CN103977909A - 高泥化度煤炭洗选药剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高泥化度煤炭洗选药剂，其特征在于：包括：捕收剂：N9883；起泡剂：杂醇；絮凝剂：聚丙烯酰胺、聚合氯化铝；加入量为N9883：390-440g/t，杂醇：400-430g/t；聚合氯化铝控制浓度0.5-1.2%；聚丙烯酰胺配制浓度为0.1%-0.15%，按体积比用量应控制在0.1%-1%；与现有技术相比，该高泥化度煤炭洗选药剂使煤泥水及时澄清，实现清水洗煤，同时煤泥得到回收，洗煤水循环利用。

Description

高泥化度煤炭洗选药剂

技术领域

本发明涉及一种高泥化度煤炭洗选药剂。 

背景技术

选煤厂尾煤泥水的组成特点是粒度很细。根据斯托克斯公式，颗粒的沉降速度和其直径的平方成正比，如直径10μm的颗粒，其沉降速度约是1μm颗粒的100倍。而粒度越小，其重力作用也越小，布朗运动加剧，促使颗粒保持悬浮状态。在选煤厂的实际生产中，为了保证清水洗煤，实现洗水闭路循环，对尾煤泥水的处理必须寻找强化细粒物料沉降的方法。 

目前，国内大部分选煤厂采用的强化细粒沉降的药剂主要为絮凝剂。絮凝剂一般都是高分子化合物。高分子化合物都有很长的分子链，而且链上有很多活性基团，这些活性基团能和颗粒表面进行吸附，若一个这样的分子链能同时吸附两个或两个以上颗粒，那么就把微粒像架桥一样连接起来，形成絮团。这种作用又称架桥作用。用高分子化合物进行架桥作用时，无论悬浮液中颗粒表面荷电状况如何，只要添加的絮凝剂分子具有可在颗粒表面吸附的官能团，或吸附活性，便可实现絮凝。絮凝剂在颗粒表面的吸附，主要有静电键合、氢键键合和共价键键合三种类型。三种键合可以同时起作用，也可仅一种或者两种起作用，具体视颗粒与聚合物体系的特性和水溶液的性质而定。絮凝作用由于没有改变颗粒表面的电性质，即颗粒之间的斥力仍然存在，所以产生的絮团大而蓬松。 

对于细粒含量不是很大的煤泥水，絮凝剂的作用是十分明显的，但是由于絮凝剂是不改变颗粒表面的电性质，颗粒之间斥力存在，产生的絮团蓬松，其间含有大量的水，澄清水中还含有细小的粒子。特别是当入洗原煤中含有大量的细泥，且极易泥化的时候，絮凝剂的效果非常有限。 

选煤厂问题最多，最难处理的生产环节就是关于洗煤水如何处理的问题。洗煤水处理不好，严重的话会直接导致选煤厂生产系统的崩溃。洗煤水若浓度过高，则不能实现清水洗煤，必然会导致煤泥水不能实现闭路循环、选煤厂无法达到额定生产能力、脱介用的喷水效果不好、介质消耗过大、精煤严重挂灰影响灰分、煤泥水外排污染环境、煤泥流失等一系列严重问题。 

发明内容

本发明提出了一种高泥化度煤炭洗选药剂；该高泥化度煤炭洗选药剂使煤泥水及时澄清，实现清水洗煤，同时煤泥得到回收，洗煤水循环利用。 

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是： 

一种高泥化度煤炭洗选药剂，包括：

捕收剂：N9883；

起泡剂：杂醇；

絮凝剂：聚丙烯酰胺、聚合氯化铝；

加入量为每吨干煤泥中N9883：390-440g/t，杂醇：400-430g/t；

聚丙烯酰胺、聚合氯化铝按体积比用量应控制在0.1%-1%。

进一步的，N9883加入量为：420g/t，杂醇加入量为：420g/t。 

进一步的，聚合氯化铝和聚丙烯酰胺在配合使用时，要先加聚合氯化铝后加聚丙烯酰胺，两者间距20m以上；   

聚合氯化铝在搅拌桶内配制，控制浓度0.5-1.2%；

在溶解聚丙烯酰胺时，要求搅拌时叶轮的转速小于400r/min，搅拌时间为1-1.5h，水温控制在10℃-35℃之间，有利于将聚丙烯酰胺的水解度控制在为25-35%，配制浓度为0.1%-0.15%，按体积比用量应控制在0.1%-1%。（两个应该是一个事吧，控制用量后才能有配置的浓度吧。

前边的是配制的药剂的浓度，后边的是在此浓度下的与所处理煤泥水的体积用量比。 

本发明的有益效果表现在： 

捕收剂是最重要的一类浮选药剂，它具有两种最基本的性能：(1)能选择性地吸附在矿物表面上；(2)能提高矿物表面的疏水程度，使之易于在气泡上粘附，从而提高矿物可浮性。

捕收剂作用的基本方式是药剂的分子或离子在矿物一水界面的吸附。主要有分子吸附、离子吸附、半胶束吸附和捕收剂的反应产物在矿物表面的吸附等。 

(1)分子吸附。被分散或被溶解于矿浆溶液中的捕收剂分子在矿物表面上的吸附。 

(2)离子吸附。 

(3)半胶束吸附。 

(4)捕收剂的反应产物在矿物表面的吸附。捕收剂在矿浆中与其他离子或矿物表面作用过程中可能发生一系列反应，反应中的一些产物在矿物表面上的吸附。 

起泡剂系指能降低水的表面张力形成泡沫，使充气浮选矿浆中的空气泡能附着于选择性上浮的矿物颗粒上的一类表面活性剂。 

在浮选过程中，加入起泡剂，能够防止气泡的兼并；也能够适当地延长气泡在矿浆表面的存在时间。 

一般起泡剂具有如下几种共同性质：（1）起泡剂的分子构造常是异极性有机物质，一端是极性基,另一端为非极性基；极性基亲水，非极性基亲气,这样就可以使起泡剂分子在空气与水的界面上产生定向排列。（2）起泡剂是表面活性物质，能够降低水的表面张力。此处所谓表面活性系指在溶液中由于增加单位起泡剂浓度而引起的表面张力的降低数值。就一般说，同一系列的有机表面活性剂，其表面活性按“三分之一律”（也叫做“特鲁贝规律”）递增，其溶解度按同样规律递减。以醇类为例，由乙醇起，任何一个醇的表面活性强度都是它的最邻近的低级醇的三倍，也是它的最邻近的高级醇的三分之一。而溶解度则按同样规律渐减。（3）一般的起泡剂要求有中等的溶解度,0.2~5克/升。如上所述，在同系物中表面活性随分子量增大而增强，但同时溶解度则随分子量增大而减小。浮选实践证明：由于这两种因素作用的结果，常见的起泡剂，其分子中的碳原子数一般为5至11个较为适合。 

絮凝剂的凝聚作用原理： 

选煤厂的极细颗粒煤泥水可以近似的看成胶体，我们可以引用D.L.V.O理论来分析凝聚的原理。D.L.V.O理论认为胶体微粒之间具有范德华引力和静电斥力。即颗粒的凝聚和分散特性，是受颗粒之间的双电层静电能及分子作用能的支配，其总作用能为二者的代数和。

颗粒之间的分子作用能指分子间的范德华引力。两个单分子的范德华引力与其间距的六次方成反比。间距增大时，分子之间的引力显著减小。当颗粒的直径很小时，微粒间的引力是多个分子综合作用的结果，他们与间距的关系不同于单分子，该力与间距的三次方、二次方及一次方成反比。间距越小，方次也越低。因此，多分子范德华引力的作用较单分子更大。 

颗粒间的静电能主要是由于颗粒接近到一定距离时，带有同号电荷的微粒产生斥力引起的。由于固体颗粒表面常带有剩余电荷，在固液界面上存在一定的电位差，因而在颗粒周围形成了双电层结构，在自然PH值下，多数颗粒带负电。由于带有电性，在固体外围吸附了一定数量的反号离子，使整个颗粒处于电中性状态。当两个颗粒相互靠近时，其间产生斥力。特别是当两个颗粒双电层重叠时，产生的斥力更大。 

通过以上分析，范德华力是引力，对颗粒的凝聚有利。静电力是斥力对颗粒的凝聚不利。在正常状态下，两者处于平衡。若减小颗粒间的斥力，就会破坏这一平衡，使凝聚发生。向悬浮液中加入电解质，可实现这一意图。煤泥颗粒一般带有负电荷，加入的电解质在悬浮液中很快的电离出带正电的离子，这些带正电的离子中和了颗粒表面的电荷，使其双电层被压缩，降低了它的电动点位，减小了斥力，使凝聚发生。 

由于凝聚改变了颗粒表面的电性质，所以产生的凝聚体小而密实。凝聚体有时易碎，但碎后又可重新凝聚，即凝聚过程属可逆过程。 

2、碱式氯化铝的作用机理如下： 

铝盐的水解方程式为：Al（OH₂）₆ ³⁺+H₂O→[Al（OH₂）₆]²⁺+H₃O⁺

水解产物通过OH-架桥，形成多核络合物，这种无机大分子化合物和悬浮液的PH值关系十分密切。

当PH<4时，以[Al（OH）_n]³⁺离子形式存在，n=6-10。 

当4≤PH＜6时，以[Al₆（OH）₁₅]³⁺、[Al₇（OH）₁₇]⁴⁺、[Al₈（OH）₂₀]⁴⁺、[Al₁₃（OH）₃₄]⁵⁺等离子形式存在。 

当6≤PH＜8时，会发生Al（OH）₃沉淀。 

当PH≥8时，以[Al（OH）₄]^-、[Al₈（OH）₂₆]^2-等离子形式存在。 

即在不同PH值矿浆中，聚合铝呈不同电性的高价离子，他们不仅压缩颗粒双电层，而且吸附于颗粒表面。所以，使用聚合铝作为凝聚剂时矿浆的PH值是很重要的。另外，这些水合氧化物都是络合大分子，有很强的吸附能力，其本省也能同时吸附两个或两个以上的颗粒，使其成团发生沉降。实践表明它不仅能够使微细颗粒凝聚成团，而且对除去悬浮液中的COD、BOD色度也有很好的效果。 

为了处理高泥化度煤炭的尾煤泥水，需要先改变颗粒表面的电性质，然后再使用絮凝剂对颗粒进行架桥沉降。因此，我们采用在尾煤泥水中先加入聚合氯化铝，然后再加入聚丙烯酰胺的工艺。 

其作用原理是：聚合氯化铝先把细小的颗粒凝聚成较大一点的颗粒，这些颗粒的电性较小，容易参与絮凝剂的架桥作用，且颗粒间与颗粒间的斥力也小了，产生的絮团比较压实。由于细小的颗粒都被凝聚成团，产生的澄清水质量也高。 

聚合氯化铝和聚丙烯酰胺在配合使用时，一定要先加聚合氯化铝后加聚丙烯酰胺，两者间距20m以上，这样可以提高药剂作用效果。聚合氯化铝可直接加入搅拌桶内配制，控制一定的浓度（企业机密），其使用量根据煤泥中细粒的含量及时调整。 

在溶解聚丙烯酰胺时，要求搅拌时叶轮的转速小于400r/min，搅拌时间为1-1.5h，若转速过快，时间过长，容易使分子链断裂，影响絮凝剂的使用效果。水温控制在10℃-35℃之间，有利于将聚丙烯酰胺的水解度控制在最佳的范围内（最佳水解度为30%）。配制浓度为0.1%-0.15%，用量应控制在0.1%-1%（按体积比）。若聚丙烯酰胺加入量过大，不仅增加成本，而且絮凝效果还不好。因为过量的加入聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺会将颗粒包裹住，不利于与其他颗粒作用，絮凝作用减弱。为了提高聚丙烯酰胺的作用效果，王楼煤矿采用多点加药的方式，使聚丙烯酰胺在煤泥水中充分分散，提高药效。 

具体实施方式

下述未述及的相关技术内容均可采用或借鉴现有技术。 

一种高泥化度煤炭洗选药剂， 

包括：

捕收剂：N9883；

其中N9883是指纳尔科公司的一种新型的浮选药剂。

起泡剂：杂醇（又称杂醇油） 

絮凝剂：聚丙烯酰胺、聚合氯化铝；

加入量为每吨干煤泥N9883：390-440g/t，杂醇：400-430g/t。

聚合氯化铝和聚丙烯酰胺在配合使用时，要先加聚合氯化铝后加聚丙烯酰胺，两者间距20m以上；   

聚合氯化铝在搅拌桶内配制，控制浓度0.5-1.2%；

在溶解聚丙烯酰胺时，要求搅拌时叶轮的转速小于400r/min，搅拌时间为1-1.5h，水温控制在10℃-35℃之间，有利于将聚丙烯酰胺的水解度控制在为25-35%，配制浓度为0.1%-0.15%，按体积比用量应控制在0.1%-1%。

  

洗煤厂联合使用聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，在洗煤水的处理问题取得了良好的效果。新药方使用后，洗煤厂循环水浓度一直保持在30g/l以下，尾煤泥全部在室内由压滤机回收，全厂洗煤水闭路循环达到一级标准。

下表1是加入新药剂之前的煤泥筛分结果，通过表1中数据，可以看出煤泥中高灰细泥含量达到49.82%，灰分为48.98%。 

表1新药剂使用前煤泥筛分结果 

表2-6是加入新药剂处理后的煤泥筛分结果，其中高灰细泥含量明显减少。

表2 新药剂实施例1使用后煤泥筛分结果 

表3 新药剂实施例2使用后煤泥筛分结果

表4 新药剂实施例3使用后煤泥筛分结果

表5 新药剂实施例4使用后煤泥筛分结果

表6 新药剂实施例5使用后煤泥筛分结果

通过表1和表2-6数据对比，发现加入药剂后，煤泥的粒度特性发生较大的改变。其中最主要的是粒度小于0.045mm的细泥含量减少了大约22.90%。这充分说明，加入药剂后，煤泥能够由细微颗粒聚合成稍大一点的颗粒，从而利于沉降。

加入新药剂后，王楼选煤厂对于高泥化度原煤处理能力由原来的150t/h提高到了210t/h，每年多入洗原煤10万吨。 

新药剂使用后，煤泥全部厂内机械回收，不再因为煤泥水外排造成煤泥损失。按选煤厂每年外排5000m3煤泥水，煤泥水浓度为500g/l计算，每年可多回收的煤泥数量为2500吨。 

以上所述仅是本申请的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 

Claims (2)

1.一种高泥化度煤炭洗选药剂，其特征在于：

包括：

捕收剂：N9883；

起泡剂：杂醇；

絮凝剂：聚丙烯酰胺、聚合氯化铝；

加入量为每吨干煤泥中N9883：390-440g/t，杂醇：400-430g/t；

聚丙烯酰胺、聚合氯化铝按体积比用量应控制在0.1%-1%。

2.根据权利要求1所述的高泥化度煤炭洗选药剂，其特征在于： N9883加入量为：420g/t，杂醇加入量为：420g/t.

根据权利要求1所述的高泥化度煤炭洗选药剂，其特征在于：聚合氯化铝和聚丙烯酰胺在配合使用时，要先加聚合氯化铝后加聚丙烯酰胺，两者间距20m以上；   

聚合氯化铝在搅拌桶内配制，控制浓度0.5-1.2%；

在溶解聚丙烯酰胺时，要求搅拌时叶轮的转速小于400r/min，搅拌时间为1-1.5h，水温控制在10℃-35℃之间，有利于将聚丙烯酰胺的水解度控制在为25-35%，配制浓度为0.1%-0.15%，按体积比用量应控制在0.1%-1%。