煤泥浮選藥劑的研究進展

煤泥浮選藥劑的研究進展

0浮選藥劑的使用浮選是根據礦物表面活性劑的不同性質進行選擇的。其實質是疏水的煤粒粘附到氣泡上,親水的矸石等雜質留在水中,從而實現(xiàn)分離。在浮選過程中所使用的藥劑稱為浮選藥劑,浮選藥劑的作用主要是提高煤表面疏水性和煤在氣泡上粘著的牢固度。因此在調節(jié)礦物的表面性質,提高礦物的浮選速度和選擇性等方面,浮選藥劑起著極為重要的作用。顯然,礦物顆粒間的疏水性差別越大,分選效率就越高,浮選指標也越好。所以在浮選過程中使用浮選藥劑的目的之一,就是增大礦物顆粒之間疏水性的差別。1調整劑表面疏水性在煤泥浮選中,一般主要使用兩種藥劑,一種是改善煤粒表面疏水性的捕收劑,另一種是降低氣液界面張力的起泡劑,對于特殊的煤泥浮選,有時還要使用調整劑。藥劑的選擇主要取決于煤泥的性質及其所含雜質的種類和數(shù)量。1.1浮選型煤泥的制備技術捕收劑能選擇性地作用于礦物表面,提高礦物的疏水性,使礦粒能更牢固地附著于氣泡而上浮。捕收劑按其在水中解離程度分為兩大類:非離子捕收劑和離子型捕收劑。非離子型捕收劑主要是非極性烴類油和不溶性的酯類。前?者?本?身?是?非?極?性?物質,主要用于分選非極性礦物,如煤、石墨等,也可以用作某些極性礦物的輔助捕收劑;后者用于分選重金屬硫化礦。離子型捕收劑的分子結構中一般有兩個基團:極性基和非極性基。極性基能與礦物表面發(fā)生作用,使捕收劑同著于礦物表面,而非極性基起疏水作用。所以,這類捕收劑也稱雜極性或復極性藥劑。對于處理不同類型的煤泥時,需選擇不同的浮選藥劑,當浮選表面疏水性差的煤時(如:氧化煤),就必須使用浮選活性高的藥劑。而對于分選細泥含量高的煤泥,就應選擇具有良好選擇性的藥劑。國內外選煤廠用于浮選的捕收劑絕大多數(shù)為石油產品,主要有煤油、輕柴油等。我國石油資源相對貧乏,所以為了減輕能源供需矛盾,改善浮選藥劑的性能、減少用量是當前選煤工作者的重要研究課題。近年來,芳香化合物或芳烴含量較多的非極性藥劑顯示出較好的浮選效果。國外新近推廣應用的捕收劑APP-1和APP-2,國內研制的FS-201以及MZ系列捕收劑等與傳統(tǒng)的藥劑相比提高了精煤產率,降低了藥耗。如九里山選煤廠分別用煤油和MZ-101作捕收劑,當精煤灰分相近時,煤油用量是MZ-101的兩倍,并且精煤回收率低24%。當選煤廠要求尾煤灰分高于75%,用煤油、柴油往往達不到此要求,九里山煤的實驗表明,當煤油等捕收劑用量為1520g/t時,尾煤灰分為40.82%,而用MZ-101捕收劑,用量僅為700g/t時,尾煤灰分為78.84%。棗莊煤的浮選結果也證實了這一點。1.2可選用的解釋確定的變形劑起泡劑多數(shù)是雜極性表面活性劑,可以在氣—液界面吸附濃縮,降低氣-液表面能,使氣泡體系能量降低,促使空氣分散,生成直徑較小的氣泡,并能在相界面上進行定向排列,使其極性端指向水,非極性端指向空氣,由于極性端和水分子發(fā)生作用,在氣泡表面形成一層水化層,阻礙了氣泡的兼并,同時還可以增加氣泡抗變形及破裂的能力。常見起泡劑分子中的碳原子數(shù)為5～11個,具有起泡性質的有機化合物很多,如醇類、酚類、酮類、醚類及脂類。歷史上最早使用的起泡劑多是萜類天然植物產品,如松油、桉葉油、樟油等。近年來人工合成起泡劑已取代天然起泡劑。在生產中合應用的有FP-101起泡劑、GF油和TR-85浮選劑等,這些藥劑與煤油、輕柴油配合使用,使藥劑的消耗大多降到1.5kg/t干煤泥左右。美國主要采用甲基異丁基芐必醇(MIBC)作起泡劑,由于其價格太高,國內選煤廠極少采用。起泡劑的選擇也應根據煤泥的性質而定,對細泥含量高的煤泥,應使用浮選選擇性好的起泡劑。目前用于選煤的起泡劑一般是一些人工合成起泡劑。例如晉陽選煤廠自投產以來一直使用MF2起泡劑,藥劑消耗量比較大,浮選精煤灰分高,且過濾機濾餅水分大,同時給精煤產品裝車造成很大困難。為解決這一問題,對幾種新型起泡劑進行了研究和試驗分析,最終確定選用X-316起泡劑。X-316是一種不溶于水的棕色油狀液體,具有較強的起泡性能,提高了浮選精煤產率,降低了藥劑消耗,取得了明顯的經濟效益。1.3減少能耗,降低生產成本復合型浮選劑是近年來開發(fā)的一種新藥劑,它兼具捕收、起泡雙重功能。國內研制的有MB、MC系列,FJ系列復合煤用浮選劑,KL-1型復合浮選劑和FO合成浮選劑等。復合藥劑的研制和生產大大降低了油耗,節(jié)約了能源,改善了浮選指標,藥劑的單耗大多降到1.0kg/t干煤泥以下。復合浮選藥劑的設計思路是將捕收劑、起泡劑合二為一,并加入表面活性劑和添加劑進行乳化,制成水包油型復合藥劑,使其具有捕收和起泡的雙效功能,提高藥劑的穩(wěn)定性及在煤泥水中的分散能力,從而減小藥劑用量和提高浮選效果。開灤林西礦選煤廠為了克服ZX系列浮選劑氣味大、有粘稠物的缺點,調整了原材料并改進了工藝流程,研制出KL-1型復合浮選劑。它以捕收性能為主,兼具起泡性能,且藥劑耗量低,氣味小,穩(wěn)定性好,自1996年3月試用以來,效果良好。1.4分散與絮凝劑用于調整其它藥劑與礦物表面的作用,調整礦漿的性質,提高浮選的選擇性。調整劑是控制礦物與捕收劑作用的一種輔助藥劑,調整劑按作用可分為活化劑、抑制劑、pH礦漿調整劑、分散與絮凝劑四類。目前用于選煤的調整劑并不多,但要解決煤泥可浮性差的最有效、最簡便的方法是加入調整劑。唐山分公司研制的OC系列活化劑能明顯改善煤泥的疏水性。OC系列調整劑是一種非離子型添加劑,能與氧化煤中的多種含氧官能團形成化學吸附。配成一定濃度的OC水溶液與煤泥充分攪拌后,接觸角能增大10～14°,這說明形成的化學吸附使煤的疏水性變好。此外,把OC加入有捕收劑的煤泥水中,能降低油水界面張力,促進油滴在水相中分散,使油滴與煤粒接觸,有利于氣泡礦化,從而改善浮選的選擇性。2可選用的藥劑浮選藥劑的選擇和使用是提高煤泥浮選效果最重要的環(huán)節(jié)之一。當浮選易浮煤時,可以選擇浮選活性略低些的捕收劑,但浮選表面疏水性差的煤時,應使用浮選活性高的藥劑。對于分選細泥含量高的煤泥,就應選擇具有良好選擇性的藥劑,必要時還需添加調整劑。起泡劑的選擇應視煤泥中所含高灰分細泥的數(shù)量及浮選機的充氣情況而定。對