《煤用浮選捕收劑技術(shù)條件》和《煤用浮選起泡劑技術(shù)條件》解讀

周志英，程子瞾

(中國煤炭加工利用協(xié)會，北京 100013)

1 概 述

煤炭浮選是利用煤與矸石表面物理化學(xué)性質(zhì)的差異，通過添加浮選藥劑擴(kuò)大煤與矸石間表面潤濕性的差別，在固、液、氣三相界面，選擇性地富集煤炭，實(shí)現(xiàn)煤與矸石分離。浮選藥劑直接影響煤泥浮選效果的好壞。浮選藥劑的種類很多，既有有機(jī)化合物又有無機(jī)化合物，一般按照藥劑用途分類為捕收劑、起泡劑和調(diào)整劑。煤炭浮選相對其他礦物浮選的流程簡單，藥劑種類也少，主要是捕收劑和起泡劑，基本情況如表1。

表1 煤用浮選藥劑情況

煤用捕收劑主要采用煤油、柴油、頁巖柴油、FS-201、FS-202、ZF和化工副產(chǎn)品等非極性油類。特點(diǎn)是分子結(jié)構(gòu)對稱，化學(xué)活性差。作用機(jī)理是選擇性地吸附在精煤顆粒表面，強(qiáng)化精煤顆粒表面的疏水性，削弱精煤顆粒的水化作用，使其與氣泡碰撞時(shí)，水化膜容易破裂，形成礦化氣泡，提高礦粒在氣泡表面的附著強(qiáng)度，微細(xì)精煤顆粒吸附非極性油滴后，還可形成氣絮團(tuán)。

煤用起泡劑主要采用雜醇、仲辛醇和甲基異丁基甲醇(MIBC)，作用機(jī)理是降低氣—液界面表面張力，促使空氣在礦漿中彌散，形成微小氣泡，并防止氣泡兼并，增加氣—水界面，提高氣泡在礦化和上浮過程中的穩(wěn)定性，從而保證礦化氣泡上浮形成泡沫層。

長期以來，煤用浮選藥劑的生產(chǎn)、使用和效果缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，為規(guī)范亂象，中國煤炭加工利用協(xié)會牽頭組織編制了《煤用浮選捕收劑技術(shù)條件》(T/CCT 003—2020)和《煤用浮選起泡劑技術(shù)條件》(T/CCT 004—2020)，標(biāo)準(zhǔn)是由河南省核力科技發(fā)展有限公司、北京核力合眾能源科技有限公司、河南省合眾能化科技有限公司、山東巨野友邦實(shí)業(yè)有限公司、山西中煤華晉能源有限責(zé)任公司王家?guī)X選煤廠、重慶智誠生物質(zhì)新材料有限責(zé)任公司等單位共同起草，經(jīng)過業(yè)內(nèi)專家反復(fù)商討和推敲而形成的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，于2020年9月17日發(fā)布，同年11月1日實(shí)施。

2 意義和作用

2.1 標(biāo)準(zhǔn)編制的意義

市場目前使用的捕收劑和起泡劑普遍具有閃點(diǎn)低、易燃易爆、有強(qiáng)烈刺激性氣味、揮發(fā)性強(qiáng)、毒性大的缺點(diǎn)。因此，開發(fā)新型、安全、高效、低毒、低成本的煤泥浮選劑，為浮選工人創(chuàng)造一個(gè)良好的工作環(huán)境是非常必要的。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)編制的行業(yè)作用

目前，選煤領(lǐng)域浮選藥劑種類較多，且產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，產(chǎn)品的質(zhì)量及穩(wěn)定性尚需提高，再加上涉及工作人員的身體健康和環(huán)境污染問題，使得行業(yè)亟須通過建立團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范企業(yè)產(chǎn)品，優(yōu)勝劣汰，以促進(jìn)行業(yè)快速正向發(fā)展。

3 國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)分析

目前，國內(nèi)外暫無針對捕收劑和起泡劑指標(biāo)判定其是否合格的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，本團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布填補(bǔ)了行業(yè)空白，解決了無標(biāo)可依的現(xiàn)狀。

4 主要技術(shù)內(nèi)容及說明

4.1 氣味

常用的浮選藥劑具有強(qiáng)烈刺激性氣味，揮發(fā)性強(qiáng)、毒性大，對人體特別是對呼吸道有明顯的損害，輕者為上呼吸道刺激癥狀，重者則致喉頭水腫、喉痙攣、支氣管炎、中毒性肺炎，嚴(yán)重時(shí)可發(fā)生肺水腫。考慮到工作人員的身體健康和環(huán)境保護(hù)，本標(biāo)準(zhǔn)要求產(chǎn)品應(yīng)無刺激性氣味。

4.2 VOC和苯含量

浮選藥劑中VOC大于80 g/kg后，空氣中的TVOC和苯含量急劇增加。綜合考慮安全性和適用性，VOC的限值定為不大于80 g/kg，苯含量限值定為不大于0.2 g/kg。

4.3 閃點(diǎn)

GB18218—2018《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識》中提到，23 ℃≤閃點(diǎn)<61 ℃的液體產(chǎn)品屬于易燃品，儲存運(yùn)輸都不安全。另外大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，閃點(diǎn)與選煤廠空氣中的TVOC有一定的關(guān)聯(lián)，閃點(diǎn)越低空氣中的TVOC越高。綜合兩點(diǎn)，產(chǎn)品閃點(diǎn)定在不低于60 ℃。

4.4 凝點(diǎn)

產(chǎn)品凝點(diǎn)本身并不影響產(chǎn)品的安全效果和使用效果，只要能正常使用即可。因此，給出夏季凝點(diǎn)定為0 ℃，冬季凝點(diǎn)定為-20 ℃。

4.5 密度

密度為產(chǎn)品的物理特征，本身并不影響產(chǎn)品的安全效果和使用效果，但是其為一種藥劑區(qū)別于另外一種藥劑的代表特征，根據(jù)統(tǒng)計(jì)原則設(shè)定了其范圍，普通浮選藥劑的密度定在0.8～0.95 g/cm3，水基浮選藥劑的密度定在0.9～1.0 g/cm3。

4.6 機(jī)械雜質(zhì)

產(chǎn)品中如有雜質(zhì)日積月累沉積在儲罐底部，在輸送時(shí)可能會造成堵管現(xiàn)象，因此我們設(shè)定了雜質(zhì)限值不超過0.1%。

4.7 運(yùn)動粘度

粘度反應(yīng)產(chǎn)品的流動性，粘度太大流動性太差，不利于運(yùn)輸。標(biāo)準(zhǔn)給出了25 ℃時(shí)運(yùn)動粘度不超過30 mm2/s的限值。

4.8 pH值

產(chǎn)品中如果有酸，在儲存和使用過程中會腐蝕設(shè)備。要求產(chǎn)品pH中性為合格。

4.9 浮選精煤數(shù)量指數(shù)

國內(nèi)外暫無選煤領(lǐng)域認(rèn)可的確定浮選理論指標(biāo)的方法，這就給評價(jià)選煤廠浮選藥劑性能帶來困難。標(biāo)準(zhǔn)參考GB/T 34164—2017《選煤廠浮選工藝效果評定方法》指出，用浮選精煤數(shù)量指數(shù)ηif值作為評價(jià)不同選煤廠(或不同煤粉、煤泥煤樣)浮選工藝效果的標(biāo)準(zhǔn)。

4.10 藥耗系數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)給出了評價(jià)藥劑的浮選效率概念——藥耗系數(shù)，是指達(dá)到相同的浮選指標(biāo)時(shí)，藥劑耗量與標(biāo)準(zhǔn)藥劑耗量的比值。

4.11 吸入毒性

標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品吸入毒性要求達(dá)到實(shí)際無毒(2級)或無毒(1級)。

5 結(jié) 語

《煤用浮選捕收劑技術(shù)條件》(T/CCT 003—2020)和《煤用浮選起泡劑技術(shù)條件》(T/CCT 004—2020)為首次涉及煤泥浮選領(lǐng)域捕收劑和起泡劑技術(shù)要求制定的標(biāo)準(zhǔn)，不僅考慮了當(dāng)前選煤領(lǐng)域的應(yīng)用需求，而且考慮了在現(xiàn)場使用中存在的問題，對捕收劑產(chǎn)品質(zhì)量的提升和市場規(guī)范、企業(yè)進(jìn)步均有較大的引領(lǐng)作用。