复配捕收剂对高灰细粒煤泥浮选效果的影响研究

马爱鹏

(神华蒙西煤化股份有限公司 棋盘井选煤厂，内蒙古 鄂托克旗 016100)

浮选是处理高灰细粒煤泥必要的分选方法。选煤厂通常采用煤油或轻柴油作捕收剂进行煤泥浮选，但普遍存在精煤灰分高、药剂用量大等问题[1]。相关研究表明，若将煤油与表面活性剂进行复配以配制新型捕收剂，用于煤泥浮选可以有效改善以上问题。李海鹏等[2]将煤油与油酸乙酯进行复配，并对其性质进行分析，发现黏度、表面张力、分散度等发生了较大变化，从而使其捕收性能得到提高。李骄阳等[3]研究了表面活性剂对煤润湿性的影响，发现表面活性剂可以增大煤表面的疏水性，对煤泥浮选具有一定的促进作用。He等[4]通过制备新型酯基复合捕收剂对煤泥进行浮选试验，结果发现，当达到相同浮选效果时，该捕收剂的用量仅为煤油的一半。郭丽敏等[5]将煤油与NP10按照10∶1进行复配，对低阶难浮煤泥进行浮选试验，精煤产率、尾煤灰分和可燃体回收率分别提高了11.96%、13.46%和15.71%。本文采用复配捕收剂进行高灰细粒难浮煤泥浮选试验，确定复配药剂最佳复配比和用量，以达到低生产成本、高浮选效率的目的。

1 试验部分

1.1 试验煤样

试验所用煤泥样品取自国家能源集团某选煤厂，取样过程严格按照《生产煤样采取方法》(MT/T808-1999)进行。采用四分法对煤样进行制备，制备后煤样待浮选使用。参照国家标准GB/T 30732-2014《煤的工业分析方法仪器法》对煤样进行工业分析，结果见表1。对煤样进行粒度分析，得出其粒度组成如表2所示。

表1 煤样的工业分析

表2 煤样的粒度组成分析

由表1、2可知，该煤样水分为2.83%，灰分为28.17%，挥发分为29.14%，固定碳含量为39.86%。-0.045 mm粒级以下的煤泥产率为61.34%，灰分为34.89%，说明该煤样中细粒煤占比大且灰分较高，煤样为高灰细粒难浮煤泥。

1.2 试剂与仪器

试剂：煤油(工业纯)；仲辛醇(分析纯)；油酸二乙醇酰胺(ODEA)，含量99%。

仪器：XL-1马弗炉，DHG-9070A电热恒温鼓风干燥箱，L1064激光粒度分析仪，XFD-1.5浮选机，DL-5C真空过滤机，微量进样器，FA214电子天平。

1.3 实验方法

分别用煤油和煤油-ODEA捕收剂，仲辛醇为起泡剂进行煤泥浮选试验。浮选机参数为：主轴转速1 800 r/min，刮板速度30 r/min，充气量1.33 L/min。以精煤产率(γj)、尾煤灰分(Aw)和可燃体回收率(ε)为浮选指标，首先确定最佳矿浆浓度、起泡剂用量和煤油用量，然后将煤油与ODEA按照不同比例进行复配，进行复配捕收剂的煤泥浮选试验，根据试验结果对复配捕收剂的性能进行分析，确定最佳复配比和用量。

2 结果与讨论

2.1 煤油作捕收剂的煤泥浮选试验

2.1.1 矿浆浓度对煤泥浮选效果的影响

试验条件：常温(25℃)条件下，煤油用量为400 g/t，起泡剂用量为150 g/t，通过改变矿浆浓度考察其对煤泥浮选效果的影响，相同条件下进行3次试验后取平均值，试验结果如图1所示。

图1 矿浆浓度对煤泥浮选效果的影响

由图1可知，随着矿浆浓度的增大，3个浮选指标都呈先升高后降低的变化趋势。当矿浆浓度为90 g/L时浮选效果最佳，此时精煤产率为49.81%，尾煤灰分为40.53%，可燃体回收率为55.72%。继续增大则浮选效果变差，主要原因是当矿浆浓度过大时，矿浆体系中煤颗粒的密集度随之升高，单位体积内的煤颗粒含量增加，煤-煤、煤-气泡之间所产生的相互干扰作用会降低煤与气泡的有效接触率，从而影响煤泥的浮选效果[6]。

2.1.2 起泡剂用量对煤泥浮选效果的影响

试验条件：常温(25℃)条件下，矿浆浓度为90 g/L，煤油用量为400 g/t，通过改变起泡剂用量考察其对煤泥浮选效果的影响，相同条件下进行3次试验后取平均值，试验结果如图2所示。

由图2可知，煤泥浮选指标随着起泡剂用量的增加而升高，起泡剂用量对煤泥浮选效果的影响较为显著。当起泡剂用量为150 g/t时，3个浮选指标分别达到46.34%、40.5%和54.34%，继续增加起泡剂用量则升高趋势变缓。起泡剂可以降低矿浆的表面张力，提高煤粒与气泡的接触附着和有效分离效率。当煤颗粒表面的相互作用达到平衡时，即表面张力为最小值[7]。考虑到生产成本等因素，选择起泡剂用量为150 g/t最为合适。

图2 起泡剂用量对煤泥浮选效果的影响

2.1.3 煤油用量对煤泥浮选效果的影响

试验条件：常温(25℃)条件下，矿浆浓度为90 g/L，起泡剂用量为150 g/t，通过改变煤油用量考察其对煤泥浮选效果的影响，相同条件下进行3次试验后取平均值，试验结果如图3所示。

图3 煤油用量对煤泥浮选效果的影响

由图3可知，煤油用量与煤泥浮选效果呈正相关变化，当煤油用量达到450 g/t时，精煤产率为60.02%，尾煤灰分为52.56%，可燃体回收率为70.54%。继续增加煤油用量，其浮选指标稍有提高但整体变化不明显。结合选煤厂实际生产情况，应最大程度降低生产成本以提高选煤厂的经济效益，确定煤油的最佳用量为450 g/t。

2.2 煤油-ODEA捕收剂的煤泥浮选试验

试验条件：常温(25℃)条件下，矿浆浓度为90 g/L，起泡剂用量为150 g/t，考察不同复配比(r)的煤油-ODEA捕收剂用量对煤泥浮选效果的影响，试验结果如图4所示。

由图4可知，随着复配捕收剂中ODEA所占比例的增加，3个浮选指标都呈不断升高趋势，采用复配捕收剂时的煤泥浮选效果要明显优于煤油。当复配比r=10∶1时，继续增加ODEA用量，其浮选指标的增幅均不明显，故复配捕收剂的复配比r=10∶1时为宜。随着复配捕收剂用量的增加，精煤产率、尾煤灰分和可燃体回收率都不断升高，其变化趋势均为先快后缓。当复配捕收剂用量为250～300 g/t时，3个浮选指标都达到较高水平，考虑到该用量范围内的浮选效果相差不明显，即选择复配捕收剂用量为250 g/t，此时精煤产率为68.36%，尾煤灰分为60.24%，可燃体回收率为83.26%，相较于煤油作捕收剂时的最佳浮选效果分别提高了13.9%、14.61%、18.03%。据研究表明[8]：由于ODEA在浮选过程中具有较强的起泡能力，且所形成的泡沫稳定性较好，同时，ODEA与煤油进行复配后对煤颗粒的捕收能力明显增强，所以对分离过程有明显的促进作用，从而使浮选效果得到改善。综合3个浮选指标图可以发现，当复配捕收剂用量仅为煤油用量的56%左右时，即可实现煤泥的高效浮选。

图4 复配药剂用量对煤泥浮选效果的影响

综上所述，煤油-ODEA捕收剂用于煤泥浮选不仅可以显著改善浮选效果，而且能够有效地降低捕收剂用量，很大程度上提高了选煤厂的生产经济效益。

3 结 语

1) 采用煤油作捕收剂时，常温(25℃)条件下，矿浆浓度为90 g/L，起泡剂用量为150 g/t，煤油用量为450 g/t，此时精煤产率为60.02%，尾煤灰分为52.56%，可燃体回收率为70.54%。

2) 煤油-ODEA捕收剂的最佳复配比为10∶1，药剂用量为250 g/t，此时精煤产率为68.36%，尾煤灰分为60.24%，可燃体回收率为83.26%，相较于煤油作捕收剂时分别提高了13.9%、14.61%、18.03%。

3) 当煤油-ODEA捕收剂用量仅为煤油用量的56%左右时，煤泥浮选效果就可达到较好水平。