低階煤浮選的難點(diǎn)

低階煤浮選的難點(diǎn)

低等級煤是指變質(zhì)程度低的煤。棕櫚樹、長火焰、不粘煤和弱粘煤屬于低等級煤。這一部分的煤炭占中國煤炭儲量的50%以上。中國的低等級煤資源不僅儲量大，而且質(zhì)量好。這是一種良好的氣候使用，也是生產(chǎn)低碳灰素和精細(xì)水煤炭的原料。低階煤易碎、煤泥量大,浮選可以非常有效的回收煤泥中的低灰精煤。然而,低階煤變質(zhì)程度低、表面含氧官能團(tuán)多、疏水性差,在浮選過程中煤粒與氣泡的附著作用差,浮選精煤產(chǎn)率很低,浮選困難,而且低階煤易氧化,在儲存、運(yùn)輸和洗選加工過程中都會(huì)被氧化,使浮選更加困難。因此,研究低階煤的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),找出高效的低階煤浮選方法對能源的高效利用具有深遠(yuǎn)的意義。1微波處理后煤的浮選效果目前針對低階煤浮選的研究主要分為浮選前礦漿的預(yù)處理和浮選藥劑的選擇兩個(gè)方面。AtesЁokG和CЁelikMS對煤樣進(jìn)行浮選前加瀝青預(yù)處理,浮選結(jié)果表明,此種方法可以提高可燃體回收率;?ZBAY?GLU·G等人對含水量較高的低階煤進(jìn)行微波處理后進(jìn)行浮選試驗(yàn),微波處理60s的煤樣能夠獲得較好的浮選效果;JenaMS等人用乙醇和丁醇對氧化后的次煙煤預(yù)處理,再加入原油作為促進(jìn)劑,以煤油為捕收劑,松油為起泡劑,進(jìn)行浮選試驗(yàn),結(jié)果表明丁醇的性能好于乙醇,用原油作為促進(jìn)劑能夠顯著提高可浮性。RenheJ等研制了一系列四氫糠酯作為低階氧化煤浮選的捕收劑,與普通捕收劑相比,在獲得相近精煤灰分、精煤產(chǎn)率的條件下,四氫糠酯類藥劑藥耗低。李少章和朱書全通過對低階煤的表面性質(zhì)進(jìn)行了深入的研究,設(shè)計(jì)和研制了改性藥劑WC-01,相同藥劑用量下,精煤產(chǎn)率提高了16%~33%,顯著的改善了低階煤的浮選效果。YakupCebeci選擇“煤油+乳化劑+表面活性劑”為捕收劑對褐煤進(jìn)行浮選試驗(yàn),結(jié)果表明,獲得的精煤灰分較低,綜合浮選效果好。2長實(shí)行長實(shí)行長實(shí)行煤種試驗(yàn)煤樣選取的是河南義馬常村礦的原生煤泥,粒度都在0.5mm以下,煤種為長焰煤。通過對煤質(zhì)的工業(yè)分析、元素與主要官能團(tuán)分析、小篩分試驗(yàn)和小浮沉試驗(yàn)可以詳細(xì)的了解煤樣的性質(zhì),根據(jù)煤樣性質(zhì)選取合適的藥劑來進(jìn)行下一步的試驗(yàn)研究。2.1固定碳煤的種類煤樣工業(yè)分析結(jié)果見表1,元素及主要官能團(tuán)分析結(jié)果見表2。從表1可以看出,煤樣為低水、中灰、特低硫、高揮發(fā)分、中等固定碳的煤。從表2可以看出,煤樣總氧為12.45%,含氧官能團(tuán)中的氧占5.79%,說明煤樣表面含有大量的含氧官能團(tuán),表面疏水性較差,浮選困難。2.2煤炭分揀試驗(yàn)方法小篩分資料是對煤樣粒度—灰分特性的直觀描述,煤樣小篩分試驗(yàn)結(jié)果見表3,小篩分試驗(yàn)過程嚴(yán)格遵守GB/T477-2008《煤炭篩分試驗(yàn)方法》中的相關(guān)要求。由煤樣小篩分試驗(yàn)表中可以看出,煤樣灰分隨著粒度的降低快速增加,由20.43%增加到39.86%,其中0.045mm以下的灰分比0.045mm以上的累計(jì)灰分高14.29%,說明煤樣中含有大量易泥化的物質(zhì),這些物質(zhì)在浮選過程中極易因機(jī)械夾帶進(jìn)入精煤,造成精煤灰分增加,而且對浮選產(chǎn)品的脫水也會(huì)產(chǎn)生不利的影響。2.3沉試驗(yàn)過程小浮沉資料是對煤樣密度—灰分特性的直觀描述,煤樣小浮沉試驗(yàn)結(jié)果見表4,小浮沉試驗(yàn)過程嚴(yán)格遵守GB/T478-2008《煤炭浮沉試驗(yàn)方法》中的相關(guān)要求。由表4可知,當(dāng)灰分為10%的時(shí)候,精煤產(chǎn)率在70%以上,說明煤泥中含有大量的精煤,可以通過浮選來回收的回收煤泥中的精煤,有效的選煤廠的提高經(jīng)濟(jì)效益。3二胺體系的浮選效果由于試驗(yàn)煤樣為長焰煤,屬于低階煤,上節(jié)煤樣性質(zhì)分析可知,煤粒表面含有大量的含氧官能團(tuán),易于和水分子發(fā)生氫鍵鍵合,形成較穩(wěn)定的水化膜,煤泥疏水性差;表面強(qiáng)電負(fù)性原子(氧、氮等)的大量存在煤粒荷負(fù)電性較強(qiáng);再加上矸石極易泥化,傳統(tǒng)的浮選藥劑柴油和仲辛醇很難取得良好的浮選效果。十二胺是一種陽離子型表面活性劑,能電離出帶正電的銨離子,隨著十二胺用量的變化,其通過物理吸附、半膠束吸附和形成絡(luò)合物吸附等機(jī)理在帶負(fù)電的低階煤泥表面吸附,改變了界面的電動(dòng)電位,增大了低階煤表面的接觸角,從而可以提高煤粒的可浮性。輕柴油具有餾分高、密度大、粘度大,在水中分散的油珠直徑大和在煤表面展開的速度慢等特點(diǎn),但疏水性強(qiáng),被表面孔隙吸收的數(shù)量少,因此,用作低階煤浮選時(shí)的捕收劑比較有利。仲辛醇是選煤廠中最常用的一種起泡劑,起泡能力強(qiáng)。所以,試驗(yàn)選取輕柴油為捕收劑,仲辛醇為起泡劑,十二胺為表面活性劑來進(jìn)行低階煤的浮選試驗(yàn)。4影響經(jīng)濟(jì)效益正交試驗(yàn)得出捕收劑對浮選的影響較大,如果捕收劑的效果達(dá)不到最優(yōu),那么對浮選效果的影響就很大,達(dá)不到最大的精煤產(chǎn)率,影響經(jīng)濟(jì)效益。所以,浮選試驗(yàn)的思路為首先選取輕柴油為捕收劑,仲辛醇為起泡劑,固定起泡劑的量,進(jìn)行浮選試驗(yàn),得到最佳的捕收劑的用量,然后把捕收劑和起泡劑用量固定在最佳值,向試驗(yàn)礦漿中添加十二胺,再次進(jìn)行浮選試驗(yàn),對比浮選效果,可以看出陽離子表面活性劑十二胺對低階煤浮選效果的影響。4.1捕收劑用量試驗(yàn)試驗(yàn)采用型號為XFD-1.0的浮選機(jī),試驗(yàn)按照GB/T4757-2001《選煤實(shí)驗(yàn)室單元浮選試驗(yàn)方法》第七章“浮選藥劑選擇”進(jìn)行。試驗(yàn)條件為:礦漿濃度為80g/L,起泡劑120g/t,浮選機(jī)葉輪轉(zhuǎn)速為2000r/min,充氣量為0.25m3,輕柴油與仲辛醇用量比分別為5∶1、6∶1、8∶1、10∶1和11∶1。試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。由圖1可知,隨著捕收劑用量的增加,精煤產(chǎn)率增大、精煤灰分下降,浮選完善度也增大,說明提高捕收劑的用量可以改善浮選效果。當(dāng)捕收劑用量超過1200g/t時(shí),由于捕收劑過量,較多細(xì)煤泥夾雜在精煤中,雖然精煤產(chǎn)率繼續(xù)增加,但是精煤灰分也增大,浮選完善度明顯下降,說明最佳的捕收劑量為1200g/t,最佳藥劑比為10∶1。4.2利用十二胺做為表面活性劑浮選效果的試驗(yàn)輕柴油最佳用量試驗(yàn)得出了柴油與仲辛醇的最佳藥劑比,但是浮選效果最好時(shí)精煤的實(shí)際產(chǎn)率與理論產(chǎn)率相差較大,精煤灰分高、質(zhì)量差,而且浮選完善度低,這是由于煤樣為長焰煤,屬于低階煤,煤粒表面疏水性差,再加上矸石易泥化造成的。試驗(yàn)表明使用十二胺做為表面活性劑,浮選效果有明顯改善。試驗(yàn)條件為,礦漿濃度為80g/L,起泡劑仲辛醇120g/t,捕收劑為捕收劑柴油和十二胺,總用量1200g/t,其他試驗(yàn)條件同4.1節(jié)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。從圖2可以看出,添加少量的表面活性劑十二胺就能顯著地提高浮選效果,隨著十二胺用量的增加浮選精煤產(chǎn)率提高、灰分降低,浮選完善度也有比較明顯的增加。當(dāng)十二胺的用量過大時(shí),雖然精煤產(chǎn)率略有提高,但是精煤灰分增加較大,浮選完善度下降明顯,浮選效果變差,這可能是由于過量的十二胺附著到矸石的表面使矸石表面疏水,矸石附著到氣泡上,隨精煤上浮造成的。4.3表面活性劑十二胺對精煤質(zhì)量的影響捕收劑用量和十二胺用量對浮選效果的影響兩個(gè)實(shí)驗(yàn)最佳結(jié)果之間的對比圖如圖3所示,從圖3中可以很清楚的看出,表面活性劑十二胺在顯著地提高精煤產(chǎn)率、尾煤灰分、浮選完善度和可燃體回收率的同時(shí),精煤灰分降低,提高了精煤質(zhì)量。所以,在進(jìn)行低階煤的浮選時(shí),添加適量的