鐵東選煤廠浮選藥劑選擇試驗(yàn)

沈笑君，梁傳程，郝立偉

(1.黑龍江科技大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院， 黑龍江 哈爾濱 150022；2.七臺(tái)河寶泰隆煤化工股份有限公司，黑龍江 七臺(tái)河 154603)

鐵東選煤廠浮選藥劑選擇試驗(yàn)

沈笑君1，梁傳程1，郝立偉2

(1.黑龍江科技大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院， 黑龍江 哈爾濱 150022；2.七臺(tái)河寶泰隆煤化工股份有限公司，黑龍江 七臺(tái)河 154603)

針對(duì)七臺(tái)河鐵東選煤廠浮選精煤灰分高的問題，分別選用復(fù)合藥劑MB2和MB25、捕收劑THT92和煤油、起泡劑仲辛醇進(jìn)行浮選藥劑選擇試驗(yàn)和浮選速度試驗(yàn)，確定最佳浮選藥劑種類及其用量。研究表明：在試驗(yàn)條件下，捕收劑選用THT92，起泡劑選用仲辛醇，且其用量分別為120、24.60 g/t時(shí)，煤泥浮選效果最好；此時(shí)，浮選精煤產(chǎn)率為59.50%，灰分為6.92%，浮選完善指標(biāo)為67.73%，浮選精煤可燃體回收率為80.82%。該研究可為鐵東選煤廠的煤泥高效浮選和精煤質(zhì)量的提高提供一定參考。

煤泥；浮選藥劑；浮選完善指標(biāo)；可燃體回收率

浮選是回收煤泥中精煤的有效方法之一，一般浮選入料量占原煤入選量的10%～30%，浮選精煤量約占精煤總量的1/5。由此看來，浮選對(duì)于選煤廠煤泥水處理起著重要作用[1]。長期以來，柴油一直被作為選煤廠方便、經(jīng)濟(jì)的捕收劑，但該藥劑對(duì)灰分高、可浮性差的煤泥浮選效果不理想[2]。如果更換高效浮選設(shè)備將會(huì)使投資成本增加，且國內(nèi)的高效浮選設(shè)備不成熟，因此，選擇高效浮選藥劑成為改善浮選效果的重要渠道。

煤泥浮選藥劑通常分為兩種，即捕收劑和起泡劑，這兩種藥劑的種類和用量直接影響煤泥浮選效果。浮選藥劑的種類不同浮選效果不同，藥劑用量不同浮選效果也不同。藥劑用量過少會(huì)影響浮選精煤產(chǎn)率，藥劑用量過多會(huì)造成資源浪費(fèi)，并使浮選選擇性下降，進(jìn)而使精煤質(zhì)量降低。根據(jù)煤泥性質(zhì)，選擇合理的藥劑種類，確定最佳藥比和藥劑用量，對(duì)煤泥高效浮選至關(guān)重要[3-4]。七臺(tái)河鐵東選煤廠浮選精煤灰分高達(dá)10.36%，摻入總精煤后影響其質(zhì)量，進(jìn)而影響選煤廠經(jīng)濟(jì)效益。為此，采用不同藥劑對(duì)該廠煤泥進(jìn)行浮選，以優(yōu)化浮選藥劑制度，降低浮選精煤灰分，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和經(jīng)營管理水平。

1 試驗(yàn)

1.1 設(shè)備、儀器與試劑

試驗(yàn)浮選機(jī)為XFD型單槽式浮選機(jī)(浮選槽容積為1 L，轉(zhuǎn)速為1 700 r/min)，量熱計(jì)為SetaramC80-Ⅱ型微量熱儀，干燥箱為FT10型電熱鼓風(fēng)干燥箱，過濾機(jī)為XTLZ型多用真空過濾機(jī)。

浮選藥劑包括MB2復(fù)合藥劑、MB25復(fù)合藥劑，捕收劑為煤油和THT92，起泡劑為仲辛醇。鐵東選煤廠正在使用的捕收劑和起泡劑分別為煤油和仲辛醇。

1.2 煤樣性質(zhì)

試驗(yàn)煤樣為七臺(tái)河鐵東選煤廠原煤，粒度<0.5 mm，揮發(fā)分為 26.17%，灰分為31.47%。煤樣小篩分試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 小篩分試驗(yàn)結(jié)果

由表1可知：由于<0.045 mm粒級(jí)灰分高(為33.17%)，高灰細(xì)泥含量多，浮選選擇性低，采用常規(guī)藥劑難以達(dá)到理想的浮選效果。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)過程中，嚴(yán)格按照GB/T 4757—2001《煤粉(泥)實(shí)驗(yàn)室單元浮選試驗(yàn)方法》中規(guī)定的試驗(yàn)步驟進(jìn)行。

1.3.1 常規(guī)浮選試驗(yàn)

每次試驗(yàn)取煤樣100 g，將其配制成濃度為100 g/L的煤泥水，預(yù)攪拌2 min，加入捕收劑后調(diào)漿1 min，加入起泡劑后調(diào)漿10 s，浮選3 min。試驗(yàn)結(jié)束后，將收集到的浮選精煤過濾、烘干、稱重、分析，計(jì)算精煤產(chǎn)率和灰分。

1.3.2 藥劑選擇試驗(yàn)

每次試驗(yàn)取煤樣100 g，將其配制成濃度為100 g/L的煤泥水，預(yù)攪拌2 min，捕收劑與起泡劑混合后加入煤泥水，調(diào)漿1.5 min，浮選3 min。試驗(yàn)結(jié)束后，將收集到的浮選精煤過濾、烘干、稱重、分析，計(jì)算精煤產(chǎn)率和灰分。

1.3.3 潤濕熱的測(cè)定

每次試驗(yàn)稱取0.200 0 g煤樣，分別選用不同浮選藥劑作為潤濕液，測(cè)定藥劑與煤樣的潤濕熱。試驗(yàn)初始溫度為30 ℃，恒溫時(shí)間為2 h，數(shù)據(jù)收集時(shí)間為3 h。

1.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)

我國制定了多種比較與評(píng)價(jià)浮選效果的指標(biāo)，最常用的有浮選精煤可燃體回收率、浮選完善指標(biāo)、浮選精煤產(chǎn)率及數(shù)量指標(biāo)等，試驗(yàn)選用浮選完善指標(biāo)和浮選精煤可燃體回收率作為評(píng)價(jià)浮選效果的指標(biāo)[3]。

浮選完善指標(biāo)用于評(píng)定同一種煤在不同工藝條件下的分選完善程度，在評(píng)價(jià)浮選藥劑制度和浮選工藝時(shí)具有良好的可比性，計(jì)算公式為：

式中：η為浮選完善指標(biāo)，%；Ay為浮選入料灰分，%；Aj為浮選精煤灰分，%；γj為浮選精煤產(chǎn)率，%。

浮選精煤可燃體回收率計(jì)算式為：

式中：Ej為浮選精煤可燃體回收率，%。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 常規(guī)浮選試驗(yàn)

將浮選藥劑分為四組，第一組為MB2復(fù)合藥劑，第二組為MB25復(fù)合藥劑，第三組為捕收劑煤油和起泡劑仲辛醇，第四組為捕收劑THT92和起泡劑仲辛醇。分別采用四組不同藥劑進(jìn)行浮選試驗(yàn)，確定每組藥劑的最佳藥比和用量，并對(duì)四組藥劑在各自最佳用量時(shí)的浮選效果進(jìn)行分析。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

由表2可知：就浮選完善指標(biāo)和浮選精煤可燃體回收率來看，THT92和仲辛醇組合的指標(biāo)較好。當(dāng)THT92和仲辛醇用量分別為120、24.6 g/t時(shí)，浮選完善指標(biāo)為67.73%，浮選精煤可燃體回收率為80.82%，浮選精煤灰分為6.92%，產(chǎn)率為59.50%，浮選尾煤灰分為67.54%，浮選效果最好，煤泥可浮性等級(jí)為極易浮。

表2 不同藥劑種類和用量時(shí)的煤泥浮選結(jié)果

2.2 浮選速度試驗(yàn)

捕收劑選擇THT92，起泡劑選擇仲辛醇，用量分別為120、24.6 g/t，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行浮選速度試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 浮選速度試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知：前30 s內(nèi)浮出的精煤量約占煤樣總量的1/4，約占總精煤量的41.65%，此時(shí)浮選精煤灰分為5.44%，說明該煤樣的浮選速度較快，需要的浮選時(shí)間短。

3 藥劑與煤樣作用的熱效應(yīng)

四種藥劑與煤樣作用的潤濕熱熱流曲線如圖1所示。由圖1可知：四組藥劑與煤樣作用的潤濕熱分別為3.887 6、2.903 1、2.181 7、4.021 8 J/g，通過潤濕熱數(shù)據(jù)可以看出，第四組藥劑與煤樣作用的潤濕熱最高，說明捕收劑THT92能牢固地吸附在煤粒上，有利于提高煤表面的疏水性[5-6]。

圖1 四種藥劑與煤樣作用的潤濕熱熱流曲線

浮選藥劑與煤接觸后，藥劑分子在煤粒表面附著、鋪展，此過程會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)。煤粒對(duì)液體的吸附能力越強(qiáng)，液體在煤粒表面鋪展形成的接觸角越小，產(chǎn)生的潤濕熱越大[7-8]。潤濕熱的數(shù)值可表征固-液體系的潤濕性能，數(shù)值的大小反映固體與液體親和力的強(qiáng)弱。極性礦物在極性液體中的潤濕熱較大，在非極性液體中的潤濕熱較小，非極性礦物的潤濕熱一般比較小。潤濕熱越大，說明礦物顆粒與水分子的親和力越強(qiáng)，礦物表面越容易被潤濕，表現(xiàn)為親水性；潤濕熱數(shù)值越小，說明礦物顆粒與水分子的親和力越弱，礦物表面越不容易被潤濕，表現(xiàn)為疏水性[9]。煤表面的潤濕熱可用其表面因潤濕而發(fā)生的焓變表示，即：

-Q=Hi=Hs1-Hsg，

式中：Q為比表面潤濕熱，J；Hi為潤濕前后的焓變，J；Hsl為液-固界面比表面焓，J；Hsg為氣-固界面比表面焓，J[10-11]。

4 結(jié)論

對(duì)于鐵東選煤廠的煤泥來說，通過浮選試驗(yàn)可得出如下結(jié)論：

(1)當(dāng)捕收劑選用THT92，起泡劑選用仲辛醇，且其用量分別為120、24.6 g/t時(shí)，煤泥浮選效果最好；此時(shí)，浮選完善指標(biāo)為67.73%，浮選精煤可燃體回收率為80.82%，浮選精煤灰分為6.92%，產(chǎn)率為59.50%，浮選尾煤灰分為67.54%，煤泥可浮性等級(jí)為極易浮。

(2)浮選速度試驗(yàn)過程中，前30 s內(nèi)浮出的精煤量較大，且浮選精煤灰分較低，說明該廠煤泥的浮選速度較快。

(3)四種藥劑與煤樣作用的潤濕熱熱流曲線說明，THT92捕收劑能夠牢固地吸附在煤粒上，可有效提高煤表面的疏水性。

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Experiment study on flotation reagent selection in Tiedong coal preparation plant

SHEN Xiao-jun1, LIANG Chuan-cheng1, HAO Li-wei2

(1. College of Mining Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin, Heilongjiang 150022, China；2.Qitaihe Baotailong Coal Chemical Industry Co Ltd, Qitaihe, Heilongjiang 154600, China)

To lower ash content of flotation concentrate in Qitaihe Tiedong coal preparation plant, taking MB2 and MB25 compound reagents, THT92 collector, kerosene, 2-octyl alcohol foaming agent respectively, flotation reagents selection and flotation velocity test are made to determine optimal reagents kinds and dosage. The results show that the best flotation effect is obtained when dosage of THT92 collector and 2-octyl alcohol foaming agent are 120g/t, 24.6g/t respectively; yield and ash of flotation concentrate, flotation perfection index, combustible recovery reaches 59.50%, 6.92%, 67.73%, 80.82%, respectively.

coal slime; flotation reagent; flotation perfection index; combustible recovery

1001-3571(2015)01-0020-04

TD943+.1

A

2015-01-21

10.16447/j.cnki.cpt.2015.01.006

黑龍江省教育廳科學(xué)技術(shù)研究資助項(xiàng)目(11541303)；黑龍江省普通高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目(2014-KF001)

沈笑君(1962—)，男，黑龍江省肇東市人，教授，博士，從事資源綜合利用方面的教學(xué)和研究工作。

E-mail:shenxj569@sohu.com Tel: 13936130138