细粒煤泥浮选正交试验初步研究

徐江婵 熊余 朱艳

摘 要：为了提高煤泥的应用，本文以六盘水某洗煤厂-0.5mm的细粒煤泥为探索对象，采用三因素三水平的正交试验设计法，考察了粒度级、捕收剂及起泡剂用量对煤泥接触角的影响。结果发现，这三个因素影响主次为：起泡剂用量<捕收剂用量<粒度级，当粒度级为0.5～0.2mm、捕收剂用量为300g/t、起泡剂用量为50g/t时，浮选精煤接触角最大。通过方差分析发现，粒度级对煤泥浮选的接触角的影响较为显著。

关键词：正交试验;浮选;精煤;接触角

中图分类号：TD94 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）34-0092-03

Preliminary Study on Flotation Orthogonal Test of Fine Slime

XU jiangchan XIONG Yu ZHU Yan

（School of Chemistry and Materials Engineering， Liupanshui Normal University， Liupanshui Guizhou 553004）

Abstract： In order to improve the application of slime， this paper took the -0.5mm slime of a coal washing plant in Liupanshui as the research object， and used the orthogonal test design method of three factors and three levels to investigate the influence of particle size， collector and foaming agent dosage on the contact angle of slime. The results show that the primary and secondary influence factors are： the amount of foaming agent

Keywords： orthogonal test;flotation;clean coal;contact angle

煤炭是地球上蕴藏最丰富的化石燃料资源，长期以来占据着世界一次能源生产和消费领域的重要位置[1]。在可预计的将来，煤炭仍将是重要的能源。从全球能源资源赋存情况来看，在全球已探明的化石能源中，煤炭占54.65%，远高于油气资源。从中国能源资源条件来看，我国煤炭储量丰富，占一次能源资源总量的94%，而油气等资源仅占6%左右。我国能源资源的特点决定了煤炭在可预计的未来仍将是我国的主要能源[2]。但目前，煤炭开发越来越不容易，对环境也产生了一定的污染，因此，我们要通过选煤来提高煤炭的高效利用，并降低其在运用中对环境的污染。对-0.50mm细粒级煤泥进行浮选研究是煤炭清洁利用的重要组成部分。

通过测定矿物接触角可大致评价矿物的润湿性和可浮性[3-6]。若接触角小于60°，则矿物的天然可浮性差;若接触角为60°～70°，则矿物的天然可浮性较好;若接触角大于70°，则矿物的天然可浮性好。因此，在进行浮选时，需要对不同粒度级的矿物进行接触角测定，以判断哪一粒度级的可浮性最好，从而提高浮选时的产量。

1 试验材料与方法

1.1 样品制备

试验煤样源于六盘水某洗煤厂-0.5mm煤样，通过筛分得到三个粒度级，分别为0.5～0.2mm、0.2～0.125mm、-0.125mm粒度级。

1.2 试验仪器与药剂

药剂：捕收剂采用煤油，起泡剂采用松醇油，均取自当地洗煤厂。

仪器：研钵、振动筛、XFDⅢ型单槽浮选机、真空过滤机、101型电热鼓风干燥箱、自动工艺分析仪、ZKKJ粉末压片机、接触角测量仪等。

1.3 正交试验设计分析

为考察粒度级、捕收剂和起泡剂的用量对浮选效率的影响，进行了三因素三水平的正交试验。捕收剂为煤油，用量分别为200、300g/t和400g/t;起泡剂为松醇油，用量分别为20、50g/t和80g/t。另外一个因素为粒度级，分别为0.5～0.2mm、0.2～0.125mm、-0.125mm。

1.4 接触角测定

本試验所用的仪器JC2000C1接触角测量仪就可采取量角法进行接触角的测定。首先，取约1g褐煤加入玛瑙研钵，研磨均匀后放入压片模具，关闭液压阀，加压到20MPa，保持30s，压制成片备用。然后在JC2000C1接触角测量仪继续测定。

2 试验结果与分析

2.1 煤泥粒度组成

该厂煤泥的精煤综合灰分为17.60%。通过方差分析可得，-0.125mm粒度级的精煤灰分为17.62%，是试样中颗粒最小、浮选影响最小的。

2.2 正交试验分析

按照上述正交设计方法，分别做了9组浮选试验。通过这9组试验可得出以下结论：当粒度级为0.2～0.125mm、捕收剂用量为400g/t、起泡剂用量为50g/t時，精煤灰分最低，浮选条件最优，粒度级为浮选的主要影响因素。

2.3 接触角的测定

对浮选的入料原煤、浮选精煤和浮选尾煤进行接触角测定，测定数据如表1、表2和表3所示。

以浮选精煤的接触角为考察指标，对正交试验进行直观分析，结果如表4所示。浮选精煤的接触角越大，煤炭的可燃体越多。由表4可知，粒度级取K1水平，即0.5～0.2mm时，接触角最大;捕收剂取K2水平，即300g/t，起泡剂取K2水平，即50g/t时，精煤接触角最大。

除此之外，由表4和表5还可以很清楚地看到，粒度级和捕收剂用量以及起泡剂用量的极差（R）由小到大的顺序为：R（起泡剂用量）

为了考察煤泥粒度（A）、捕收剂用量（B）、起泡剂用量（C）对精煤接触角是否有显著影响，对正交试验数据进行了方差分析。分别计算了总离差平方和（ST），煤泥粒度（A）的离差平方和（SA），捕收剂用量（B）的离差平方和（SB），起泡剂用量（C）的离差平方和（SC）以及误差离差平方和的离差平方和（Se）进行计算，由于总试验次数为9×3=27，因此总自由度fT为27-1=26，由A、B、C有三个水平，因此各因素的自由度为3-1=2，误差自由度fe=26-（2+2+2）=20。再计算均方、F等参数，由fA=2，fe=26;F0.01（2，26）= 5.53、F0.05（2，26）=3.37和F0.1（2，26）=2.52对比得，粒度级的FA=8.60>F0.01（2，26）= 5.53，可知粒度级对精煤接触有显著影响;捕收剂用量FB=1.33<F0.1（2，26）=2.52，起泡剂用量FC=0.07<F0.1（2，26）=2.52，可知捕收剂用量、起泡剂用量对浮选精煤接触角无显著影响，结果如表6所示。

3 结论

粒度级、捕收剂用量及起泡剂用量三个因素对浮选精煤接触角的影响主次为粒度级>捕收剂用量>起泡剂用量。当粒度级为0.5～0.2mm、捕收剂用量为300g/t，起泡剂用量为50g/t时，浮选精煤接触角最大，条件最优。粒度级的FA=8.60、捕收剂用量的FB=1.33、起泡剂用量的FC=0.07，其中粒度级的FA>大于临界值F0.01，具有显著影响。

参考文献：

[1]周安宁，黄定国.洁净煤技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2018.

[2]张双全.煤化学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2017.

[3]谢广元.选矿学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2017.

[4]陈鹏，王成勇，石开仪，等.基于正交试验设计的煤泥浮选工艺试验研究[J].工矿自动化，2019（2）：91-95.

[5]杨剑，张安，杨通文，等.正交试验设计法应用于煤泥浮选研究[J].佳木斯职业学院学报，2016（4）：489.

[6]常贵，唐文阳，何书祥.CMC在高灰煤泥浮选中的应用[J].佳木斯职业学院学报，2016（3）：478.