疏水絮凝在烏海中煤再選中的應(yīng)用研究

李霞　范宏歡

摘 要：煉焦煤資源稀缺，而煉焦中煤長期以來直接燃燒，造成極大的損失。本論文研究疏水絮凝工藝對煉焦中煤再選的效果。首先采用行星式球磨機(jī)將煤樣充分破碎，然后調(diào)漿進(jìn)行疏水絮凝，最后添加合適的抑制劑進(jìn)行浮選，得到較理想的最終產(chǎn)品，精煤產(chǎn)率為35%左右，灰分降低了16%，為14%左右。

關(guān)鍵詞：疏水絮凝；中煤再選；行星式球磨機(jī)；高效抑制劑

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.048

0 引言

近年來煤炭市場產(chǎn)能過剩，煤炭價(jià)格持續(xù)走低，煤炭產(chǎn)量的持續(xù)增長，加上大量進(jìn)口煤炭低價(jià)的沖擊，對于煤炭行業(yè)的發(fā)展帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。所以需要大力發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)，升級煤炭產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提升本土煤炭產(chǎn)品競爭力。煉焦中煤一直以來都是直接作為動力煤或者配煤燃燒，[1]對于我國稀缺煉焦煤是極大的浪費(fèi)，所以煉焦中煤再選有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。中煤解離是中煤再選的關(guān)鍵，[2]結(jié)合疏水絮凝適合分選細(xì)粒礦物的特點(diǎn)，本試驗(yàn)結(jié)合疏水絮凝工藝回收中煤，降低中煤灰分并提高中煤回收率。

影響疏水絮凝工藝的主要因素有：煤粒表面的天然疏水性，有助于產(chǎn)生天然疏水絮凝；高機(jī)械能量的輸入使疏水顆粒有足夠的能量來越過顆粒相互作用的能壘發(fā)生碰撞，形成絮團(tuán)；添加非極性油，在疏水微粒表面鋪展，增強(qiáng)了微粒的疏水性，強(qiáng)化了聚團(tuán)程度，非極性油在絮團(tuán)顆粒間形成了“油橋”，提高了絮團(tuán)的抗破裂能力，強(qiáng)化了疏水絮凝過程[3]。

1 中煤的煤質(zhì)分析

所選煤樣為烏海肥煤中煤，屬于稀缺煉焦煤，中煤的水分偏低，屬高灰高硫煤。工業(yè)分析和元素分析結(jié)果如表1所示。

2 實(shí)驗(yàn)部分

本試驗(yàn)的煤漿濃度取40g/l，實(shí)驗(yàn)步驟如下：取一定量的煤樣加入燒杯中，依次添加分散劑和抑制劑，逐量加水，然后調(diào)節(jié)高速攪拌器使煤樣攪拌均勻并充分潤濕成煤漿狀態(tài)，同時(shí)加入輕質(zhì)柴油作為捕收劑，經(jīng)過一定的攪拌時(shí)間后將煤漿轉(zhuǎn)移到浮選機(jī)分選，采用兩段浮選得到最終產(chǎn)品，即精煤和尾煤。

影響試驗(yàn)的主要因素包括攪拌參數(shù)、捕收劑用量、抑制劑。按照單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)，分別選取不同的水平進(jìn)行試驗(yàn)，以期得到不同單因素水平對應(yīng)的試驗(yàn)效果，為進(jìn)一步的多因素正交試驗(yàn)研究打好基礎(chǔ)。為了提高經(jīng)濟(jì)效益，試驗(yàn)以灰分和產(chǎn)率作為精煤的評價(jià)指標(biāo)。

微細(xì)粒煤是疏水性體系，會夾雜脈石礦物，呈懸浮體狀態(tài)，阻礙目的礦物和脈石礦物的分離，所以添加分散劑是有必要的。分散劑使礦粒表面的負(fù)電性增加，增大礦粒間的排斥力，使礦粒呈現(xiàn)親水性。[5]在疏水體系中提高足夠的機(jī)械攪拌，可以賦予疏水顆粒足夠的能量以克服顆粒間的能壘而形成聚團(tuán)，產(chǎn)生誘導(dǎo)疏水絮凝。攪拌速度過低，則不足以產(chǎn)生聚團(tuán)；攪拌速度過高，則破壞已形成的聚團(tuán)；只有一個合適的攪拌速度才能產(chǎn)生最佳的聚團(tuán)效果。如圖1所示，隨著轉(zhuǎn)速增加，產(chǎn)率降低，說明聚團(tuán)隨著攪拌速度增加而加劇破壞；灰分降低，聚團(tuán)打散后其親水礦物會分離出來，對于回收精煤是有益的。

礦粒表面被捕收劑誘導(dǎo)疏水化，DLVO理論就不適用了，必須考慮顆粒間的誘導(dǎo)疏水作用，疏水顆粒與水分子接觸，將局部破壞周圍的水分子間的氫鍵結(jié)構(gòu)，使水分子重排并結(jié)構(gòu)化，疏水顆粒相互吸引聚集成團(tuán)，減少與水的界面面積，降低體系的自由能；雙電層排斥相互作用與范德華吸引相互作用較弱。[6]試驗(yàn)中捕收劑采用輕質(zhì)柴油，選擇性和捕收性都較好，成本低且來源廣。從圖中看出，隨著柴油用量增加，精煤產(chǎn)率增加，這也說明煤粒和捕收劑的碳?xì)滏溇喓袭a(chǎn)生的疏水作用起著主要作用；灰分隨著柴油的用量增加而增加，說明柴油的用量過多會使部分礦物疏水而夾雜在精煤中導(dǎo)致灰分升高，柴油用量不是越多越好（圖2）。

目前全國大部分金屬礦山幾乎都以高質(zhì)量的石灰來抑制黃鐵礦，所以本試驗(yàn)采用氫氧化鈣作為調(diào)整劑。[7]加入氫氧化鈣0.5kg/t后，精煤灰分大幅降低，精煤灰分為18.92%，灰分降低了11%左右，精煤產(chǎn)率為58.54%，能看出氫氧化鈣對改善疏水絮凝分選還是有效果的。

中煤的黃鐵礦和粘土礦是灰分和硫分的主要來源，所以本試驗(yàn)選擇CMC（羧基甲基纖維素）作為抑制劑，研究其對中煤脫硫降灰的影響。

CMC分子可以與黃鐵礦發(fā)生化學(xué)吸附，其多個極性基團(tuán)使黃鐵礦親水而受到抑制；CMC在礦物表面的吸附量隨著抑制劑濃度的升高而增加，起到脫硫降灰的效果。[8]如圖3所示，加入CMC之后，隨用量增加，精煤產(chǎn)率和灰分都下降；當(dāng)達(dá)到1.0 kg/t，精煤產(chǎn)率和灰分開始增加，抑制效果不明顯，分選效果變差。在 0.3 kg/t時(shí)灰分降低了1.5%，相比產(chǎn)率下降了22%左右，對浮選抑制的效果還是很明顯的，但是分選效果不是很理想。

3 結(jié)論

（1）采用疏水絮凝工藝分選烏海中煤，分選效果達(dá)到最佳時(shí)，浮選精煤產(chǎn)率為35%左右，灰分降低為14%左右。相比較中煤而言，精煤產(chǎn)品的灰分得到明顯降低，疏水絮凝工藝對于烏海中煤再選還是有一定的優(yōu)勢。

（2）疏水絮凝工藝對于煉焦中煤再選有一定的可行性，也存在一些問題，比如探索煤粒的解離下限；煤漿泥化降低煤粒絮凝造粒的選擇性以及惡化絮凝分選；不同PH對抑制劑和礦物吸附影響的機(jī)理研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]付曉恒，朱書全，王祖訥.主焦中煤再分選的必要性與可行性[J].中國煤炭，1996（03）：12-14.

[2]J.威斯特.中煤的再選[J].選煤技術(shù)，1991（05）：52-53.

[3]宋少先.疏水絮凝理論與分選工藝[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1993：6-9.

[4]曾凡桂，王祖訥.中煤的煤巖學(xué)特征[J].燃料化學(xué)學(xué)報(bào)，1998，26（02）：165-169.

[5]黃波.界面分選技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2008：113.

[6]宋少先.疏水絮凝理論與分選工藝[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1993：71-75.

[7]王淀佐.硫化礦浮選與礦漿電位[M].北京：高等教育出版社，2008：70-73.

[8]彭建城.某有機(jī)抑制劑合成及其在銅硫分離中作用機(jī)理研究[J].2012（05）.

[9]劉潤清，孫偉，胡岳華.巰基類小分子有機(jī)抑制劑對復(fù)雜硫化礦物浮選行為的抑制機(jī)理[J].中國有色金屬學(xué)報(bào)，2006，16（04）：746-751.endprint