抑制劑在東曲礦選煤廠煤泥浮選中的應(yīng)用研究

王 堯

（西山煤電集團(tuán)公司東曲礦選煤廠，山西 古交 030200）

隨著煤炭開采、洗選設(shè)備逐漸現(xiàn)代化，這也導(dǎo)致細(xì)粒煤含量逐漸增多，同時(shí)大量黏土礦物在過度粉碎后混入細(xì)粒煤中，目前來說浮游選煤是回收細(xì)粒煤的有效手段[1-3]。但浮選精煤灰分普遍高于重選精煤2%～5%左右，如何完善浮選技術(shù)、降低精煤灰分仍是近些年選煤領(lǐng)域的一項(xiàng)重要課題[4-7]。從西山東曲選煤廠浮選入料入手，針對(duì)浮選精煤灰分過高問題，通過改變抑制劑的種類、用量在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行浮選試驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)配，為浮選優(yōu)化提供試驗(yàn)基礎(chǔ)，同時(shí)能夠使廠區(qū)產(chǎn)品變得更加多元化[8-10]。

1 樣品制備及藥劑準(zhǔn)備

1.1 樣品制備及表征

（1）樣品制備

本文所使用的煤樣來自西山東曲選煤廠浮選入料，將現(xiàn)場礦漿準(zhǔn)備桶中未加藥前的浮選入料進(jìn)行取樣，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行脫水、75℃下烘干后得到煤樣樣品。

（2）工業(yè)分析

對(duì)煤樣進(jìn)行工業(yè)分析，結(jié)果如表1所示。

表1 樣品工業(yè)分析

（3）粒度分析

對(duì)煤樣進(jìn)行小篩分試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 小篩分試驗(yàn)結(jié)果

由表2所示，＜0.045%粒級(jí)產(chǎn)物所占比例接近全樣一半，灰分高達(dá)37.56%，在浮選過程中這部分細(xì)泥極易混入浮選精煤，提高精煤灰分；＞0.045 粒級(jí)產(chǎn)率為53.42%，灰分為11.03%，達(dá)到礦方出廠精煤灰分要求。

（4）礦物組成分析

對(duì)煤樣進(jìn)行X 射線檢測，表征結(jié)果如圖1所示。

圖1 浮選入料XRD 圖譜

浮選入料的XRD 圖譜中出現(xiàn)的礦物質(zhì)晶體峰較多，說明背景礦物較多，主要礦物高嶺石、伊利石、石英等[11-13]，如圖1所示。

1.2 藥劑準(zhǔn)備

使用的試驗(yàn)藥劑主要為浮選起泡劑、捕收劑、抑制劑等，起泡劑、 捕收劑均來自選煤廠使用藥劑，具體如表3所示。

表3 試驗(yàn)藥劑

2 試驗(yàn)研究方法及結(jié)果

主要在浮選實(shí)驗(yàn)過程中加入抑制劑，進(jìn)行反浮選試驗(yàn)[14-17]，試驗(yàn)過程中對(duì)3 種不同抑制劑的使用結(jié)果進(jìn)行分析，研究出最佳抑制劑。浮選試驗(yàn)條件一定，分別為煤油1 000 g/t，仲辛醇120 g/t，入料濃度100 g/L，充氣量0.2 m3/（m2·min），葉輪轉(zhuǎn)速為1 800 r/min。

2.1 抑制劑種類、用量對(duì)浮選試驗(yàn)影響效果

（1）試驗(yàn)步驟

①將配置好的煤泥水樣品倒入浮選槽，調(diào)節(jié)浮選機(jī)參數(shù)與上文一致，準(zhǔn)備浮選試驗(yàn)。

②打開浮選機(jī)機(jī)械攪拌，先加入不同種類、用量的抑制劑，然后分部加入固定捕收劑、起泡劑，打開充氣裝置進(jìn)行浮選試驗(yàn)。

③將浮選精煤、尾煤進(jìn)行抽濾、烘干、化驗(yàn)。

④使用同等標(biāo)準(zhǔn)煤泥水樣品，在相同試驗(yàn)條件下不添加抑制劑作為空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)。

（2）試驗(yàn)結(jié)果及分析

①接觸角

對(duì)不同種類抑制劑浮選尾煤進(jìn)行接觸角表征，結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同種類抑制劑試驗(yàn)結(jié)果接觸角

與不加抑制劑浮選尾煤相比，三種抑制劑均會(huì)使煤樣接觸角變小，說明抑制劑的添加能使煤樣親水性增強(qiáng)。由此可以判斷出抑制劑對(duì)煤樣中黏土礦物的親水性具有一定增強(qiáng)作用，使其在浮選過程中更難被浮出，其中單寧酸效果最佳，使用后接觸角變?yōu)?5.926，如圖2所示。

②FI-IR 分析

根據(jù)接觸角表征結(jié)果，對(duì)未添加抑制劑與抑制劑為單寧酸時(shí)浮選尾煤進(jìn)行紅外光譜分析，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同種類抑制劑試驗(yàn)結(jié)果接觸角

圖3中單寧酸作用后的浮選尾煤在3 400 cm-1波數(shù)的吸收特征峰出現(xiàn)明顯增強(qiáng)，即-OH 的作用有所加強(qiáng)。說明單寧酸吸附在浮選尾煤表面，增加其親水性，從而達(dá)到增強(qiáng)浮選效果的作用。

③分布釋放試驗(yàn)

將配置好的煤泥水樣在與上文浮選實(shí)驗(yàn)參數(shù)一致的情況下進(jìn)行分布釋放試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 分布試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，當(dāng)精煤灰分要求為10.5%時(shí)，精煤產(chǎn)率為54%，說明2 次浮選就可以達(dá)到現(xiàn)在廠區(qū)精煤出品質(zhì)量要求，但精煤灰分要降至10%以下需要3 次或更多次浮選才可以達(dá)到。

④抑制劑種類、用量對(duì)浮選影響試驗(yàn)

表5中三種抑制劑對(duì)浮選試驗(yàn)均有影響，規(guī)律大致相同；隨著藥劑用量的增加，浮選精煤灰分有所降低，同時(shí)浮選精煤產(chǎn)率也有一定程度地減少，當(dāng)藥劑用量達(dá)到一定程度時(shí)，浮選精煤產(chǎn)率、灰分均不再發(fā)生太大變化。以淀粉作為抑制劑，藥劑用量為2 000 g/t 時(shí)浮選精煤灰分降低至9.87%，產(chǎn)率為51%；以腐殖酸為抑制劑，藥劑用量為1 000 g/t 時(shí)，浮選精煤灰分降低至10.12%，產(chǎn)率為55%；以單寧酸為抑制劑，藥劑用量為500 g/t 時(shí)，浮選精煤灰分降低至9.21%，產(chǎn)率為58%。其中以單寧酸作為抑制劑效果最佳。

表5 抑制劑種類、用量對(duì)浮選影響試驗(yàn)結(jié)果

綜上所述，抑制劑的添加能夠明顯降低浮選精煤灰分，其作用機(jī)理大致為：抑制劑的添加能夠與煤漿液中HS-、S2-的親和，加強(qiáng)藥劑與黏土礦物進(jìn)行吸附形成親水薄膜，提高樣品親水性，同時(shí)能夠破壞或削弱捕收劑在樣品間的作用。通過分布釋放試驗(yàn)，當(dāng)廠區(qū)對(duì)精煤灰分要求在10%以下時(shí)需要3 次或更多次浮選才能達(dá)到，而添加抑制劑則可以在單次浮選中達(dá)到要求，更符合廠區(qū)經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)論

1）根據(jù)接觸角、紅外光譜表征結(jié)果，抑制劑的添加能夠明顯提高浮選尾煤的親水性。

2）淀粉、腐殖酸、單寧酸三種抑制劑的添加隨著用量的增加，浮選精煤灰分有所降低，同時(shí)浮選精煤產(chǎn)率也有一定程度地減少，當(dāng)藥劑用量達(dá)到一定程度時(shí)，浮選精煤產(chǎn)率、灰分均不再發(fā)生太大變化。淀粉最佳用量為2 000 g/t，浮選精煤灰分為9.87%，產(chǎn)率為51%；腐殖酸最佳用量為1 000 g/t，浮選精煤灰分為10.12%，產(chǎn)率為55%；單寧酸最佳用量為500 g/t，浮選精煤灰分降低至9.21%，產(chǎn)率為58%。

3）抑制劑的使用使得廠區(qū)產(chǎn)品可以根據(jù)市場要求隨時(shí)變化，使得廠區(qū)產(chǎn)品多元化，增加廠區(qū)經(jīng)濟(jì)效益。