煤油與NP10按照10∶1進(jìn)行復(fù)配，對低階難浮煤泥進(jìn)行浮選試驗(yàn)，精煤產(chǎn)率、尾煤灰分和可燃體回收率分別提高了11.96%、13.46%和15.71%。本文采用復(fù)配捕收劑進(jìn)行高灰細(xì)粒難浮煤泥浮選試驗(yàn)，確定復(fù)配藥劑最佳復(fù)配比和用量，以達(dá)到低生產(chǎn)成本、高浮選效率的目的。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)煤樣

試驗(yàn)所用煤泥樣品取自國家能源集團(tuán)某選煤廠，取樣過程嚴(yán)格按照《生產(chǎn)煤樣采取方法》(MT/T808-1999)進(jìn)行。采用四分法對煤樣進(jìn)行制備，制備后煤樣待浮選使用。參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 30732-2014《煤的工業(yè)分析方法儀器法》對煤樣進(jìn)行工業(yè)分析，結(jié)果見表1。對煤樣進(jìn)行粒度分析，得出其粒度組成如表2所示。

表1 煤樣的工業(yè)分析

表2 煤樣的粒度組成分析

由表1、2可知，該煤樣水分為2.83%，灰分為28.17%，揮發(fā)分為29.14%，固定碳含量為39.86%。-0.045 mm粒級以下的煤泥產(chǎn)率為61.34%，灰分為34.89%，說明該煤樣中細(xì)粒煤占比大且灰分較高，煤樣為高灰細(xì)粒難浮煤泥。

1.2 試劑與儀器

試劑：煤油(工業(yè)純)；仲辛醇(分析純)；油酸二乙醇酰胺(ODEA)，含量99%。

儀器：XL-1馬弗爐，DHG-9070A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，L1064激光粒度分析儀，XFD-1.5浮選機(jī)，DL-5C真空過濾機(jī)，微量進(jìn)樣器，F(xiàn)A214電子天平。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

分別用煤油和煤油-ODEA捕收劑，仲辛醇為起泡劑進(jìn)行煤泥浮選試驗(yàn)。浮選機(jī)參數(shù)為：主軸轉(zhuǎn)速1 800 r/min，刮板速度30 r/min，充氣量1.33 L/min。以精煤產(chǎn)率(γj)、尾煤灰分(Aw)和可燃體回收率(ε)為浮選指標(biāo)，首先確定最佳礦漿濃度、起泡劑用量和煤油用量，然后將煤油與ODEA按照不同比例進(jìn)行復(fù)配，進(jìn)行復(fù)配捕收劑的煤泥浮選試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對復(fù)配捕收劑的性能進(jìn)行分析，確定最佳復(fù)配比和用量。

2 結(jié)果與討論

2.1 煤油作捕收劑的煤泥浮選試驗(yàn)

2.1.1 礦漿濃度對煤泥浮選效果的影響

試驗(yàn)條件：常溫(25℃)條件下，煤油用量為400 g/t，起泡劑用量為150 g/t，通過改變礦漿濃度考察其對煤泥浮選效果的影響，相同條件下進(jìn)行3次試驗(yàn)后取平均值，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 礦漿濃度對煤泥浮選效果的影響

由圖1可知，隨著礦漿濃度的增大，3個(gè)浮選指標(biāo)都呈先升高后降低的變化趨勢。當(dāng)?shù)V漿濃度為90 g/L時(shí)浮選效果最佳，此時(shí)精煤產(chǎn)率為49.81%，尾煤灰分為40.53%，可燃體回收率為55.72%。繼續(xù)增大則浮選效果變差，主要原因是當(dāng)?shù)V漿濃度過大時(shí)，礦漿體系中煤顆粒的密集度隨之升高，單位體積內(nèi)的煤顆粒含量增加，煤-煤、煤-氣泡之間所產(chǎn)生的相互干擾作用會降低煤與氣泡的有效接觸率，從而影響煤泥的浮選效果[6]。

2.1.2 起泡劑用量對煤泥浮選效果的影響

試驗(yàn)條件：常溫(25℃)條件下，礦漿濃度為90 g/L，煤油用量為400 g/t，通過改變起泡劑用量考察其對煤泥浮選效果的影響，相同條件下進(jìn)行3次試驗(yàn)后取平均值，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，煤泥浮選指標(biāo)隨著起泡劑用量的增加而升高，起泡劑用量對煤泥浮選效果的影響較為顯著。當(dāng)起泡劑用量為150 g/t時(shí)，3個(gè)浮選指標(biāo)分別達(dá)到46.34%、40.5%和54.34%，繼續(xù)增加起泡劑用量則升高趨勢變緩。起泡劑可以降低礦漿的表面張力，提高煤粒與氣泡的接觸附著和有效分離效率。當(dāng)煤顆粒表面的相互作用達(dá)到平衡時(shí)，即表面張力為最小值[7]。考慮到生產(chǎn)成本等因素，選擇起泡劑用量為150 g/t最為合適。

圖2 起泡劑用量對煤泥浮選效果的影響

2.1.3 煤油用量對煤泥浮選效果的影響

試驗(yàn)條件：常溫(25℃)條件下，礦漿濃度為90 g/L，起泡劑用量為150 g/t，通過改變煤油用量考察其對煤泥浮選效果的影響，相同條件下進(jìn)行3次試驗(yàn)后取平均值，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 煤油用量對煤泥浮選效果的影響

由圖3可知，煤油用量與煤泥浮選效果呈正相關(guān)變化，當(dāng)煤油用量達(dá)到450 g/t時(shí)，精煤產(chǎn)率為60.02%，尾煤灰分為52.56%，可燃體回收率為70.54%。繼續(xù)增加煤油用量，其浮選指標(biāo)稍有提高但整體變化不明顯。結(jié)合選煤廠實(shí)際生產(chǎn)情況，應(yīng)最大程度降低生產(chǎn)成本以提高選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益，確定煤油的最佳用量為450 g/t。

2.2 煤油-ODEA捕收劑的煤泥浮選試驗(yàn)

試驗(yàn)條件：常溫(25℃)條件下，礦漿濃度為90 g/L，起泡劑用量為150 g/t，考察不同復(fù)配比(r)的煤油-ODEA捕收劑用量對煤泥浮選效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，隨著復(fù)配捕收劑中ODEA所占比例的增加，3個(gè)浮選指標(biāo)都呈不斷升高趨勢，采用復(fù)配捕收劑時(shí)的煤泥浮選效果要明顯優(yōu)于煤油。當(dāng)復(fù)配比r=10∶1時(shí)，繼續(xù)增加ODEA用量，其浮選指標(biāo)的增幅均不明顯，故復(fù)配捕收劑的復(fù)配比r=10∶1時(shí)為宜。隨著復(fù)配捕收劑用量的增加，精煤產(chǎn)率、尾煤灰分和可燃體回收率都不斷升高，其變化趨勢均為先快后緩。當(dāng)復(fù)配捕收劑用量為250～300 g/t時(shí)，3個(gè)浮選指標(biāo)都達(dá)到較高水平，考慮到該用量范圍內(nèi)的浮選效果相差不明顯，即選擇復(fù)配捕收劑用量為250 g/t，此時(shí)精煤產(chǎn)率為68.36%，尾煤灰分為60.24%，可燃體回收率為83.26%，相較于煤油作捕收劑時(shí)的最佳浮選效果分別提高了13.9%、14.61%、18.03%。據(jù)研究表明[8]：由于ODEA在浮選過程中具有較強(qiáng)的起泡能力，且所形成的泡沫穩(wěn)定性較好，同時(shí)，ODEA與煤油進(jìn)行復(fù)配后對煤顆粒的捕收能力明顯增強(qiáng)，所以對分離過程有明顯的促進(jìn)作用，從而使浮選效果得到改善。綜合3個(gè)浮選指標(biāo)圖可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)復(fù)配捕收劑用量僅為煤油用量的56%左右時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)煤泥的高效浮選。

圖4 復(fù)配藥劑用量對煤泥浮選效果的影響

綜上所述，煤油-ODEA捕收劑用于煤泥浮選不僅可以顯著改善浮選效果，而且能夠有效地降低捕收劑用量，很大程度上提高了選煤廠的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié) 語

1) 采用煤油作捕收劑時(shí)，常溫(25℃)條件下，礦漿濃度為90 g/L，起泡劑用量為150 g/t，煤油用量為450 g/t，此時(shí)精煤產(chǎn)率為60.02%，尾煤灰分為52.56%，可燃體回收率為70.54%。

2) 煤油-ODEA捕收劑的最佳復(fù)配比為10∶1，藥劑用量為250 g/t，此時(shí)精煤產(chǎn)率為68.36%，尾煤灰分為60.24%，可燃體回收率為83.26%，相較于煤油作捕收劑時(shí)分別提高了13.9%、14.61%、18.03%。

3) 當(dāng)煤油-ODEA捕收劑用量僅為煤油用量的56%左右時(shí)，煤泥浮選效果就可達(dá)到較好水平。