AO捕收剂浮选稀缺难浮煤实验

康文泽, 刘松阳, 张亚革

(1.黑龙江科技学院 资源与环境工程学院,哈尔滨 150027; 2.黑龙江龙煤矿业集团股份有限责任公司,哈尔滨 150090)

AO捕收剂浮选稀缺难浮煤实验

康文泽1, 刘松阳1, 张亚革2

(1.黑龙江科技学院 资源与环境工程学院,哈尔滨 150027; 2.黑龙江龙煤矿业集团股份有限责任公司,哈尔滨 150090)

针对稀缺难浮煤浮选回收率偏低的情况,研制一种AO浮选捕收剂。通过浮选实验和润湿热实验,比较AO捕收剂、煤油、柴油对稀缺难浮煤的浮选效果、浮选速度及三种药剂与难浮煤泥作用的润湿热。结果显示:AO捕收剂浮选稀缺难浮煤的最佳操作指标为,捕收剂与起泡剂质量配比 3∶1、捕收剂与起泡剂总用量 1.28 kg/t、矿浆浓度 75 g/L;在精煤灰分大致相同的情况下,AO捕收剂的浮选精煤产率比煤油、柴油分别提高了 11.33%和 14.94%,浮选完善指标分别提高了6.18%和 8.09%;AO捕收剂的浮选速度最快,与煤样作用的润湿热最大。验证性浮选实验结果进一步证明AO捕收剂是一种理想的难浮煤用浮选药剂,具有实际应用价值。

稀缺难浮煤泥;AO捕收剂;浮选效果;浮选速度;润湿热

焦煤、肥煤是生产焦炭的主要煤种,但两者储量较低,仅占煤炭总储量的 8.96%,属于稀缺煤种[1-2]。为缓解焦煤、肥煤资源短缺问题,煤炭生产企业一方面改革采煤方法,不断提高资源采出率;一方面选择先进的洗选技术,不断提高稀缺煤种的回收率[1-3]。细粒级焦煤、肥煤灰分较高,中间密度物含量大,可浮性普遍较差,多属于难浮煤泥[4-5]。该粒级煤使用煤油、轻柴油等常规浮选捕收剂[6]的浮选效果不理想,浮选精煤大量损失在尾煤中,不能作为炼焦煤使用,浪费了宝贵的稀缺煤资源。为提高稀缺难浮煤的浮选回收率,学者们进行了大量的实验研究,探索提高难浮煤浮选效果的药剂及方法[7-9],取得了一定的成果。笔者以烃类油为主要原料制得AO捕收剂,并通过难浮煤浮选实验验证该捕收剂的浮选效果。

1 实 验

1.1 煤样及药剂制备

实验煤样选自河北赵各庄矿浮选入料煤。该煤为肥煤、难浮煤,水分为 0.90%,挥发分为 31.33%,灰分为 23.08%,硫含量为 1.67%。

实验用捕收剂为 AO、煤油、柴油,起泡剂为仲辛醇。AO捕收剂制备时,首先将一定质量配比的表面活性剂与定量的直链烷烃、环烷烃以及芳香烃混合于 500 mL烧杯中,再放入恒温水浴锅(温度为50℃),开动均质机并计时,待混合均匀后再搅拌30 min即可。

1.2 实验设备及方法

最佳浮选操作指标实验及探索性浮选实验选用武汉洛克粉磨设备制造有限公司生产的 RK/FG50 -100型挂槽式浮选机,浮选槽容积为 200 mL,矿浆浓度为 75 g/L。实验按照 GB 4757—2001标准进行,矿浆搅拌时间为 2 min,捕收剂调浆时间为 1 min,起泡剂调浆时间为 10 s,浮选时间为 3 min。浮选结束后,将收集到的精煤过滤、烘干、称重,并计算矿物的精煤产率以及精煤灰分。

浮选速度实验及验证性浮选实验选用 XFD-1.5型浮选机,浮选槽容积为 1.5 L,矿浆浓度为75 g/L。浮选速度实验矿浆搅拌时间为 2 min,捕收剂调浆时间为 1 min,起泡剂调浆时间为 10 s,浮选时间为 6 min。验证性浮选实验方法与探索性浮选实验方法相同。

润湿热实验采用 Setaram C80微量热仪,煤样用量为 0.15～0.20 g,药剂量为 2.0 mL,实验初始温度为 30℃,恒温时间为 2 h,数据收集时间为 3 h。煤样与药剂混合后产生的润湿热由量热计量出。

2 结果与讨论

2.1 最佳浮选操作指标

为确定AO捕收剂浮选赵各庄煤样的最佳浮选操作指标,以捕收剂与起泡剂质量配比A、捕收剂与起泡剂总用量 B及矿浆浓度 C为影响因素进行浮选正交实验,因素水平见表 1,实验结果见表 2。

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

表2 浮选正交实验结果Table 2 Results of orthogonal test %

根据表 2,以精煤产率、浮选完善指标、可燃体回收率为评价依据,确定浮选最佳操作指标为A1B3C3,即捕收剂与起泡剂质量配比为 3∶1、捕收剂与起泡剂的总用量为 1.28 kg/t、矿浆浓度为 75 g/L。

2.2 浮选效果

2.2.1 探索性实验

在最佳浮选操作指标条件下,选用AO、煤油以及柴油三种捕收剂进行浮选效果对比实验,结果见表3。

表3 不同捕收剂的浮选实验结果Table 3 Exper imental results of flotation with different collectors %

由表 3可以看出,AO捕收剂的浮选精煤产率最大,为 32.63%,比煤油和柴油分别提高了 6.90%和 9.32%,精煤灰分虽然提高了 0.06%和 0.33%,但浮选完善指标提高了 3.80%和 4.96%,可燃体回收率提高了 7.80%和 10.46%。可见,AO捕收剂对赵各庄煤样的浮选效果好于煤油和柴油。

2.2.2 验证性实验

为验证 AO、煤油、柴油三种捕收剂的浮选效果,采用 XFD-1.5型浮选机进行浮选实验,结果如表4所示。

表4 不同捕收剂的浮选实验结果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况下,选用AO捕收剂时的浮选精煤产率比选用煤油、柴油分别提高了 11.33%和 14.94%,浮选完善指标分别提高了6.18%和 8.09%。该结果与 RK/FG50-100型浮选机的浮选结果一致,只是浮选精煤的产率普遍较高。这是由于 RK/FG50-100型挂槽式浮选机充气量不足,所得精煤产率相对于 XFD-1.5L型浮选机偏低。

2.3 浮选速度

为了更好地考察AO捕收剂对河北赵各庄煤样浮选的促进作用,在最佳浮选操作指标条件下,进行不同捕收剂的浮选速度实验,得到刮泡时间与精煤产率、可燃体回收率的关系曲线,如图 1所示。

图1 不同捕收剂的浮选速度曲线Fig.1 Flotation speed curves with different collectors

从图 1可以看出,AO捕收剂的浮选速度曲线始终在煤油、柴油浮选速度曲线的上方;当刮泡时间相同时,AO捕收剂的浮选精煤产率、可燃体回收率均高于其他两种捕收剂。这说明AO捕收剂的浮选速度快,浮选选择性更强,浮选效果更好。

2.4 润湿热

润湿热也称为浸湿热,是指固体与液体作用放出的热量,其数值可以表征固 -液体系润湿性能。润湿热越大说明固体和液体之间的亲合力越强。

文中进行了不同捕收剂与赵各庄煤样的润湿热对比实验,结果显示:AO捕收剂、煤油、柴油与煤样作用的润湿热分别为 5.623 9、4.231 6、4.403 8。AO捕收剂与煤样作用的润湿热最大,说明其在煤表面吸附放出的热量多,固 -液体系中捕收剂油滴与煤粒吸附更牢固,体系更稳定,同时也说明油滴在煤表面的铺展程度增强,捕收剂的作用效果好。由此可知,AO捕收剂与难浮煤样的作用效果优于煤油和柴油。上述实验研究证明,AO捕收剂是一种理想的难浮煤用浮选药剂。

3 结 论

(1)AO捕收剂浮选稀缺难浮煤的最佳操作指标为:捕收剂与起泡剂质量配比 3∶1,捕收剂与起泡剂总用量 1.28 kg/t,矿浆浓度 75 g/L。

(2)在药剂耗量相同、精煤灰分变化不大的条件下,AO捕收剂与煤油、柴油相比,浮选精煤产率分别提高了 11.33%、14.94%,浮选完善指标分别提高了6.18%、8.09%。

(3)AO捕收剂浮选速度快,与难浮煤作用的润湿热大,浮选效果好,是一种理想的难浮煤用捕收剂。

[1] 付兴方,焦 颖.浅析我国稀缺品种煤炭资源的可持续利用[J].地质技术经济管理,1999,5(Z1):103-108.

[2] 杜铭华.中国炼焦煤资源及生产[J].煤质技术,2006(6): 1-3.

[3] 邬丽琼.中国主要炼焦煤矿区的储量、产量和利用[J].煤质技术,2007(S1):20-23.

[4] 顾少雄.提高我国难浮煤的浮选效率问题[J].选煤技术, 1985(2):12-16.

[5] 张孝钧.难浮煤泥浮选新工艺——赵各庄矿选煤厂浮选系统改造[J].选煤技术,1998(4):21-23.

[6] 李亚萍,沈丽娟,陈建中,等.煤炭浮选药剂评述[J].选煤技术,2006(5):83-88.

[7] 张秀梅,郭 德.难浮煤浮选促进剂的研究[J].煤炭工程, 2005(1):47-48.

[8] 孙 冬,樊民强,陈 超,等.难浮煤泥浮选试验研究[J].选煤技术,2002(6):8-10.

[9] 刘莉君,刘炯天,吴爱云.难选煤泥浮选新工艺探讨[J].选煤技术,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

黑龙江省教育厅科学技术研究重点项目(11531Z02);哈尔滨市科技创新人才专项基金项目(2009RFXXG030)

康文泽(1964-),男,黑龙江省鸡西人,教授,博士,研究方向:矿物加工及洁净煤技术,E-mail:kwz010@163.com。

(编辑荀海鑫)