CN102614992A - 高效起泡剂及其制备方法及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效起泡剂及其制备方法及在高硫细粒煤浮选脱硫中的应用。高效起泡剂包括液体物质、固体物质和水混合组成；其中液体物质为含量不低于90%的十二烷基苯磺酸，固体物质为工业纯碱或烧碱；液体物质、固体物质和水的质量比为1:5～50:100～1000。采用浮选法对高硫细粒煤进行处理时，利用本发明的高效起泡剂来调整矿物颗粒间的接触，使黏附在气泡中疏水性矿粒和亲水性矿粒分离，从而可以达到在提高精煤产率的基础上脱除煤中硫的目的。利用高效起泡剂对高硫细粒煤进行浮选脱硫时，可以获得45.88-70.50%的精煤产率，脱硫率可以达到40.45-67.63%。本发明的方法简单，所选用的药剂来源广泛，药剂成本低廉，成分稳定，对环境无污染，同时具有较好的浮选效果及脱硫效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种起泡剂及其制备与应用，尤其是一种高效起泡剂及其制备方法及使用方法。
背景技术
煤是地球上最丰富的化石燃料，目前约占世界一次能源消耗的28%。煤炭的大量生产和使用，一方面促进了经济的发展，同时也向环境提出了严峻的挑战。高硫煤直接燃烧会产生SO2，SO2是有毒气体，并且有腐蚀性。二氧化硫会被氧化成三氧化硫，和水结合生成硫酸。在风化的煤中，酸矿水浸入地下，会污染地下水，使水质变酸。SO3会导致酸雨、腐蚀锅炉、地下管道、金属装置、采矿设备等等。所以，在高硫煤利用前，有必要脱除其中的硫。
煤中硫可分为两种：无机硫和有机硫，无机硫主要是以二硫化物（主要是黄铁矿和白铁矿）和硫酸盐（硫酸钙和硫酸铁）形式存在。有机硫以硫醇（-SH）、硫化物、二硫化物（-S-S-）和以噻吩系为代表的芳香环硫的形态和煤基体直接键合。另外，在煤中也会有少量的单质硫、PbS、CuFeS2、FeAsS、ZnS。在我国，一次性能源中煤炭约占70%，且在很长一段时间内，煤炭的基础能源地位不会变。据预测，到2020年我国煤炭需要量将达到28～33亿吨。我国原煤中有相当一部分为高硫煤，主要集中在西南地区，平均硫含量2.43%，其中除云南省的高硫煤比例较少外，贵州省大部分为高硫煤，较为典型的六枝矿区炼焦煤的平均硫分为2%～6%，四川几乎有3/4左右的高硫煤，南桐、天府等煤田的平均硫分多在4%左右。对于燃煤脱硫技术的研究，从20世纪初至今已有90多年的历史。根据脱硫原理的不同可分为物理法、化学法、生物法。物理法是根据煤与含硫矿物的物理性质如密度、电磁性能、以及可浮性的不同将含硫矿物与煤分开的脱硫方法。目前常用的方法有重选、浮选、磁选、电选等方法。煤泥浮选有多种技术，但就目前国内外的发展水平而言，仍旧是浮游选煤技术的浮选效果最好。浮游选煤方法包括泡沫浮选、油浮选、球团浮选等。在生产中，广泛使用的是泡沫浮选，它主要是指在浮选剂的作用下依据矿物表面润湿性的差别，分选细粒（0.5mm以下）煤的选煤方法。在气-液-固三相界面的分选过程，水中的矿粒粘附到气泡上，然后上浮到煤浆液面并被刮入泡沫产品等过程。在浮选作业中，虽然利用矿物的天然疏水性也可以进行矿石的选别，但通常都使用浮选药剂以增大或减小矿物表面的疏水，调整、控制矿物的浮选行为，以获得更好的浮选指标，起泡剂在矿物浮选中不仅影响气泡的数量和质量，也影响矿物颗粒之间的接触，而且在泡沫层中能促使黏附在气泡中的疏水性矿粒和亲水性矿粒的分离。由此可见,起泡剂和捕收剂一样，其性能的优劣将直接影响浮选指标，最终影响到企业的经济效益和资源利用率。
以前，我国矿山浮选用的起泡剂主要以松醇油为主。随着人们对松醇油的进一步认识和比较，不论从性价比来说，还是从森林资源及环保等方面考虑，发现松醇油都不是最理想的起泡剂，而且松醇油的有效成分是环状结构的萜烯醇，难以生物降解，会对矿山尾矿水造成一定的污染。
发明内容
本发明的目的是：提供一种高效起泡剂及其制备和应用于高硫细粒煤的浮选脱硫方法，它不仅成本低廉，所使用的药剂成分稳定、无毒、材料来源广泛，而且浮选过程中泡沫产品脱水容易，在提高精煤产率的同时还可以有效的达到脱硫的目的，以克服现有技术的不足。
本发明是这样实现的：高效起泡剂，它包括液体物质、固体物质和水混合组成；其中液体物质为含量不低于90%的十二烷基苯磺酸，固体物质为工业纯碱或烧碱；液体物质、固体物质和水的质量比为1:5～50:100～1000。含量不低于90%的十二烷基苯磺酸是指其在经过工业生产后，获得的产品中十二烷基苯磺酸的质量百分比含量不低于90%的溶液。
高效起泡剂的制备方法，先将固体物质溶于水中，加热到50℃以上，然后加入液体物质，在常压和50～100℃温度下搅拌皂化10～30min，自然冷却后即获得成品。
利用高效起泡剂进行高硫细粒煤浮选脱硫的方法，将煤粉制成质量浓度为50～150g/L的煤浆A；向煤浆A中加入CaO，并搅拌2～4分钟，获得煤浆B；将煤浆B加入浮选机中进行搅拌，并加入磺化煤油，保持搅拌2～4分钟后加入高效起泡剂，在搅拌的同时进行4～6分钟的刮泡处理，即完成浮选脱硫。
CaO的用量为10～100kg/t，磺化煤油的用量为5.0～100kg/t，高效起泡剂的用量为0.5～5.0kg/t。
CaO为抑制剂，对煤中成灰矿物的抑制效果非常明显。
磺化煤油为捕获剂，捕收剂在浮选过程中除对煤粒产生捕收作用外，它还对气泡稳定性具有一定的影响。同时，起泡剂对捕收剂又有乳化作用。
高效起泡剂属于一种表面活性剂，在水中由于其表面张力的作用促使空气在煤浆中分散成大量的气泡、减弱气泡间的兼并、增加气泡的稳定性。
由于捕收剂分子呈现为非极性，而起泡剂分子中有非极性基团烷基，因此在浮选过程中，这两类浮选药剂会产生综合作用。①捕收剂对气泡稳定性的影响，这体现为两种情形：其一，当捕收剂用量合适时，少量的捕收剂分子与高效起泡剂分子的非极性端相吸附，有利于气泡稳定性的提高；其二，当捕收剂用量过多时，较多的捕收剂分子吸附在气液界面上，这反而对高效起泡剂分子在气液界面上的吸附产生了排挤作用，从而使气泡稳定性下降。②高效起泡剂对捕收剂的乳化作用，在煤泥浮选过程中，捕收剂是以液滴的形态分散于煤浆中，这些小油滴具有很大的表面自由能，所以它们一旦接触就会相互兼并，不能充分发挥捕收剂的捕收能力，但在高效起泡剂的作用下能形成一层水化膜，从而阻碍了油滴间的兼并。高效起泡剂的存在提高了捕收剂的分散度，从而使捕收剂的性能得到了充分的发挥。
由于采用上述的技术方案，与现有技术相比，本发明采用浮选法对高硫细粒煤进行处理时，利用本发明的高效起泡剂来调整矿物颗粒间的接触，使黏附在气泡中疏水性矿粒和亲水性矿粒分离，从而可以达到在提高精煤产率的基础上脱除煤中硫的目的。与常规起泡剂相比，本发明的高效起泡剂性价比高，在浮选过程具有很好的选择性和较大的浮选速度，可以获得较高质量的泡沫产品和较大的浮选生产能力，同时不会产生过大的泡沫层粘性，而且利于泡沫产品的过滤脱水。更重要的是该药剂经济成本低，成分组成稳定，含杂质少，供应有保障且无污染。使用该试剂通过浮选可以达到45.88～70.50%的精煤产率，脱硫率可以达到40.45～67.63%。本发明所选用的药剂来源广泛，对环境无污染，同时具有较好的浮选效果及脱硫效果。本发明的方法简单，所使用的药剂成本低廉，成分稳定，使用效果好。
具体实施方式
本发明的实施例1：高效起泡剂的制备，按质量份数计算，将25份工业纯碱投入500份水中进行搅拌溶解，然后将该溶液进行加热，待溶液被加热至50℃以上后，将1份质量百分比浓度大于90%的十二烷基苯磺酸溶液加入上述溶液中，在常压和50～100℃温度下搅拌皂化20min，即制备得到高效起泡剂。
利用高效起泡剂进行高硫细粒煤浮选脱硫的方法，将粒度为74um占97.09%的煤粉制成质量浓度为93g/L的煤浆A；向煤浆A中加入CaO，CaO的用量为25kg/t，并搅拌3分钟，获得煤浆B；将煤浆B加入XFD型0.75L单槽浮选机中，同时以2048转/分的转速进行搅拌，并加入磺化煤油，磺化煤油的用量为6.5kg/t，保持搅拌4分钟后加入本发明的高效起泡剂，高效起泡剂的用量为1.250kg/t，在搅拌的同时进行4分钟的刮泡处理，即完成浮选脱硫，获得精煤产率为70.50%，脱硫率达到58.99%。
本发明的实施例2：高效起泡剂的制备，按质量份数计算，将5份工业纯碱投入100份水中进行搅拌溶解，然后将该溶液进行加热，待溶液被加热至50℃以上后，将1份质量百分比浓度大于90%的十二烷基苯磺酸溶液加入上述溶液中，在常压和50～100℃温度下搅拌皂化10min，即制备得到高效起泡剂。
利用高效起泡剂进行高硫细粒煤浮选脱硫的方法，将粒度为53um占95%以上的煤粉制成质量浓度为106g/L的煤浆A；向煤浆A中加入CaO，CaO的用量为37.5kg/t，并搅拌4分钟，获得煤浆B；将煤浆B加入XFD型0.75L单槽浮选机中，同时以2048转/分的转速进行搅拌，并加入磺化煤油，磺化煤油的用量为20kg/t，保持搅拌3分钟后加入本发明的高效起泡剂，高效起泡剂的用量为2.50kg/t，在搅拌的同时进行4分钟的刮泡处理，即完成浮选脱硫，获得精煤产率为70.35%，脱硫率达到60.99%。
本发明的实施例3：高效起泡剂的制备，按质量份数计算，将50份工业纯碱投入1000份水中进行搅拌溶解，然后将该溶液进行加热，待溶液被加热至50℃以上后，将1份质量百分比浓度大于90%的十二烷基苯磺酸溶液加入上述溶液中，在常压和50～100℃温度下搅拌皂化30min，即制备得到高效起泡剂。
利用高效起泡剂进行高硫细粒煤浮选脱硫的方法，将粒度为150um占99%以上的煤粉制成质量浓度为120g/L的煤浆A；向煤浆A中加入CaO，CaO的用量为50kg/t，并搅拌4分钟，获得煤浆B；将煤浆B加入XFD型0.75L单槽浮选机中，同时以2048转/分的转速进行搅拌，并加入磺化煤油，磺化煤油的用量为25kg/t，保持搅拌3分钟后加入本发明的高效起泡剂，高效起泡剂的用量为3.125kg/t，在搅拌的同时进行4分钟的刮泡处理，即完成浮选脱硫，获得精煤产率为75.17%，脱硫率达到44.48%。
本发明的实施例4：高效起泡剂的制备，按质量份数计算，将25份工业烧碱投入500份水中进行搅拌溶解，然后将该溶液进行加热，待溶液被加热至50℃以上后，将1份质量百分比浓度大于90%的十二烷基苯磺酸溶液加入上述溶液中，在常压和50～100℃温度下搅拌皂化20min，即制备得到高效起泡剂。
利用高效起泡剂进行高硫细粒煤浮选脱硫的方法，将粒度为74um占97.09%的煤粉制成质量浓度为120g/L的煤浆A；向煤浆A中加入CaO，CaO的用量为37.5kg/t，并搅拌4分钟，获得煤浆B；将煤浆B加入XFD型0.75L单槽浮选机中，同时以2048转/分的转速进行搅拌，并加入磺化煤油，磺化煤油的用量为30kg/t，保持搅拌3分钟后加入本发明的高效起泡剂，高效起泡剂的用量为1.250kg/t，在搅拌的同时进行6分钟的刮泡处理，即完成浮选脱硫，获得精煤产率为58.39%，脱硫率达到67.63%。
本发明的实施例5：高效起泡剂的制备，按质量份数计算，将5份工业烧碱投入100份水中进行搅拌溶解，然后将该溶液进行加热，待溶液被加热至50℃以上后，将1份质量百分比浓度大于90%的十二烷基苯磺酸溶液加入上述溶液中，在常压和50～100℃温度下搅拌皂化10min，即制备得到高效起泡剂。
高硫细粒煤的浮选脱硫方法，将粒度小于53um占95%以上的煤粉制成质量浓度为93g/L的煤浆A；向煤浆A中加入CaO，CaO的用量为50kg/t，并搅拌4分钟，获得煤浆B；将煤浆B加入XFD型0.75L单槽浮选机中，同时以2048转/分的转速进行搅拌，并加入磺化煤油，磺化煤油的用量为45kg/t，保持搅拌3分钟后加入本发明的高效起泡剂，高效起泡剂的用量为4.250kg/t，在搅拌的同时进行6分钟的刮泡处理，即完成浮选脱硫，获得精煤产率为47.36%，脱硫率达到65.76%。
本发明的实施例6：高效起泡剂的制备，按质量份数计算，将50份工业烧碱投入1000份水中进行搅拌溶解，然后将该溶液进行加热，待溶液被加热至50℃以上后，将1份质量百分比浓度大于90%的十二烷基苯磺酸溶液加入上述溶液中，在常压和50～100℃温度下搅拌皂化30min，即制备得到高效起泡剂。
高硫细粒煤的浮选脱硫方法，将粒度小于150um占99%以上的煤粉制成质量浓度为50g/L的煤浆A；向煤浆A中加入CaO，CaO的用量为10kg/t，并搅拌2分钟，获得煤浆B；将煤浆B加入XFD型0.75L单槽浮选机中，同时以2048转/分的转速进行搅拌，并加入磺化煤油，磺化煤油的用量为5.0kg/t，保持搅拌3分钟后加入本发明的高效起泡剂，高效起泡剂的用量为0.5kg/t，在搅拌的同时进行4分钟的刮泡处理，即完成浮选脱硫，获得精煤产率为45.88%，脱硫率达到40.45%。
本发明的实施例7：高效起泡剂的制备，按质量份数计算，将10份工业烧碱和15分工业纯碱投入500份水中进行搅拌溶解，然后将该溶液进行加热，待溶液被加热至50℃以上后，将1份质量百分比浓度大于90%的十二烷基苯磺酸溶液加入上述溶液中，在常压和50～100℃温度下搅拌皂化20min，即制备得到高效起泡剂。
高硫细粒煤的浮选脱硫方法，将粒度小于74um占97.09%的煤粉制成质量浓度为150g/L的煤浆A；向煤浆A中加入CaO，CaO的用量为100kg/t，并搅拌4分钟，获得煤浆B；将煤浆B加入XFD型0.75L单槽浮选机中，同时以2048转/分的转速进行搅拌，并加入磺化煤油，磺化煤油的用量为100kg/t，保持搅拌4分钟后加入本发明的高效起泡剂，高效起泡剂的用量为5.0kg/t，在搅拌的同时进行6分钟的刮泡处理，即完成浮选脱硫，获得精煤产率为53.91%，脱硫率达到57.24%。
本发明的实施例8：高效起泡剂的制备，按质量份数计算，将25份工业烧碱和25分工业纯碱投入1000份水中进行搅拌溶解，然后将该溶液进行加热，待溶液被加热至50℃以上后，将1份质量百分比浓度大于90%的十二烷基苯磺酸溶液加入上述溶液中，在常压和50～100℃温度下搅拌皂化30min，即制备得到高效起泡剂。
高硫细粒煤的浮选脱硫方法，将粒度小于53um占95%以上的煤粉制成质量浓度为106g/L的煤浆A；向煤浆A中加入CaO，CaO的用量为50kg/t，并搅拌4分钟，获得煤浆B；将煤浆B加入XFD型0.75L单槽浮选机中，同时以2048转/分的转速进行搅拌，并加入磺化煤油，磺化煤油的用量为50kg/t，保持搅拌4分钟后加入本发明的高效起泡剂，高效起泡剂的用量为2.5kg/t，在搅拌的同时进行6分钟的刮泡处理，即完成浮选脱硫，获得精煤产率为50.19%，脱硫率达到53.70%。
Claims (4)
1.一种高效起泡剂，其特征在于：它包括液体物质、固体物质和水混合组成；其中液体物质为含量不低于90%的十二烷基苯磺酸，固体物质为工业纯碱或烧碱；液体物质、固体物质和水的质量比为1:5～50:100～1000。
2.一种高效起泡剂的制备方法，其特征在于：先将固体物质溶于水中，加热到50℃以上，然后加入液体物质，在常压和50～100℃温度下搅拌皂化10～30min，自然冷却后即获得成品。
3.一种利用高效起泡剂进行高硫细粒煤浮选脱硫的方法，其特征在于：将煤粉制成质量浓度为50～150g/L的煤浆A；向煤浆A中加入CaO，并搅拌2～4分钟，获得煤浆B；将煤浆B加入浮选机中进行搅拌，并加入磺化煤油，保持搅拌2～4分钟后加入高效起泡剂，在搅拌的同时进行4～6分钟的刮泡处理，即完成浮选脱硫。
4.根据权利要求1所述的利用高效起泡剂进行高硫细粒煤浮选脱硫的方法，其特征在于:CaO的用量为10～100kg/t，磺化煤油的用量为5.0～100kg/t，高效起泡剂的用量为0.5～5.0kg/t。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120801 |