HTP捕收剂煤泥浮选实验研究

沈笑君,　梁传程,　袁广春,　郝立伟

(1.黑龙江科技大学 矿业工程学院, 哈尔滨 150022;2.七台河宝泰隆煤化工股份有限公司, 黑龙江 七台河 154600)



HTP捕收剂煤泥浮选实验研究

沈笑君1,梁传程1,袁广春1,郝立伟2

(1.黑龙江科技大学 矿业工程学院, 哈尔滨 150022;2.七台河宝泰隆煤化工股份有限公司, 黑龙江 七台河 154600)

传统煤泥浮选用煤油作为捕收剂,油耗大、效率低。选取一种煤焦油深加工副产品(洗油类)作为捕收剂,对新一和铁东两煤样进行浮选实验,并从接触角、润湿热及红外光谱的角度分析HTP捕收剂的作用效果。结果表明:HTP捕收剂用于新一、铁东煤样浮选,与煤油相比,精煤产率分别提高了2.49%、2.76%,精煤灰分分别降低了1.56%、1.42%;HTP捕收剂与新一、铁东煤样作用的接触角分别比煤油与煤样作用的接触角增加1.18°、1.09°,润湿热分别提高0.911 2、0.755 0 J/g。该捕收剂含有芳烃、烯烃及甲基萘等杂极性物质,表面活性高,选择性稳定,是一种可靠的浮选药剂。

煤泥; 浮选; HTP捕收剂; 洗油

0　引　言

药剂使用是煤泥浮选的一个关键环节,其成本在煤泥浮选中占较大比例,其中,捕收剂的消耗量要高于起泡剂[1-2]。目前,我国煤泥浮选选用的捕收剂大多为煤油、轻柴油,由于煤种不同,煤泥表面性质不同,若一概使用煤油或轻柴油,针对性不强,而且会导致部分精煤损失在尾煤中,药剂耗量增大,从而影响浮选效果[3-4]。因此, 研究新型捕收剂对提高浮选效果、降低选煤成本至关重要。洗油是煤焦油精馏过程的主要馏分之一,目前,洗油除用于焦炉煤气洗苯外, 其余绝大部分作为燃料油廉价出售, 没有得到合理利用[5-6]。笔者结合选煤厂的生产实际,以煤焦油中提取出的非极性副产品(洗油类)作为捕收剂(HTP),进行煤泥浮选实验及接触角、润湿热、红外吸收光谱测定,旨在提高浮选效果,降低药剂成本。

1　实　验

1.1煤样与药剂

煤样选用七台河铁东选煤厂肥煤和鹤岗新一选煤厂1/3焦煤,两种煤样工业分析结果见表1。

表1　煤样工业分析Table 1　Coal sample proximate analysis

捕收剂选用宝泰隆煤化工股份有限公司煤焦油加工副产品(洗油类)HTP收捕剂及中国石油大庆石化公司生产的煤油,起泡剂选用仲辛醇。

1.2设备

实验用浮选机为吉林省探矿实验厂生产的XFD-1.0单槽式浮选机,容积1.0 L;接触角测定采用Dataphysics公司生产的DCAT21型接触角测定仪;润湿热测定采用Setaram公司生产的C80-II的微量热仪;红外光谱分析采用日本岛津国际贸易有限公司生产的IRAffinity傅里叶红外光谱仪。

1.3方法

1.3.1浮选实验

取实验煤样100 g,配制质量浓度为100 g/L的矿浆,预搅拌2 min,然后加入捕收剂,调浆1 min,随后加入起泡剂调浆10 s,浮选3 min。将得到的精煤与尾煤进行过滤、烘干、称重,并计算精煤产率、精煤灰分、尾煤产率、尾煤灰分、可燃体回收率及浮选完善指标[7]。1.3.2接触角测量

接触角采用间接测定的方法。称量10 g新一煤样三份,配成矿浆质量浓度为100 g/L的溶液,一份煤样加入HTP捕收剂与仲辛醇的混合药剂,一份加入煤油与仲辛醇的混合药剂,第三份煤样不添加药剂,各搅拌2 min。根据两种药剂在浮选铁东煤样时的最佳用药量,重复以上操作后测定浮选煤样的接触角[8-9]。1.3.3润湿热测量

采用SetaramC80-Ⅱ型微量热仪分别测定新一、铁东两种煤样与捕收剂作用的润湿热。分别以煤油和HTP捕收剂作为润湿液,煤样每次取200 mg,HTP捕收剂和煤油分别取2 mL,将初始温度设置在32 ℃,恒温2 h后进行测量[10]。

1.3.4红外吸收光谱分析

选取-0.074 mm的煤样,采用KBr压片法制样,KBr与药剂、煤样的质量比均为20∶1。将制备的试样在干燥器内干燥,然后进行红外光谱测定。

2　结果与分析

2.1浮选结果

煤样煤泥浮选实验结果见表2。

表2　煤样的浮选实验结果Table 2　Test result of floating coal sample

由表2可知,精煤灰分不高于8%时,浮选新一煤样最佳药剂及用量为HTP捕收剂1 600 g/t。药剂量相同条件下,HTP捕收剂与煤油相比,精煤产率提高2.49%,精煤灰分降低1.56%,浮选完善指标提高1.34%,可燃体回收率提高1.09%。浮选铁东煤样时,最佳药剂及用量为HTP捕收剂1 800 g/t。相同药剂量条件下,HTP捕收剂与煤油捕收剂浮选铁东煤样相比,精煤产率提高2.76%,精煤灰分降低1.42%,浮选完善指标提高1.45%,可燃体回收率提高1.49%。

2.2接触角测量

新一和铁东两种煤样的接触角测定结果见表3。

表3　煤样表面的接触角Table 3　Contact angle of coal particle surface

由表3可知,加入HTP捕收剂与仲辛醇混合药剂后,煤样表面接触角大于加入煤油与仲辛醇混合药剂后的接触角,相对原煤样接触角有明显提高。这说明HTP捕收剂与煤作用后,增大了煤泥表面的接触角,提高了煤泥表面疏水性,有利于浮选。

2.3润湿热测量

不同药剂与新一、铁东两种煤样作用的润湿热见表4。

表4　捕收剂与煤样作用的润湿热Table 4　Wetting heat of coal after reagents

从表4可以看出,HTP捕收剂与煤泥作用的润湿热均高于煤油与煤泥作用的润湿热,说明HTP捕收剂对煤泥的作用程度较强,能更牢固地吸附在煤粒表面,有利于浮选。

2.4红外吸收光谱分析

HTP捕收剂与煤油两种药剂的红外光谱见图1,原煤样及两种药剂分别作用后的煤样的红外光谱见图2。

由图1可知,两种药剂的光谱中,603～760 cm-1范围内均有的吸收峰,说明药剂中—CH2—的数量大于4,有较长的烷烃链。两种药剂在3 422～3 700 cm-1范围内均有吸收峰,说明可能存在醇、酚、羧基中O—H键。HTP捕收剂与煤油也存在不同:一是前者在2 856～2 955 cm-1存在吸收峰,是—CH3和—CH2—的不对称伸缩振动和对称伸缩振动吸收峰;二是前者在2 066～2 462 cm-1存在吸收峰,是叁键和积累双键伸缩振动吸收峰。

图1　捕收剂的红外吸收光谱曲线Fig. 1　FTIR spectra of collector

图2　捕收剂作用前后煤样的红外吸收光谱曲线Fig. 2　FTIR spectra of coal sample and coal sample reacted with collector

3　结　论

(1)HTP捕收剂的浮选捕收效果好于煤油。HTP捕收剂应用于新一、铁东煤样,与煤油作为捕收剂相比,精煤产量分别提高2.49%、2.76%,精煤灰分别降低1.56%、1.42%。

(2) HTP捕收剂与煤泥作用后的煤泥接触角大于煤油与煤泥作用后的煤泥接触角,HTP捕收剂与煤泥作用的润湿热大于煤油与煤泥作用的润湿热,说明HTP捕收剂更能提高煤表面的疏水性,有利于浮选。

(3) HTP捕收剂含有芳烃、烯烃和烷烃,还含有少量的卤素及甲基萘杂极性物质。药剂与煤中有机组分通过氢键作用改善了煤表面的亲水性,含芳烃的碳链吸附到煤中缩合芳香环上,提高了煤泥表面疏水性。

[1]王学霞, 谢广元, 彭耀丽, 等. 新型浮选药剂改善煤泥分选效果的试验研究[J]. 中国煤炭, 2013, 39(8): 89-92.

[2]丁立亲. 浮选的理论和实践[M]. 北京: 煤炭工业出版社, 1987.

[3]阎波, 周长春, 任新春. 煤用捕收剂的研究与应用现状[J]. 选煤技术, 2011, 74(2): 74-77.

[4]谢广元. 选矿学[M]. 徐州: 中国矿业大学出版社, 2001： 451-462.

[5]康文泽, 刘松阳, 张亚革. AO捕收剂浮选稀缺难浮煤实验[J]. 黑龙江科技学院学报, 2011, 21(2): 86-88.

[6]荀海鑫, 康文泽, 刘松阳. AO捕收剂对稀缺难浮煤泥的捕收效果研究[J]. 煤炭科学技术, 2012, 40(8): 118-120.

[7]杨晓松. 煤泥浮选技术综述[J]. 煤, 2011, 20(7): 36-37.[8]许占贤, 周振英. 选煤试验[M]. 北京: 煤炭工业出版社, 1994.

[9]储鸿, 崔正刚. 粉体接触角的测定方法[J]. 化工时刊, 2004(10): 44-47.

[10]李哲, 姚雨龙, 肖伟丽. 矿物颗粒表面润湿程度的表征及应用[J]. 黑龙江科技学院学报, 2011, 21(4): 265-267.

[11]谢克昌. 煤的结构与反应性[M]. 北京: 科学出版社, 2002: 117.

(编辑荀海鑫)

Experimental research on coal slime flotation for HTP-collectors

SHENXiaojun1,LIANGChuancheng1,YUANGuangchun1,HAOLiwei2

(1.School of Mining Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China;2.Qitaihe Baotailong Coal Chemical Industry Co. Ltd., Qitaihe 154600, China)

This paper is aimed at an alternative to kerosene, a currently used collector of coal slime flotation, which is notoriously affected by a greater reagent dosage and inefficiency. This alternative is obtained by using a coal tar deep processing by-product (gas absorber oil) to perform the flotation tests of two coal samples Xinyi and Tiedong respectively and thereby investigating the collecting effect of the new reagent by measuring the contact angle, wetting heat and infrared spectrum. The results demonstrate that HTP treatment gives a 2.49% and 2.76% higher clean coal yield and a 1.56% and 1.42% lower ash content than kerosene; it affords a 1.18° and 1.09° higher contact angle and a 0.911 2 J/g and 0.755 0 J/g wetting heat. The HTP collector contains miscellaneous polarity materials such as aromatics, olefins and methyl naphthalene, with higher surface activity and greater selective stability, thus making it a reliable flotation reagent.

coal slime; flotation; HTP collector; absorber oil

2014-10-14

黑龙江省教育厅科学技术研究项目(11541303)；黑龙江省普通高等学校重点实验室开放基金项目(2014-KF001)

沈笑君(1962-)，男，黑龙江省肇东人，教授，博士，研究方向：资源综合利用，E-mail:shenxj569@sohu.com。

10.3969/j.issn.2095-7262.2015.01.014

TD943

2095-7262(2015)01-0062-04

A