細(xì)粒煤泥浮選正交試驗(yàn)初步研究

徐江嬋 熊余 朱艷

摘 要：為了提高煤泥的應(yīng)用，本文以六盤水某洗煤廠-0.5mm的細(xì)粒煤泥為探索對象，采用三因素三水平的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法，考察了粒度級、捕收劑及起泡劑用量對煤泥接觸角的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這三個因素影響主次為：起泡劑用量<捕收劑用量<粒度級，當(dāng)粒度級為0.5～0.2mm、捕收劑用量為300g/t、起泡劑用量為50g/t時，浮選精煤接觸角最大。通過方差分析發(fā)現(xiàn)，粒度級對煤泥浮選的接觸角的影響較為顯著。

關(guān)鍵詞：正交試驗(yàn);浮選;精煤;接觸角

中圖分類號：TD94 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）34-0092-03

Preliminary Study on Flotation Orthogonal Test of Fine Slime

XU jiangchan XIONG Yu ZHU Yan

（School of Chemistry and Materials Engineering， Liupanshui Normal University， Liupanshui Guizhou 553004）

Abstract： In order to improve the application of slime， this paper took the -0.5mm slime of a coal washing plant in Liupanshui as the research object， and used the orthogonal test design method of three factors and three levels to investigate the influence of particle size， collector and foaming agent dosage on the contact angle of slime. The results show that the primary and secondary influence factors are： the amount of foaming agent

Keywords： orthogonal test;flotation;clean coal;contact angle

煤炭是地球上蘊(yùn)藏最豐富的化石燃料資源，長期以來占據(jù)著世界一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)領(lǐng)域的重要位置[1]。在可預(yù)計(jì)的將來，煤炭仍將是重要的能源。從全球能源資源賦存情況來看，在全球已探明的化石能源中，煤炭占54.65%，遠(yuǎn)高于油氣資源。從中國能源資源條件來看，我國煤炭儲量豐富，占一次能源資源總量的94%，而油氣等資源僅占6%左右。我國能源資源的特點(diǎn)決定了煤炭在可預(yù)計(jì)的未來仍將是我國的主要能源[2]。但目前，煤炭開發(fā)越來越不容易，對環(huán)境也產(chǎn)生了一定的污染，因此，我們要通過選煤來提高煤炭的高效利用，并降低其在運(yùn)用中對環(huán)境的污染。對-0.50mm細(xì)粒級煤泥進(jìn)行浮選研究是煤炭清潔利用的重要組成部分。

通過測定礦物接觸角可大致評價(jià)礦物的潤濕性和可浮性[3-6]。若接觸角小于60°，則礦物的天然可浮性差;若接觸角為60°～70°，則礦物的天然可浮性較好;若接觸角大于70°，則礦物的天然可浮性好。因此，在進(jìn)行浮選時，需要對不同粒度級的礦物進(jìn)行接觸角測定，以判斷哪一粒度級的可浮性最好，從而提高浮選時的產(chǎn)量。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 樣品制備

試驗(yàn)煤樣源于六盤水某洗煤廠-0.5mm煤樣，通過篩分得到三個粒度級，分別為0.5～0.2mm、0.2～0.125mm、-0.125mm粒度級。

1.2 試驗(yàn)儀器與藥劑

藥劑：捕收劑采用煤油，起泡劑采用松醇油，均取自當(dāng)?shù)叵疵簭S。

儀器：研缽、振動篩、XFDⅢ型單槽浮選機(jī)、真空過濾機(jī)、101型電熱鼓風(fēng)干燥箱、自動工藝分析儀、ZKKJ粉末壓片機(jī)、接觸角測量儀等。

1.3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)分析

為考察粒度級、捕收劑和起泡劑的用量對浮選效率的影響，進(jìn)行了三因素三水平的正交試驗(yàn)。捕收劑為煤油，用量分別為200、300g/t和400g/t;起泡劑為松醇油，用量分別為20、50g/t和80g/t。另外一個因素為粒度級，分別為0.5～0.2mm、0.2～0.125mm、-0.125mm。

1.4 接觸角測定

本試驗(yàn)所用的儀器JC2000C1接觸角測量儀就可采取量角法進(jìn)行接觸角的測定。首先，取約1g褐煤加入瑪瑙研缽，研磨均勻后放入壓片模具，關(guān)閉液壓閥，加壓到20MPa，保持30s，壓制成片備用。然后在JC2000C1接觸角測量儀繼續(xù)測定。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 煤泥粒度組成

該廠煤泥的精煤綜合灰分為17.60%。通過方差分析可得，-0.125mm粒度級的精煤灰分為17.62%，是試樣中顆粒最小、浮選影響最小的。

2.2 正交試驗(yàn)分析

按照上述正交設(shè)計(jì)方法，分別做了9組浮選試驗(yàn)。通過這9組試驗(yàn)可得出以下結(jié)論：當(dāng)粒度級為0.2～0.125mm、捕收劑用量為400g/t、起泡劑用量為50g/t時，精煤灰分最低，浮選條件最優(yōu)，粒度級為浮選的主要影響因素。

2.3 接觸角的測定

對浮選的入料原煤、浮選精煤和浮選尾煤進(jìn)行接觸角測定，測定數(shù)據(jù)如表1、表2和表3所示。

以浮選精煤的接觸角為考察指標(biāo)，對正交試驗(yàn)進(jìn)行直觀分析，結(jié)果如表4所示。浮選精煤的接觸角越大，煤炭的可燃體越多。由表4可知，粒度級取K1水平，即0.5～0.2mm時，接觸角最大;捕收劑取K2水平，即300g/t，起泡劑取K2水平，即50g/t時，精煤接觸角最大。

除此之外，由表4和表5還可以很清楚地看到，粒度級和捕收劑用量以及起泡劑用量的極差（R）由小到大的順序?yàn)椋篟（起泡劑用量）

為了考察煤泥粒度（A）、捕收劑用量（B）、起泡劑用量（C）對精煤接觸角是否有顯著影響，對正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了方差分析。分別計(jì)算了總離差平方和（ST），煤泥粒度（A）的離差平方和（SA），捕收劑用量（B）的離差平方和（SB），起泡劑用量（C）的離差平方和（SC）以及誤差離差平方和的離差平方和（Se）進(jìn)行計(jì)算，由于總試驗(yàn)次數(shù)為9×3=27，因此總自由度fT為27-1=26，由A、B、C有三個水平，因此各因素的自由度為3-1=2，誤差自由度fe=26-（2+2+2）=20。再計(jì)算均方、F等參數(shù)，由fA=2，fe=26;F0.01（2，26）= 5.53、F0.05（2，26）=3.37和F0.1（2，26）=2.52對比得，粒度級的FA=8.60>F0.01（2，26）= 5.53，可知粒度級對精煤接觸有顯著影響;捕收劑用量FB=1.33<F0.1（2，26）=2.52，起泡劑用量FC=0.07<F0.1（2，26）=2.52，可知捕收劑用量、起泡劑用量對浮選精煤接觸角無顯著影響，結(jié)果如表6所示。

3 結(jié)論

粒度級、捕收劑用量及起泡劑用量三個因素對浮選精煤接觸角的影響主次為粒度級>捕收劑用量>起泡劑用量。當(dāng)粒度級為0.5～0.2mm、捕收劑用量為300g/t，起泡劑用量為50g/t時，浮選精煤接觸角最大，條件最優(yōu)。粒度級的FA=8.60、捕收劑用量的FB=1.33、起泡劑用量的FC=0.07，其中粒度級的FA>大于臨界值F0.01，具有顯著影響。

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