新型捕收剂对淮北焦煤的浮选试验研究

侯宝宏，刘令云，李 卿，沈 亮

(1.安徽理工大学 材料科学与工程学院，安徽 淮南 232001；2.巴斯夫中国有限公司，上海 200137)

随着煤炭开采机械化程度的不断增加，近年来，淮北地区焦煤的入选原煤中煤泥量越来越大，灰分增高，使选煤生产中煤泥处理作业负荷变大，导致浮精灰分高，药剂使用量大[1]，且已有的传统药剂不能很好地处理此种高灰煤泥。

目前国内外广泛应用的浮选捕收剂种类较多，不少学者也分别对各类捕收剂的浮选原理和浮选效果开展了深入的研究，并进行了新产品的研发。国内大多选煤厂一般采用柴油作为浮选捕收剂，为了更好地分选煤泥，降低浮选药剂用量，提高浮选产品质量，降低浮选成本，复合药剂逐渐成为研究的热点。赵鸣等[2]人制得乳化捕收剂提高了捕收剂的分散性和选择性；安征等[3]对新型FJ系列复合煤用浮选剂进行了较全面研究，发现新型FJ系列复合煤用浮选剂具有良好的捕收和起泡功能，在一定程度能降低浮选药剂用量；孔小红等[4]人通过实验室试验对KJ系列复合浮选药剂进行了研究，研究表明，KJ复合浮选剂兼有起泡和捕收的功能，具有良好的选择性，在同等药剂用量条件下，KJ复合浮选剂比煤油+仲辛醇的浮选完善指标、可燃体回收率分别提高了3.99个百分点、8.02个百分点；李琼等[5]利用不同催化剂将地沟油进行酯化处理，反应得到的产物比常规捕收剂性能稳定，分散性好，且具有用量较少、价格便宜等优点。

BSF1920、BSF1927新型烃基捕收剂具有产品纯度高、捕收能力强，不含有苯类杂质及有害挥发性成分的特点。该药剂不仅用量小，且可以根据现场煤质及生产情况进行配方调整，以获得回收率高、精煤灰分低的最佳使用效果，具有较好的适用性。研究采用BSF1920、BSF1927和现场常用柴油捕收剂对淮北焦煤煤泥进行了浮选对比试验研究，为淮北地区焦煤煤泥浮选药剂的选择提供借鉴。

1 试验准备

1.1 试验设备与药剂

浮选试验选用RK/FD型单槽浮选机，有效容积为1.5 L，电机功率为120 W，叶轮转速为1 800 r/min。

浮选试验选用仲辛醇为起泡剂，柴油、BSF1927、BSF1920为捕收剂。

1.2 粒度组成

煤样的粒度组成是影响浮选的主要因素。研究选取淮北地区选煤厂制备的焦煤煤样，按照GB/T 477—2008《煤炭筛分试验方法》[6]进行粒度组成分析，结果见表1。

表1 煤样粒度组成

由表1可知，随着粒度的减小，灰分越来越高。煤样中>0.25 mm粒级的产率占总量的7.85%，而<0.045 mm粒级的产率占40.90%，灰分为33.81%，由此可知该煤泥中粗颗粒含量少，存在大量的细颗粒，这说明该焦煤煤样中矸石易泥化，煤泥粒度主要集中在0.125～0.25 mm和<0.045 mm两个粒级。高灰细泥含量相对较高将增加浮选难度。

1.3 小浮沉试验

按照GB/T 478—2008《煤炭浮沉试验方法》[7]对焦煤煤样进行小浮沉试验。称取空气干燥基状况下的煤样60 g，分成4份加入重液，然后放入离心机中进行浮沉试验。试验所采用的重液是氯化锌，并且每次试验是由低密度开始加入重液，直至密度达到1.8 g/cm3。试验结果见表2。

表2 煤泥样品的小浮沉试验结果Table 2 Float-and-sink data of coal sample %

由表2可知，随着密度的增加，煤泥灰分也随之增加，焦煤煤样煤泥灰分平均为23.41%；<1.5 g/cm3密度级产率为34.05%，灰分为7.32%；<1.6 g/cm3密度级产率较高，为80.55%，灰分为14.07%。

1.4 试验步骤

参照GB/T 4757—2013《煤粉(泥)实验室单元浮选试验方法》[8]进行试验，选取仲辛醇作为起泡剂，BSF1920、BSF1927药剂以及柴油作为捕收剂，浮选机叶轮转速为1 800 r/min，入料浓度为100 g/L，充气量为0.25 m3/(m2·min)，研究三种药剂在不同用量的情况下对煤泥浮选的效果。

1.5 评定指标

试验以可燃体回收率和浮选完善指标评价煤泥的可浮性[9-10]，具体计算公式如下：

式中：E为可燃体回收率，%；γj为浮选精煤产率，%；Aj为浮选精煤灰分，%；Ay为计算入料灰分，%；η为浮选完善指标，%。

2 结果分析

不同药剂用量的BSF1920、BSF1927以及柴油捕收剂的浮选结果见表3。

表3 不同用量捕收剂浮选试验结果Table 3 Flotation performances obtained using 3 kinds of collectors at varying dosages %

由表3可知，精煤产率随着三种捕收剂用量的增加而增大，精煤灰分也随之上升。当柴油、BSF1920药剂用量达到400 g/t时，产率分别为50.95%、70.03%，灰分分别为10.00%、11.86%；当BSF1927药剂用量达到300 g/t时，精煤产率为67.33%，灰分为10.75%；当药剂用量再增加时，浮选效果基本保持不变。浮选曲线如图1、图2所示。

图1 不同捕收剂用量与浮选精煤产率关系曲线

图2 药剂用量与浮选精煤灰分关系曲线

由图1、图2可知，随着捕收剂用量的增加，精煤产率随之增加。

(1)当柴油作为捕收剂时，精煤灰分先随着用量的增加而升高。当捕收剂用量达到200 g/t时，灰分达到最大值10.80%，而此时的精煤产率为36.62%；随着捕收剂用量的再次增加，精煤产率也随之增加，而灰分却随之减小，当用量达到400 g/t时，精煤产率为50.95%，灰分仅为10.00%。

(2)当BSF1920药剂作为捕收剂时，精煤产率随着捕收剂用量的增加而升高，灰分也随之增加。当捕收剂用量达到400 g/t时，精煤产率为70.03%，灰分为11.86%。

(3)当BSF1927作为捕收剂时，精煤产率随着捕收剂用量的增加而升高。当捕收剂用量达到300 g/t时，精煤产率达到最大，此时的精煤产率与灰分分别为67.33%、10.75%；当捕收剂用量再增加时，各项指标基本趋于稳定。

不同捕收剂用量浮选完善指标、可燃体回收率变化曲线如图3、图4所示。由图3和图4可见，两曲线变化趋势与图1、图2的曲线基本一致，随着药剂用量的增加，浮选完善指标与可燃体回收率也随之增加，但不同捕收剂在相同用量条件下所呈现的浮选效果不同。

图3 不同捕收剂用量与浮选完善指标关系曲线

图4 不同捕收剂用量与可燃体回收率关系曲线

(1)当柴油与BSF1920作为捕收剂时，随着药剂用量的增加，浮选完善指标与可燃体回收率产率一直上升。当捕收剂用量达到400 g/t时，浮选完善指标为38.93%，可燃体回收率达到60.24%；而BSF1920的浮选完善指标为46.34%、可燃体回收率达到81.10%。

(2)当BSF1927用量达到300 g/t时，浮选完善指标与可燃体回收率达到最大值，分别为48.69%、78.96%；当药剂用量增加到400 g/t时，浮选完善指标与可燃体回收率分别为48.10%、78.68%，基本趋于平衡。

综合可知，BSF1920、BSF1927的浮选效果均优于柴油。

3 结语

以淮北地区的焦煤煤泥作为研究对象，采用BSF1920、BSF1927新型药剂作为捕收剂，与选煤厂普遍使用的柴油进行对比，探索了药剂用量对浮选效果的影响，并结合可燃体回收率和浮选完善指标对浮选效果进行评价。试验结果表明：随着浮选药剂量的增加，其浮选效果逐渐变好。在相同捕收剂用量时，BSF1920、BSF1927两种捕收剂的可燃体回收率和浮选完善指标均高于柴油，说明两者具有良好的捕收效果，在一定程度上能提高焦煤泥的浮选精煤产率。