矿物加工化学药剂.docx

新型煤炭浮选药剂简述
张世杰
(中国矿业大学(北京),北京100083)
摘要:介绍了近几年煤炭浮选加工过程中的新型浮选药剂:捕收剂、起泡剂和乳化剂,简单介绍了其作用机理及使用情况。
关键词:浮选药剂;捕收剂;起泡剂;乳化剂
Brief description of new reagents in coal flotation
ZHANG Shijie
(China University of Mining&Technology(Beijing) Beijing,(100083) )
Abstract:Some new reagents such as collector, foaming agent and emulsifier are reviewed in the process of coal flotation these years and their mechanisms and usages are briefly described as well.
Keywords: flotation reagents; collector; foaming agent; emulsifier
1引言
矿物加工过程中,浮选是分选细粒煤泥最有效的手段。矿物表面物理化学性质的不同,表现出了亲水性与疏水性的差异,浮选过程就是利用这种差距,通过添加捕收剂来扩大这种差异,添加起泡剂在矿浆中产生合适的气泡,使矿物颗粒粘附在气泡上,从而达到分选的效果。根据药剂的作用主要分为捕收剂、起泡剂和调整剂。捕收剂能选择性的作用于矿物表面并使其疏水,从而使矿粒稳固的附着在气泡上。起泡剂能促使矿浆中产生大小、数量、升浮速度和强度合适的气泡。调整剂主要是调整其他药剂与矿物表面的作用,调整矿浆的性质,提高浮选过程的选择性。浮选过程的好坏,浮选药剂起到非常重要的作用[1]。现简述目前正在使用或研究的浮选药剂。
2捕收剂
在煤泥浮选中绝大多数采用非极性烃类油等石油产品作为捕收剂,特别是煤油、轻柴油和改性煤油等。占煤泥浮选捕收剂的80~90%[2]。上述捕收剂在矿浆中分散性差,对微细粒煤捕收效果差,药剂耗量大。随着国际油价的上涨,采煤机械化程度的提高以及细粒煤泥在入选原煤中的比例不断增加,捕收剂用量也在不断增加。因此,开发新的煤用高效捕收剂称为目前紧迫的任务。
2.1DP-I高效煤用捕收剂
DP-I为烃类油、脂肪酸、表面活性剂及乳化剂的有机合成品,为淡棕色液体,无刺激性气味,无毒,安全稳定,易于运输。闪点83.2℃,密度0.84g/cm3,在水中分散性较好。捕收剂中的非离子表面活性剂极性基较长,带有较多的醚基,在水中呈曲折状,可同时与煤表面多个含氧官能团产生氢键吸附,消除了含氧官能团的影响,破坏了煤表面的水化层。在非极性基的影响下,提高了煤表面的疏水性,提高了煤泥浮选的选择性,增强了煤泥浮选的精度。
DP-I捕收剂在实验室及工业型试验表明,与常规药剂相比,具有分散型好,选择性高;显著提高精煤产率,降低捕收剂用量;浮选速度快,效果好等特点。具有较好的前景[3]。
2.2C12捕收剂
C12捕收剂主要由非极性烃类油、脂肪酸、脂肪酮以及表面活性剂等多种有机物质组成。脂肪酸、脂肪酮和表面活性剂的存在使得该捕收剂的捕收性和选择性大大增强,从而提高浮选效果。
C12与煤油浮选效果对比试验表明,在相同的试验条件下, C12捕收剂提高了精煤产率,降低精煤灰分,降低了捕收剂用量。工业性试验研究结果显示,与煤油作捕收剂相比,在确保浮选精煤灰分合格的前提下,采用C12使浮选尾矿灰分提高8.19个百分点,浮精产率提高了1.75%;浮精中粗颗粒显著增多;药剂消耗量明显降低,降幅达23.6%[4]。
2.3ECS-9800捕收剂
ECS-9800是一种新型捕收药剂,具有捕收性能好、浮选速度快、分选效率高等特点。与煤油的煤泥浮选对比试验结果表明,在满足浮精灰分的条件下, 二者产率相近,但ECS-9800的用量仅为煤油用量的1/4左右,对于高硫煤样,仅需煤油用量的1/7左右[5]。
2.4BET捕收剂
BET无色无味无毒,国内已研制成功并在金属矿选矿厂应用。在进行煤炭脱硫降灰的研究中,应用BET作为捕收剂取得了理想的浮选效果。试验结果表明,BET作为煤的浮选药剂时,用量少、捕收性强,分别是GF、FS202用量的1/10和1/100,且不受矿浆pH值得影响。大量试验表明,BET是一种性能优良的浮选药剂,BET浮选效果要优于普通的煤用捕收剂,尤其是用于高硫煤浮选时,有很强的选择性[6-8]。
2.5ZNX-0711捕收剂
ZNX-0711捕收剂是一种新型煤泥浮选捕收剂,其中含有一些极性有机物质,这些极性有机物质一端为极性基团,一端为非极性基团,一方面可使捕收剂中的非极性烃类油组分很好的分散在煤浆中增加非极性组分与煤表面的接触机会,另一方面极性端又极易与煤表面局部亲水区域的含氧官能团作用,非极性端指向水,改变了局部的疏水性。因此提高了煤泥浮选效果。
ZNX-0711具有捕收性能好、浮选速度快、分选效率高的特点。实验室进行了与煤油捕收剂的对比试验,试验结果表明,在相同的情况下,ZNX-0711具有较高的捕收性能,在精煤灰分相近的情况下,其用量比煤油要少,但精煤产率却比使用煤油要高出3~4个百分点。工业生产实践表明,使用ZNX-0711捕收剂可以明显降低选煤药耗,使浮精产率大幅提高[9]。
2.6ZFC浮选药剂
ZFC浮选药剂是由中国矿业大学(北京)洁净煤技术与应用研究所根据煤的浮选理论和煤的结构,采用植物油与柴油和少量表面活性剂按一定工艺条件开发的新型高效煤泥浮选药剂。植物油中含有丰富的烃类组合,经过一系列工艺过程,从中提取适合煤泥浮选的烃类组分,在此基础上,经过合成作用使烃类组分的一端含有亲水基团,加入一些表面活性剂,就可以使柴油很好的分散在水中,生成一种具有高度分散性的药剂——ZFC捕收剂。
对ZFC药剂的效果,分别进行了实验室试验和现场工业试验,其结果表明ZFC捕收剂具有浮选速度快、分选效率高、起泡剂用量少等特点,特别适合浅槽型浮选机;使用ZFC捕收剂浮选产生的泡沫粘性低,有利于精煤过滤机得正常作业和处理能力的提高,产品水分较低;药效高,用量少,节油率约50%左右[10]。
3起泡剂
作为浮选过程中的载体,泡沫的质量对于浮选效果的好坏具有决定性的作用。在浮选中,通常添加起泡剂来获得具有一定大小、数量、合适的升浮速度以及具有一定强度的泡沫。
3.1HC型起泡剂
HC起泡剂由临涣焦化有限公司生产,实验室对其性能与其他常用起泡剂如C8、GF、MIBC、YXC等进行了对比试验。当选用FS202作为捕收剂,其他条件相同时,结果表明,在精煤和尾煤灰分相同时精煤回收率提高2%以上。在工业性试验中,通过对不同原料煤进行分选,表明HC型起泡剂在应用于高灰分、细粒煤泥浮选时,比其他起泡剂有明显优势。比煤油或柴油加其他起泡剂节油约30%,精煤产率提高约2%,并可降低精煤灰分[11]。
3.2两种新型起泡剂的研究
为分析2种不同新型起泡剂的性能,分别对其进行了定性的研究,其中1号起泡剂的非极性基多为10个碳,且极性基是醇类;2号起泡剂的非极性基多为12个碳以上,极性基中多数为醇类,但仍含有部分酯类。通过实验室研究发现,1号起泡剂具有较好的适用性;同时,2号起泡剂对精煤的回收率高达82.95%。因此,说明起泡剂非极性基越长,气泡能力越强,但是同时还要考虑如果非极性基过长,溶解度显著降低,反而会使起泡能力下降[12]。
4 乳化剂
难溶于水的药剂在浮选矿浆中不能够很好的分散[13,14],与矿物颗粒碰撞作用的几率小,常常使药剂的消耗量增大,影响浮选的效率。添加乳化剂能够促使油类捕收剂在水中的分散成微小油粒,从而增大药剂的表面积,增大了药剂与矿物颗粒的接触机会,从而大大降低药剂的消耗量,缩短浮选时间,提高浮选效率。
4.1ZFC乳化油
ZFC乳化油是由柴油、浮选促进剂和水按照2