高性能环保选煤捕收剂N9858和N9836的应用研究

2024-07-28 作者:

高性能环保选煤捕收剂N9858和N9836的应用研究

王奇;张金明;马妮妮

【摘 要】实验对比了N9858、N9836及柴油对不同煤种的浮选效果;对于难选的粗颗粒煤,N9858和N9836均显示出比柴油要优异很多的浮选性能,可燃体回收率提高16%,精煤灰分无变化.对于易选的细颗粒煤,N9858显示出更强的浮选能力,在用量为柴油的50%条件下,与柴油及N9836相比,可燃体回收率分别提高了5.90%和4.04%,精煤灰分无明显变化.N9858及N9836的实际浮选效果比柴油更加贴近理论的分步释放曲线.

【期刊名称】《煤炭加工与综合利用》

【年(卷),期】2010(000)005

【总页数】5页(P5-9)

【关键词】浮游选煤;高性能环保捕收剂;柴油;对比试验

【作 者】王奇;张金明;马妮妮

【作者单位】纳尔科中国环保技术有限公司,上海,200062;纳尔科中国环保技术有限公司,上海,200062;纳尔科中国环保技术有限公司,上海,200062

【正文语种】中 文

【中图分类】TD943.13

1 背景介绍

煤炭是我国的主要能源，随着采煤机械化程度的提高以及工业矿床贫、细、杂状况

的加剧，细粒煤泥在入选原煤中的比例不断增加，一般占原煤的20%～30%[1]。泡沫浮选被广泛用于细粒煤的分选，常用的浮选药剂有捕收剂、起泡剂、促进剂及抑制剂等。目前，国内主要应用的捕收剂以柴油和煤油为主，药量消耗大，浮选精煤产率低。为降低选煤成本，改善轻柴油、煤油的浮选效果，一些生产厂采用了乳化油捕收剂，效果较好。目前，此类捕收剂已成为选煤药剂应用的趋势之一[2-5]。但乳化油捕收剂稳定性较差，多在生产现场现配现用，因此应用受到限制，难以大规模应用。另外，柴油、煤油本身含有10%以上的芳香烃类物质，这种物质的化学结构十分稳定，在自然环境条件下不易降解，对土壤、水体和大气造成持久而严重的污染，因此对动植物及人类的危害较大。

纳尔科中国环保技术有限公司生产的高效环保捕收剂使浮选药剂迈上了新台阶。先进药剂的使用，可以在不更改任何设备、工艺，无需任何前期投资的前提下，改善浮选的分选效果，提高精煤产率，降低精煤灰分，增加选煤厂经济效益[6-8]。

2 不同药剂的浮选实验

2.1 粒度分析

实验分别选取山东某选煤厂(标识为SD-C)和西南地区某选煤厂(标识为CQ-C)的煤样。采用湿法筛分，准确称取100 g烘干煤样放入500 g水中搅拌20～30 min，充分润湿后，使用美国通用标准筛进行筛分。小于45 μm的样品需用絮凝剂沉降后烘干称重，其余直接过滤称重，测定不同粒度的灰分含量。

2.2 药剂

分别选用柴油和纳尔科新型环保捕收剂N9836，N9858和起泡剂N9840作为浮选药剂，进行对比试验。其中N9836和N9858物理特性比较相近，是琥珀色液体，闪点>93.3 ℃，密度为0.85～0.86 g/cm3，无刺激性气味，不含任何芳香烃，安全环保。

2.3 浮选实验

小浮选实验使用1.5 L XFD型浮选机，搅拌速度1 710转/min。现场浮选入料自然干燥，称取150 g干煤泥加入去离子水搅拌润湿30 min，浮选煤浆浓度达到9%～10%，先后加入捕收剂、起泡剂；捕收剂混和时间为2 min，起泡剂混和时间为20 s，充气3 min后浮选，获得精煤和尾煤产品。按照国标GB212-77测定产品灰分。

2.4 分步释放

为了考察煤样的理论分选指标，进行了分步释放浮选试验，其结果取决于该煤样的解离度和表面疏水性，而与浮选试验条件无关，具体方法见图1。

图1 分步释放浮选试验流程

3 结果与讨论

3.1 煤样粒度组成

SD-C的粒度组成和不同粒度级的灰分见表1和图2。从图中可以看出，这种煤样的粗颗粒含量较高，大于300 μm的颗粒约占70%。另外，各个粒级的灰分相对比较均一，说明煤样的解离程度较差，而解离程度的好坏直接影响选煤效果。由表1数据计算出浮选入料灰分为18.99%。初步分析表明SD-C为较难选煤种。

表1 SD-C煤样的粒度组成和灰分分布粒度/μm灰分/%粒度组成/%>60020

2018 56300～60017 5450 72150～30020 0017 5875～150****1061<7526342 53合计18 99100 00

图2 SD-C煤样的粒度组成和灰分分布

表2和图3列出了CQ-C煤样的粒度组成和不同粒度级的灰分。从图中可以看出这种煤样的细颗粒含量较高，小于150 μm的颗粒约占68%。另外，各个粒度级的灰分也有差异，说明这种煤的解离程度较好。由表1数据计算出浮选入料灰分为16.89%。分析结果表明CQ-C煤样为易选煤。

表2 CQ-C煤样的粒度组成和灰分分布粒度/μm灰分/%粒度组成/%>60028 231

18300～60～30013 6620 3975～150****3210<7519553736合计16 89100 00

图3 CQ-C煤样的粒度组成和灰分分布

3.2 浮选实验结果

3.2.1 不同捕收剂对SD-C浮选性能的影响

经过前期筛选实验，确定起泡剂选用N9840，用量为200 g/t，如没有特殊说明，则每组起泡剂类型和用量不变。

表3列出了不同捕收剂、不同加药量对SD-C煤样浮选效果的影响。在精煤灰分完全符合选煤厂要求的前提下(小于11%)，使用N9858和N9836显示出非常优越的捕收性能。三种药剂对于难选煤SD-C的捕收性能都存在捕收剂用量的最优化点。加入少量捕收剂浮选精煤产率偏低，但是加入过量的捕收剂同样会对浮选精煤产率产生负面影响，这可能是由于大量的捕收剂自身在分散体系中形成油团，降低了捕收剂的分散效率，从而降低了精煤产率。比较精煤产率最高点可以发现，N9858与N9836没有明显差别，都比柴油浮选的精煤产率高15百分点以上。这是由于N9836和N9858在煤炭颗粒表面具有较强的吸附作用，而且其表面疏水性能也较强，使得煤炭表面更加疏水的同时，与泡沫紧密结合，更有利于精煤颗粒的上浮。 另外，一般难选煤变质程度较低，表面氧化程度较高，柴油中单纯的烷烃和芳烃油类很难吸附在这种煤的表面，对颗粒表面的接触角改变不大，因此很难与泡沫黏附在一起。影响捕收剂浮选效率的另一个重要因素就是捕收剂在水相中的分散作用，分散程度越高，捕收剂吸附在煤颗粒表面的几率越大。而影响分散程度最关键的因素就是如何降低捕收剂与水相之间的界面张力，界面张力越小，分散程度也越高。

表3 捕收剂加药量对SD-C精煤产率、灰分以及可燃体回收率的影响加药量/g·t-1精煤产率/%N9858N9836柴油精煤灰分/%N9858N9836柴油可燃体回收率

/%N9858N9836柴油40063 663 247 89 08 78 271 5 375 160 48 98 88 684 74 671 857 89 99 29 183 080 564 9

图4、图5分别给出了不同捕收剂用量对精煤产率和可燃体回收率的影响。随着捕收剂用量的增加，精煤产率和可燃体回收率增加，但是当捕收剂的用量达到1 200

g/t时精煤产率和可燃体回收率又有所降低。

图4 捕收剂用量对SD-C精煤产率的影响

图5 捕收剂用量对SD-C可燃体回收率的影响

分步释放浮选试验的理论基础是煤粒解离度及表面疏水性越好，其灰分就越低，黏附在气泡上就越牢固，因此可通过多次泡沫精选将煤泥分选成不同灰分的产品[9]。应用这些数据可全面地表示煤泥的可浮性，并对实际生产效果进行有效预测，同时可以对比药剂的实际浮选效果与理论值之间的差异。图6所示为SD-C煤样分布曲线以及不同捕收剂的实际浮选效果。从图中可以看出，N9858和N9836的实际浮选效果更加接近理论曲线，而且在灰分允许的范围内更靠近曲线的拐点。在精煤产品灰分相同时，精煤产率较高。

图6 SD-C煤样释放分布曲线以及不同捕收剂的实际浮选效果

3.2.2 不同捕收剂对CQ-C浮选性能的影响

CQ-C属于细粒易选煤，使用柴油作捕收剂，其浮选精煤产率即可达到82%左右，见表4。实验中柴油的用量分别是N9858和N9836的两倍，即柴油的用量分别为400 g/t、800 g/t和1 200 g/t，增加柴油用量可以提高一定的产率，但是从800 g/t提高到1 200 g/t时，浮选精煤产率和可燃体回收率基本没有变化。在用量为柴油50%的条件下，N9858显示出更强的浮选能力，与柴油和N9836相比，可燃体回收率分别提高了5.90%和4.04%，同时精煤灰分完全满足选煤厂生产要求(小于10.5%)。

图7和图8更直观地显示了不同捕收剂加药量对CQ-C产率和可燃体回收率的影

响。当药剂加入量为200 g/t时，N9836捕收剂的浮选效果较差，这主要是因为煤炭颗粒较细，表面积较大，需要消耗一定量的捕收剂吸附在表面。但N9858即便是在200 g/t的用量下，其浮选精煤产率和可燃体回收率都比柴油用量为1 200

g/t时高，这充分表明了N9858的化学组成与煤粒表面的强相互作用(包括官能团吸附和分子间的疏水作用)，另外，N9858在水相体系中更好的分散性也起到了关键作用。

表4 捕收剂加药量对CQ-C浮选效果的影响加药量/g·t-1柴油N9858/36精煤产率/%N9858N9836柴油精煤灰分/%N9858N9836柴油可燃体回收率/%N9858N9836柴油40020083 5465 6076 318 647 658 1390 9772 5983

5680040087 1282 5482 359 128 738 6294 3689 7088 8184

4582 459 528 878 5595 7791 7389 87

图7 捕收剂用量对CQ-C产率的影响

图8 捕收剂用量对CQ-C产率的影响

图9所示为CQ-C煤样释放分布曲线以及不同捕收剂的实际浮选效果。从图中可以看出N9858比柴油和N9836的实际浮选效果更加贴近理论曲线，而且在灰分允许的范围内更靠近曲线的拐点。在精煤灰分相同的条件下，浮选精煤产率最高。

图9 CQ-C煤样释放分布曲线以及不同捕收剂的实际浮选效果

4 结 论

对比N9858、N9836和柴油对不同煤种的浮选效果。与柴油相比，N9858、N9836具有安全、无毒、气味友好、更加环保的特点。

从颗粒大小和浮选的难易程度上对煤种进行区分。对于难选的粗颗粒，N9858和N9836均显示出比柴油优异很多的浮选性能，其中产率提高15%，可燃体回收率提高16%，而且精煤灰分没有明显变化。对于易选的细颗粒煤样，在用量为柴油用量50%的条件下，N9858显示出比柴油和N9836更高的浮选能力。与柴油和

N9836相比，可燃体回收率分别提高了5.90%和4.04%，同时精煤灰分没有明显变化。分步释放曲线表明N9858以及N9836的实际浮选效果更加贴近其理论曲线。

N9836和N9858在煤炭颗粒表面有很强的吸附作用，并且表面疏水性强，从而使得煤炭表面更加疏水的同时，与泡沫紧密结合，更有利于粗颗粒的上浮。 通过与煤粒表面官能团的相互作用，N9836和N9858克服了吸附壁垒，提高煤粒表面疏水性。N9858在水相体系中更好的分散作用，降低了界面张力，更有利于煤粒的浮选。

参考文献

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