CN103203289A

CN103203289A - 一种煤泥浮选促进剂及制备浮选药剂的方法

Info

Publication number: CN103203289A
Application number: CN2013101686080A
Authority: CN
Inventors: 陆丽园; 张东杰; 王晓云; 周晓红; 周易坤; 宋家良
Original assignee: Blasting Technology Research Institute Coal Science And Technology General Research Institute
Current assignee: Blasting Technology Research Institute Coal Science And Technology General Research Institute
Priority date: 2013-05-09
Filing date: 2013-05-09
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2033-05-09
Also published as: CN103203289B

Abstract

本发明公开了一种煤泥浮选促进剂，由下述质量百分比的物质组成：双子表面活性剂：40%-70%；聚氧乙烯醚类表面活性剂：20%-40%；脂肪酸酯类表面活性剂：0%-20%；并给出了用煤泥浮选促进剂制备浮选药剂的方法。该浮选促进剂主要以新型表面活性剂-双酰胺双酯基非离子型双子表面活性剂为主要成分，不仅可显著改善浮选效果，降低浮选药剂用量，且对不同煤种、不同的浮选药剂适应性强，解决了现有技术中促进剂对不同浮选药剂协同性差的问题，且无需乳化，克服了现有技术需要预先乳化乃至改变原有浮选工艺，操作繁琐的缺点，从而达到降低药耗，提高浮选效率的目标。

Description

一种煤泥浮选促进剂及制备浮选药剂的方法

技术领域

本发明涉及一种煤泥浮选促进剂及制备浮选药剂的方法，主要用于煤泥浮选。

背景技术

我国是以煤炭为主要能源的国家之一，70%的能源以及60%的化工原料来源于煤炭。随着采煤机械化程度的提高以及工业矿床的贫、细、杂状况的加剧，细粒煤泥在入选原煤中的比例不断增加，占原煤的20%～30%。细粒煤泥分选技术很多，但是就目前国内外选煤技术的发展水平而言，浮选仍是细粒煤泥分选的最有效方法。

我国选煤厂煤泥浮选工艺普遍存在着大流量、低浓度、细粒度、高药耗的问题，其中以高药耗的问题尤为突出，浮选剂耗量多在1.0～2.0kg/t干煤泥左右。如中国发明专利“一种煤浮选剂”，专利公开号为CN1724170A，其用量为1.0~1.5kg/t干煤泥。2012年，我国入浮干煤泥量约为4.5~5.0亿吨，按浮选每吨干煤泥需捕收剂1.3kg计算，全国消耗煤用捕收剂约60万吨，不但使选煤生产成本提高，而且影响浮选系统的工艺操作。浮选药剂传统上可划分为捕收剂、起泡剂、抑制剂、pH调整剂等。国内外选煤厂用于浮选的捕收剂绝大多数为石油产品，主要有煤油、轻柴油、汽油和天然气冷凝液等。而煤油、轻柴油属于能源短缺物资，我国石油资源相对贫乏，所以为减轻能源供需矛盾，改善浮选剂的性能，减少用量，是当前必然的趋势，而研制开发高效浮选促进剂，以少量促进剂达到大幅度降低浮选剂的耗量、提高精煤产率是目前较为热门的研究。

黄波等在“新型煤泥浮选促进剂的制备及作用机理”论文中提到用棉籽油制备煤泥浮选促进剂，棉籽油中的脂肪酸甘油酯在催化剂的作用下与醇类物质发生酯交换反应和醇解反应，生成高级脂肪酸醇酯，这类脂肪酸醇酯可显著降低液-液界面张力，促进烃类油在水中的分散，形成微小油滴，有利于降低浮选过程烃类油的消耗。中国发明专利“一种利用甘油与棉籽油制备一种浮选促进剂的方法”，专利公开号为CN101385996A，利用合成的浮选促进剂将柴油乳化后应用在浮选中，达到节油目的。

从现有技术中可以看出，这些技术存在的问题包括：采用的浮选促进剂都是高级脂肪酸醇酯类表面活性剂，这类促进剂只针对传统的非复合药剂，存在对不同浮选药剂协同性差的问题，且公开技术中促进剂需要先将柴油乳化，再进行浮选，操作繁琐，生产成本高。

双子表面活性剂是一种新型表面活性剂，其显著特点是临界胶束浓度低（一般比现有乳化剂低2～3数量级），能够更有效地降低水的表面张力及在与其它表面活性剂混合时所表现出的良好的协同效应。双子表面活性剂的独特分子结构赋予其优异的性能，目前有报道双子表面活性剂在三次采油、洗涤剂、化妆品、造纸、纺织、金属防腐、催化剂合成、乳液聚合、胶乳稳定、胶凝、杀菌、基因治疗和转染等领域的应用。

但将双子表面活性剂应用到煤泥浮选促进剂中，提高精煤产率，同时适应不同煤种，而且对不同的浮选药剂协同性强，且无需改变原有浮选工艺，操作简单的工艺或技术却未见报道。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的上述问题，提供一种煤泥浮选促进剂及制备浮选药剂的方法，该浮选促进剂降低了浮选药剂用量，提高精煤产率，适应不同煤种，且对不同的浮选药剂协同性强，无需改变原有浮选工艺，操作简单。

为达到上述目的，本发明所采用的技术解决方案是：

一种煤泥浮选促进剂，由下述质量百分比的物质组成：

双子表面活性剂：40%-70%；聚氧乙烯醚类表面活性剂：20%-40%；脂肪酸酯类表面活性剂：0%-20%；

其中：所述双子表面活性剂为双酰胺双酯基非离子型双子表面活性剂，通式如下：

其中，m=1~5， n=1~5，R₁为碳原子数为0~20个的烷基，R₂为碳原子数为1~21个的烷基，R₃为碳原子数为1~10个的烷基，R₄为碳原子数为1~17个的烷基。

进一步的，所述双酰胺双酯基非离子型双子表面活性剂的通式中m=1~2，n=1~2，R₁为碳原子数为0~5个的烷基，R₂为碳原子数为1~5个的烷基，R₃为碳原子数为1~5个的烷基；R₄为碳原子数为1~5个的烷基。

进一步的，所述聚氧乙烯醚类表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类，选自下述至少一种：平平加O-3、平平加O-5、平平加O-8、平平加O-9、平平加O-10、平平加O-15、平平加O-20、平平加O-30。

进一步的，所述聚氧乙烯醚类表面活性剂为辛烷基苯酚聚氧乙烯醚，选自下述至少一种：OP-4、OP-7、OP-9、OP-10、OP-15、OP-20、OP-30、OP-40、OP-50。

进一步的，所述脂肪酸酯类表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，选自下述一种：吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80、吐温-85。

进一步的，所述脂肪酸酯类表面活性剂为脱水山梨醇脂肪酸酯，选自下述一种：斯潘-20、斯潘-40、斯潘-60、斯潘-80、斯潘-85。

一种使用上述煤泥浮选促进剂制备浮选药剂的方法，其步骤如下：

步骤一：在加热条件下将双酰胺双酯基非离子型双子表面活性剂加入到捕收剂或复合药剂中，并搅拌至双酰胺双酯基非离子型双子表面活性剂完全溶解，控制温度在25℃-85℃；

步骤二：促进剂中其余成分为亲油性表面活性剂时，按比例加入到捕收剂或复合药剂中，适当加热，温度控制在25℃-85℃，并混合均匀；

步骤三：促进剂中其余成分为亲水性表面活性剂时，按比例直接加入到水中，并混合均匀。进一步的，所述促进剂与捕收剂或复合药剂的配比为0.5∶100。

本发明与现有技术相比，其显著优点所产生的有益效果是：

（1）加入浮选药剂量的0.5%（重量比）的该促进剂，在精煤灰分相近的情况下，可以降低30%的浮选药剂用量；

（2）从刮泡开始60s后精煤的回收率计算，添加该促进剂可提高21%，减少了浮选所需时间，提高了浮选效率；

（3）对不同煤种、不同浮选药剂适用性强，且无需预乳化，不改变原有浮选工艺，操作简单。

附图说明

图1 为本发明实施例3中精煤累积产率与浮选时间关系对照图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的描述。

实施例1

浮选促进剂由下列质量百分比的物质组成：

双酰胺双酯基非离子型双子表面活性剂：60%，OP-10：20%，O-20：10%，斯潘-60：10%。

其中，双酰胺双酯基非离子型双子表面活性剂的通式中，m=1，n=1，R₁为碳原子数为0个的烷基，R₂为碳原子数为5个的烷基，R₃为碳原子数为1个的烷基；R₄为碳原子数为5个的烷基。

用煤泥浮选促进剂制备浮选药剂的方法，其步骤如下：

按促进剂∶捕收剂或复合药剂=0.5∶100的比例配制浮选药剂，

第一步：在加热条件下将捕收剂或复合药剂加入到双酰胺双酯基非离子型双子表面活性剂中，并搅拌至双酰胺双酯基非离子型双子表面活性剂完全溶解，温度控制在25℃；

第二步：再将斯潘-60按比例加入到捕收剂或复合药剂中，可适当加热，温度控制在25℃，并混合均匀；

第三步：将OP-10、O-20按比例直接加入到水中，并混合均匀。

3、应用：将制备的浮选药剂应用于不同煤种的浮选。

1^#煤样为皖北煤电五沟矿

焦煤，灰分为38.41%；2^#煤样为杨庄矿瘦煤，灰分为26.14%；3^#煤样为童亭矿肥煤，灰分为22.39%；对上述3个不同煤样，在实验室进行小浮选试验，试验过程按国标GB 4757-84规定进行，实验结果见表1。

表1 浮选促进剂对不同煤样的浮选影响

由表1可知，加入促进剂后，3种煤样精煤产率和可燃体回收率均有较大程度的提高，说明该促进剂具有显著的促进作用，且对不同煤种适应性强。

实施例2

1、浮选促进剂的组成为：双酰胺双酯基非离子型双子表面活性剂：40%，OP-20：20%，O-10：20%，斯潘-80：10%，吐温-60：10%。

其中，双酰胺双酯基非离子型双子表面活性剂的通式中，m=2，n=2，R₁为碳原子数为5个的烷基，R₂为碳原子数为1个的烷基，R₃为碳原子数为5个的烷基；R₄为碳原子数为1个的烷基。

2、浮选药剂的制备：

按促进剂∶捕收剂或复合药剂=0.5∶100的比例配制浮选药剂，其制备浮选药剂的方法如下：

第一步：在加热条件下将捕收剂或复合药剂加入到双酰胺双酯基非离子型双子表面活性剂中，并搅拌至双酰胺双酯基非离子型双子表面活性剂完全溶解，温度控制在85℃；

第二步：再将斯潘-80按比例加入到捕收剂或复合药剂中，可适当加热，温度控制在85℃，并混合均匀；

第三步：将吐温-60、OP-20、O-10按比例直接加入到水中，并混合均匀。

3、应用：将制备的浮选药剂应用于不同煤样、不同浮选药剂。

选择五沟矿入浮煤，灰分为43.01%，该厂使用的药剂为WTF-1复合药剂（淮北市鹏程公司提供），用量为0.250kg/t（干泥煤）；选择淮北选煤厂入浮煤，灰分为20.91%，使用的捕收剂为煤油，起泡剂为杂醇（淮北阳光化工有限公司提供），总药剂用量为0.63kg/t（干泥煤），药比为3∶1。浮选实验在1.5 L 的XFD单槽浮选机中进行，叶轮转速为1800 r/min，充气量0.25m³/ (m²·min)，矿浆浓度为100g/L，预搅拌时间为2 min，加捕收剂搅拌1 min，再加起泡剂搅拌10s后开始冲气刮泡，浮选时间为3 min。浮选结束后，将收集的精煤过滤、烘干、称重、分析，计算出矿物的精煤产率以及精煤灰分。复合药剂浮选实验方法为预搅拌2 min后加入复合药剂，搅拌2 min后开始冲气刮泡。其他操作同上。刮泡3min，收集精煤与尾矿，测定其灰分，结果见表2。

表2 浮选促进剂对不同浮选药剂的促进作用

由表2可知，加入促进剂后，精煤产率和可燃体回收率均有较大程度的提高，说明该促进剂对不同药剂的浮选均有促进作用，适用性强，与其他浮选药剂协同性好；加入浮选药剂量的0.5%（重量比）的该促进剂，在精煤灰分相近的情况下，可以降低30%的浮选药剂用量。

实施例3

1、浮选促进剂的组成为：双酰胺双酯基非离子型双子表面活性剂：70%，OP-30：15%，O-15：15%。

其中，双酰胺双酯基非离子型双子表面活性剂的通式中，m=2，n=2，R₁为碳原子数为3个的烷基，R₂为碳原子数为3个的烷基，R₃为碳原子数为3个的烷基；R₄为碳原子数为3个的烷基。

2、浮选药剂的制备：

第一步：在加热条件下将捕收剂或复合药剂加入到双酰胺双酯基非离子型双子表面活性剂中，并搅拌至双酰胺双酯基非离子型双子表面活性剂完全溶解，温度控制在55℃；

第二步：将OP-30、O-15按比例直接加入到水中，并混合均匀。

3、应用：

选择五沟煤矿入浮煤为煤样，灰分为43.01%，药剂为WTF-1复合药剂，不加促进剂的煤泥中浮选药剂用量为0.250kg/t(干煤泥)，添加促进剂的煤泥中浮选药剂用量降低30%，为0.175kg/t(干煤泥)。试验按照同一条件进行：煤泥预先搅拌均匀，加药剂后搅拌2min，开始充气，冲气10s后刮泡，前两个精煤产品的浮选时间为0.5min，第三、第四个产品各为1min，第五个产品为2min。试验结果如表3、4所示，并根据精煤产率与浮选时间作图1。

表3 不加促进剂的煤浮选速度试验结果（药剂量为0.250kg/t）

表4 加促进剂的煤浮选速度试验结果（药剂量为0.175kg/t）

从表中可以看出，刮泡60s后，未加促进剂的精煤产率为30.83%，加入浮选药剂量0.5%（重量比）的促进剂，且降低30%浮选药剂用量的精煤产率为37.30%，提高了21%。综合考虑精煤产率与灰分，未加促进剂的最佳浮选时间为3min，加入促进剂的最佳浮选时间在2-2.5min之间，说明促进剂可以提高浮选速度。

本发明提供了一种新型煤泥浮选促进剂，该浮选促进剂主要以新型表面活性剂-双酰胺双酯基非离子型双子表面活性剂为主要成分，不仅可显著改善浮选效果，降低浮选药剂用量，且对不同煤种、不同的浮选药剂适应性强，解决了现有技术中促进剂对不同浮选药剂协同性差的问题，且无需乳化，克服了现有技术需要预先乳化乃至改变原有浮选工艺，操作繁琐的缺点，从而达到降低药耗，提高浮选效率的目标。

Claims

1.一种煤泥浮选促进剂，其特征在于，由下述质量百分比的物质组成：

2.根据权利要求1所述的煤泥浮选促进剂，其特征在于：所述双酰胺双酯基非离子型双子表面活性剂的通式中m=1~2，n=1~2，R₁为碳原子数为0~5个的烷基，R₂为碳原子数为1~5个的烷基，R₃为碳原子数为1~5个的烷基；R₄为碳原子数为1~5个的烷基。

3.根据权利要求1所述的煤泥浮选促进剂，其特征在于：所述聚氧乙烯醚类表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类，选自下述至少一种：平平加O-3、平平加O-5、平平加O-8、平平加O-9、平平加O-10、平平加O-15、平平加O-20、平平加O-30。

4.根据权利要求1所述的煤泥浮选促进剂，其特征在于：所述聚氧乙烯醚类表面活性剂为辛烷基苯酚聚氧乙烯醚，选自下述至少一种：OP-4、OP-7、OP-9、OP-10、OP-15、OP-20、OP-30、OP-40、OP-50。

5.根据权利要求1所述的煤泥浮选促进剂，其特征在于：所述脂肪酸酯类表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，选自下述一种：吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80、吐温-85。

6.根据权利要求1所述的煤泥浮选促进剂，其特征在于：所述脂肪酸酯类表面活性剂为脱水山梨醇脂肪酸酯，选自下述一种：斯潘-20、斯潘-40、斯潘-60、斯潘-80、斯潘-85。

7.根据权利要求1所述的煤泥浮选促进剂制备浮选药剂的方法，其特征在于，步骤如下：

步骤三：促进剂中其余成分为亲水性表面活性剂时，按比例直接加入到水中，并混合均匀。

8.根据权利要求7所述的煤泥浮选促进剂制备浮选药剂的方法，其特征在于：所述促进剂与捕收剂或复合药剂的配比为0.5∶100。