浮游选煤中抑制剂的运用及其作用机理

虎俊旺

【摘要】现代社会多种机械设备的启动运行需要使用煤炭，而煤炭矿资源属于不可再生资源，因此，对其进行充分的采集和利用能够提高其使用效率。浮游选煤是通过精煤和矸石表面性质存在的差异对其进行区分，从而最大限度选出精煤的一种有效回收细粒煤的方法。文章通过分析在浮游选煤过程中抑制剂的应用和作用机理，旨在利用抑制剂使浮游选煤能够更大程度和更高效率的减少煤矸石出现，从而提高细粒煤回收率。

【关键词】浮游选煤；抑制剂；机理

一、引言

浮游选煤技术是煤矿在洗选、销售中的重要的一个环节，煤的质量的好与坏关键在于浮游选煤这道工序上。浮游选煤的灰分比重选精煤的灰分高2%～4%，对其进行科学研究，将有助于减少对环境的污染与破坏，提高煤矿的经济效益、社会效益、环境效益。

二、浮游选煤主要原理

浮游选煤的基本工作原理是要根据矸石与煤表面的亲水性的区别，将煤矸石进行分离。单纯的运用煤与矸石之间的亲水性的区别，不足以达到浮游选煤的标准。还需要加入适量的捕收剂，比如煤油、柴油，这会使得煤块的疏水性更强，使得矸石的亲水性更强。而且煤的密度是大于水的密度的，煤在水中是不能自行浮起的，这就需要借助氣泡的浮力才能浮起来。在清水中产生的气泡数量是比较少的，极易破裂，这种状况下，就不能使煤粒黏附在气泡上形成稳定的泡沫层。因此，在进行浮游选煤期间，要加入一定的起泡剂，比如说仲辛醇。

当进行浮游选煤时，要将定量的起泡剂与捕收剂和一定浓度的煤泥放在搅拌桶内进行搅拌，接着放入浮选机内，再接着进行搅拌和充气，使得煤浆中能够形成大量的气泡，那么疏水性较强的煤粒和气泡向碰撞就黏附在气泡上，并迅速的上浮到水面形成了泡沫层。再用刮泡器刮出机体，最终得到精煤。那些不能黏附在气泡上的亲水性矸石仍然留在煤浆之中，被作为尾煤排出机体。这样就完成了浮选的分离过程。

三、研究抑制剂应用的实验

（一）实验前准备

1.试验煤样选择

实验所需要的煤样按照国家相关的标准要求进行选择，一般选择已经经过破碎和筛分的原煤，即三分之一的焦煤。之后煤样进行进一步的处理，直到满足实验室需要的-0.5mm煤样，然后将该煤样进行保存，期间不能够随意去触碰或加入其他东西。

2.实验浮选方法选择

实验浮选方法选择需要依据国家相关的浮游选煤规定进行试验选择，主要有：是否添加抑制剂实验、可比性浮选、分步释放这三种试验方式以及实践实验。它的试验内容是对选煤结果进行分析处理和计算，将这些结果进行误差对比分析，从而得出抑制剂应用结果。

3.样品分析

首先选择由柴油、矿浆浓度和仲辛醇组成的抑制剂，羧甲基纤维素。再通过以上三种实验方法进行分析，分析内容为尾煤、精煤、羧甲基纤维素以及尾煤、精煤、黏在吸附羧甲基纤维素后性能变化的分析。通过对比吸附前和吸附后尾煤、精煤以及羧甲基纤维素的变化，能够得出羧甲基纤维素在浮游选煤中的吸附机理。

（二）实验过程

以下实验均是使用相同的煤样，即将原煤破碎和筛分后的三分之一焦煤（参照GB474-1996）。主要是因为焦煤是一种中等以及低挥发分的烟煤，煤化度比较高，且结焦性比较好。

1.分步释放实验

该实验通过利用高浓度的柴油、矿浆以及仲辛醇进行试验分析不同产率会出现的不同灰分，从而得出该实验是否能够降低精煤的灰分比。从表1能够看出，灰分随着产率增加而增加且精煤的灰分比在试验中无法实现低于10%的实验目的，因此同样需要在浮游选煤中加入抑制剂从而降低灰分。目前是通过进行多次分步释放达到精煤低灰分的目的。

2.可比性浮选试验结果分析

观察实验结果表2显示，精煤的灰分比比较高，达到15.3%，如果不进行降低煤灰分将会造细粒煤的大量损失，因此进行在浮游选煤中加入抑制剂从而降低灰分非常必要。

3.一次添加抑制剂种类与用量的试验

从表3可以看出，当羧甲基纤维素为0mg也就是在浮游选煤中没有添加抑制剂的时候，精煤的灰分比还是很高，仍没有降到10%以下，在不断的增加羧甲基纤维素剂量后灰分比不断减少，当剂量为45mg时降低到9.79%。也就是说，只要通过控制羧甲基纤维素用量，就能够起到降低精煤灰分的目的，但是羧甲基纤维素剂量要有所控制，一般在30g/t这个范围之内降低幅度比较大，效果比較好。

4.实践实验分析

为了能够更加确定羧甲基纤维素抑制剂对降低精煤灰分的有效性，还需进行实践实验，对加入抑制剂和不加入抑制剂的实践结果进行对比分析。从表4中可以看到，加入抑制剂羧甲基纤维素和不加入抑制剂羧甲基纤维素有明显的区别，精煤中加入抑制剂后，其灰分明显降低，且降低幅度比较大。但是不足的是，灰分比下降也带动产率降低。但是通过以上几个实验发现，抑制剂羧甲基纤维素对精煤的灰分有非常明显的影响，且灰分比和产率成正比，因此，只要在浮游选煤中加入适量的抑制剂能够达到降低精煤灰分的目的。

四、抑制机理

利用红外光谱分析研究羧甲基纤维素的吸附抑制机理，通过浮选精煤与吸附羧甲基纤维素后的浮选精煤样品的红外吸收光谱图可以看出，在添加了羧甲基纤维素之后，浮选精煤的特征吸收峰几乎未出现变化，也就是说吸附前后未产生亲新的官能团，证明羧甲基纤维素和浮选精煤不会产生吸附作用。浮选尾煤的伸缩振动吸收峰在吸附前后发生了明显变化，该区域中尾煤吸附样的吸收强度也有明显提高；此外，在羧甲基纤维素样与尾煤吸附样的红外谱图中未产生新的官能团，证明该吸附为物理吸附。通过上述分析可以得出以下结论，即矿浆中的羧甲基纤维素以碳氢键吸附在煤矸石的表面，羟基与醚基和水作用形成氢键，因此煤矸石表面的亲水性大大提高，使得煤和矸石的表面性质存在较大差异，最终对煤矸石起到一定的抑制效果。

五、结束语

实验与分析得出，浮游选煤中添加羧甲基纤维素作为抑制剂具备一定的可行性，其对于降低精煤灰分有明显作用。本文中羧甲基纤维素的用量为30g/t时，精煤灰分可以降低百分之一到百分之二；采用羧甲基纤维素作为抑制剂的作用机理为：羧甲基纤维素分子中的极性基可以不与煤产生作有，只吸附于矸石表面，则煤矸石表面的亲水性有所增，使得煤和矸石表面性质的差异进一步扩大，起到抑制煤矸石的作用。

参考文献

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