AO捕收劑浮選稀缺難浮煤實驗

康文澤, 劉松陽, 張亞革

(1.黑龍江科技學(xué)院 資源與環(huán)境工程學(xué)院,哈爾濱 150027; 2.黑龍江龍煤礦業(yè)集團(tuán)股份有限責(zé)任公司,哈爾濱 150090)

AO捕收劑浮選稀缺難浮煤實驗

康文澤1, 劉松陽1, 張亞革2

(1.黑龍江科技學(xué)院 資源與環(huán)境工程學(xué)院,哈爾濱 150027; 2.黑龍江龍煤礦業(yè)集團(tuán)股份有限責(zé)任公司,哈爾濱 150090)

針對稀缺難浮煤浮選回收率偏低的情況,研制一種AO浮選捕收劑。通過浮選實驗和潤濕熱實驗,比較AO捕收劑、煤油、柴油對稀缺難浮煤的浮選效果、浮選速度及三種藥劑與難浮煤泥作用的潤濕熱。結(jié)果顯示:AO捕收劑浮選稀缺難浮煤的最佳操作指標(biāo)為,捕收劑與起泡劑質(zhì)量配比 3∶1、捕收劑與起泡劑總用量 1.28 kg/t、礦漿濃度 75 g/L;在精煤灰分大致相同的情況下,AO捕收劑的浮選精煤產(chǎn)率比煤油、柴油分別提高了 11.33%和 14.94%,浮選完善指標(biāo)分別提高了6.18%和 8.09%;AO捕收劑的浮選速度最快,與煤樣作用的潤濕熱最大。驗證性浮選實驗結(jié)果進(jìn)一步證明AO捕收劑是一種理想的難浮煤用浮選藥劑,具有實際應(yīng)用價值。

稀缺難浮煤泥;AO捕收劑;浮選效果;浮選速度;潤濕熱

焦煤、肥煤是生產(chǎn)焦炭的主要煤種,但兩者儲量較低,僅占煤炭總儲量的 8.96%,屬于稀缺煤種[1-2]。為緩解焦煤、肥煤資源短缺問題,煤炭生產(chǎn)企業(yè)一方面改革采煤方法,不斷提高資源采出率;一方面選擇先進(jìn)的洗選技術(shù),不斷提高稀缺煤種的回收率[1-3]。細(xì)粒級焦煤、肥煤灰分較高,中間密度物含量大,可浮性普遍較差,多屬于難浮煤泥[4-5]。該粒級煤使用煤油、輕柴油等常規(guī)浮選捕收劑[6]的浮選效果不理想,浮選精煤大量損失在尾煤中,不能作為煉焦煤使用,浪費了寶貴的稀缺煤資源。為提高稀缺難浮煤的浮選回收率,學(xué)者們進(jìn)行了大量的實驗研究,探索提高難浮煤浮選效果的藥劑及方法[7-9],取得了一定的成果。筆者以烴類油為主要原料制得AO捕收劑,并通過難浮煤浮選實驗驗證該捕收劑的浮選效果。

1 實 驗

1.1 煤樣及藥劑制備

實驗煤樣選自河北趙各莊礦浮選入料煤。該煤為肥煤、難浮煤,水分為 0.90%,揮發(fā)分為 31.33%,灰分為 23.08%,硫含量為 1.67%。

實驗用捕收劑為 AO、煤油、柴油,起泡劑為仲辛醇。AO捕收劑制備時,首先將一定質(zhì)量配比的表面活性劑與定量的直鏈烷烴、環(huán)烷烴以及芳香烴混合于 500 mL燒杯中,再放入恒溫水浴鍋(溫度為50℃),開動均質(zhì)機(jī)并計時,待混合均勻后再攪拌30 min即可。

1.2 實驗設(shè)備及方法

最佳浮選操作指標(biāo)實驗及探索性浮選實驗選用武漢洛克粉磨設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)的 RK/FG50 -100型掛槽式浮選機(jī),浮選槽容積為 200 mL,礦漿濃度為 75 g/L。實驗按照 GB 4757—2001標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,礦漿攪拌時間為 2 min,捕收劑調(diào)漿時間為 1 min,起泡劑調(diào)漿時間為 10 s,浮選時間為 3 min。浮選結(jié)束后,將收集到的精煤過濾、烘干、稱重,并計算礦物的精煤產(chǎn)率以及精煤灰分。

浮選速度實驗及驗證性浮選實驗選用 XFD-1.5型浮選機(jī),浮選槽容積為 1.5 L,礦漿濃度為75 g/L。浮選速度實驗礦漿攪拌時間為 2 min,捕收劑調(diào)漿時間為 1 min,起泡劑調(diào)漿時間為 10 s,浮選時間為 6 min。驗證性浮選實驗方法與探索性浮選實驗方法相同。

潤濕熱實驗采用 Setaram C80微量熱儀,煤樣用量為 0.15～0.20 g,藥劑量為 2.0 mL,實驗初始溫度為 30℃,恒溫時間為 2 h,數(shù)據(jù)收集時間為 3 h。煤樣與藥劑混合后產(chǎn)生的潤濕熱由量熱計量出。

2 結(jié)果與討論

2.1 最佳浮選操作指標(biāo)

為確定AO捕收劑浮選趙各莊煤樣的最佳浮選操作指標(biāo),以捕收劑與起泡劑質(zhì)量配比A、捕收劑與起泡劑總用量 B及礦漿濃度 C為影響因素進(jìn)行浮選正交實驗,因素水平見表 1,實驗結(jié)果見表 2。

表1 正交因素水平Table 1 Levels of factors of orthogonal test

表2 浮選正交實驗結(jié)果Table 2 Results of orthogonal test %

根據(jù)表 2,以精煤產(chǎn)率、浮選完善指標(biāo)、可燃體回收率為評價依據(jù),確定浮選最佳操作指標(biāo)為A1B3C3,即捕收劑與起泡劑質(zhì)量配比為 3∶1、捕收劑與起泡劑的總用量為 1.28 kg/t、礦漿濃度為 75 g/L。

2.2 浮選效果

2.2.1 探索性實驗

在最佳浮選操作指標(biāo)條件下,選用AO、煤油以及柴油三種捕收劑進(jìn)行浮選效果對比實驗,結(jié)果見表3。

表3 不同捕收劑的浮選實驗結(jié)果Table 3 Exper imental results of flotation with different collectors %

由表 3可以看出,AO捕收劑的浮選精煤產(chǎn)率最大,為 32.63%,比煤油和柴油分別提高了 6.90%和 9.32%,精煤灰分雖然提高了 0.06%和 0.33%,但浮選完善指標(biāo)提高了 3.80%和 4.96%,可燃體回收率提高了 7.80%和 10.46%?？梢?AO捕收劑對趙各莊煤樣的浮選效果好于煤油和柴油。

2.2.2 驗證性實驗

為驗證 AO、煤油、柴油三種捕收劑的浮選效果,采用 XFD-1.5型浮選機(jī)進(jìn)行浮選實驗,結(jié)果如表4所示。

表4 不同捕收劑的浮選實驗結(jié)果Table 4 Exper imental results of flotation with different collectors %

由表 4可以看出,在精煤灰分大致相同的情況下,選用AO捕收劑時的浮選精煤產(chǎn)率比選用煤油、柴油分別提高了 11.33%和 14.94%,浮選完善指標(biāo)分別提高了6.18%和 8.09%。該結(jié)果與 RK/FG50-100型浮選機(jī)的浮選結(jié)果一致,只是浮選精煤的產(chǎn)率普遍較高。這是由于 RK/FG50-100型掛槽式浮選機(jī)充氣量不足,所得精煤產(chǎn)率相對于 XFD-1.5L型浮選機(jī)偏低。

2.3 浮選速度

為了更好地考察AO捕收劑對河北趙各莊煤樣浮選的促進(jìn)作用,在最佳浮選操作指標(biāo)條件下,進(jìn)行不同捕收劑的浮選速度實驗,得到刮泡時間與精煤產(chǎn)率、可燃體回收率的關(guān)系曲線,如圖 1所示。

圖1 不同捕收劑的浮選速度曲線Fig.1 Flotation speed curves with different collectors

從圖 1可以看出,AO捕收劑的浮選速度曲線始終在煤油、柴油浮選速度曲線的上方;當(dāng)刮泡時間相同時,AO捕收劑的浮選精煤產(chǎn)率、可燃體回收率均高于其他兩種捕收劑。這說明AO捕收劑的浮選速度快,浮選選擇性更強(qiáng),浮選效果更好。

2.4 潤濕熱

潤濕熱也稱為浸濕熱,是指固體與液體作用放出的熱量,其數(shù)值可以表征固 -液體系潤濕性能。潤濕熱越大說明固體和液體之間的親合力越強(qiáng)。

文中進(jìn)行了不同捕收劑與趙各莊煤樣的潤濕熱對比實驗,結(jié)果顯示:AO捕收劑、煤油、柴油與煤樣作用的潤濕熱分別為 5.623 9、4.231 6、4.403 8。AO捕收劑與煤樣作用的潤濕熱最大,說明其在煤表面吸附放出的熱量多,固 -液體系中捕收劑油滴與煤粒吸附更牢固,體系更穩(wěn)定,同時也說明油滴在煤表面的鋪展程度增強(qiáng),捕收劑的作用效果好。由此可知,AO捕收劑與難浮煤樣的作用效果優(yōu)于煤油和柴油。上述實驗研究證明,AO捕收劑是一種理想的難浮煤用浮選藥劑。

3 結(jié) 論

(1)AO捕收劑浮選稀缺難浮煤的最佳操作指標(biāo)為:捕收劑與起泡劑質(zhì)量配比 3∶1,捕收劑與起泡劑總用量 1.28 kg/t,礦漿濃度 75 g/L。

(2)在藥劑耗量相同、精煤灰分變化不大的條件下,AO捕收劑與煤油、柴油相比,浮選精煤產(chǎn)率分別提高了 11.33%、14.94%,浮選完善指標(biāo)分別提高了6.18%、8.09%。

(3)AO捕收劑浮選速度快,與難浮煤作用的潤濕熱大,浮選效果好,是一種理想的難浮煤用捕收劑。

[1] 付興方,焦 穎.淺析我國稀缺品種煤炭資源的可持續(xù)利用[J].地質(zhì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)管理,1999,5(Z1):103-108.

[2] 杜銘華.中國煉焦煤資源及生產(chǎn)[J].煤質(zhì)技術(shù),2006(6): 1-3.

[3] 鄔麗瓊.中國主要煉焦煤礦區(qū)的儲量、產(chǎn)量和利用[J].煤質(zhì)技術(shù),2007(S1):20-23.

[4] 顧少雄.提高我國難浮煤的浮選效率問題[J].選煤技術(shù), 1985(2):12-16.

[5] 張孝鈞.難浮煤泥浮選新工藝——趙各莊礦選煤廠浮選系統(tǒng)改造[J].選煤技術(shù),1998(4):21-23.

[6] 李亞萍,沈麗娟,陳建中,等.煤炭浮選藥劑評述[J].選煤技術(shù),2006(5):83-88.

[7] 張秀梅,郭 德.難浮煤浮選促進(jìn)劑的研究[J].煤炭工程, 2005(1):47-48.

[8] 孫 冬,樊民強(qiáng),陳 超,等.難浮煤泥浮選試驗研究[J].選煤技術(shù),2002(6):8-10.

[9] 劉莉君,劉炯天,吳愛云.難選煤泥浮選新工藝探討[J].選煤技術(shù),2010(4):48-51.

Flotation exper iment of scarce difficult-to-float fine coals floated by collectorAO

KANG W enze1,L IU Songyang1,ZHANG Yage2
(1.College of Resource&Environment Engineering,Heilongjiang Institute of Science&Technology,Harbin 150027,China; 2.HeilongjiangLongmayMining Group Co.Ltd.,Harbin 150090,China)

Thispaper is an attempt to develop a collectorAO designed for addressing the low recovery rate of the scarce difficult-to-float fine coals.The development involves comparing the effect and speed of flotation and the wetting heat of usingAO,kerosene and diesel oil by flotation and wetting heat experiment.The results show that the best parameters of the scarce difficult-to-float fine coals floated by the collectorAO are that the mass ratio of the collectorwith the blowing agent is 3∶1,the total amount of the collector and the blowing agent is 1.28 kg/t and the pulp concentration is 75 g/L.In the case of similar clean coal ash content,AO collector gives 11.33%and 14.94%higher clean coal yield,and 6.18% and 8.09%higher perfect index flotation,than the kerosene and diesel oile respectively.The AO collector shows the fastest recovery speed and the biggestwetting heat.The results of confi rmatory flotation exper iments have further shown that the collectorAO was an ideal flotation reagentwith the value of practical application.

scarce difficult-to-float fine coal;collector AO;effect of flotation;speed of flotation; wetting heat

TD923.1

A

1671-0118(2011)02-0085-04

2011-03-15

黑龍江省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點項目(11531Z02);哈爾濱市科技創(chuàng)新人才專項基金項目(2009RFXXG030)

康文澤(1964-),男,黑龍江省雞西人,教授,博士,研究方向:礦物加工及潔凈煤技術(shù),E-mail:kwz010@163.com。

(編輯荀海鑫)