CN108246512A - 一种等离子体强化低阶煤泥反浮选脱灰的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种等离子体强化低阶煤泥反浮选脱灰的方法，涉及煤泥浮选领域，包括等离子体预处理‑调浆加药‑反浮选过程，其特征在于低阶煤泥在进入调浆浮选之前，经过低温空气等离子体预处理，采用等离子体处理提高有机质表面亲水性，扩大无机矿物与有机质的可浮性差异，而后采用反浮选方法进行脱灰。采用本发明的方法，能使低阶煤泥反浮选较常规反浮选抑制剂用量明显减少，精煤产率提高10％以上。优点：本发明提供了一种等离子体强化低阶煤泥反浮选脱灰的方法，针对低阶煤煤泥表面进行纳米级深度的改性，不仅提高了亲水性，还有利于提高抑制剂的吸附能力，降低了药剂消耗，获得良好的指标；为提高低阶煤泥浮选提质效率提供了有效途径。

Description

一种等离子体强化低阶煤泥反浮选脱灰的方法
技术领域
本发明涉及浮选领域，具体涉及一种等离子体强化低阶煤泥反浮选脱灰的方法，特别是一种细粒低阶煤泥等离子体强化反浮选脱灰方法。
背景技术
低阶煤泥是动力煤分选过程中产生的微细粒煤炭资源，以产率10％粗略估算年产量在2亿吨左右。但目前主要以掺入混煤销售或堆存为主。同时发电、煤化工的原料块煤必须经过制粉后使用，直接使用提质低阶煤泥不仅能节省10％的生产成本还能简化工艺配置。开发低阶煤泥高效提质方法对于提高资源利用率降低发电、煤化工成本意义重大。
浮选是低阶煤泥提质的成熟、有效方法，主要有正浮选和反浮选。由于低阶煤泥表面亲水基团多，正浮选需要大量化学药剂。
低阶煤泥反浮选利用其天然可浮性差的特点具有泡沫量少、处理能力大等优点，应用前景良好。但非极性基团竞争吸附捕收剂导致反浮选选择性差。添加抑制剂可以提高极性基团含量，但存在选择性差、作用力弱的不足。
反浮选的抑制剂一般是含有杂极性基团的有机化合物，主要通过与低阶煤泥表面疏水基团的缔合作用吸附。通过吸附抑制剂间接增加了低阶煤泥表面极性基团数量，但一方面吸附作用力弱、不稳定，另一方面极性基团间的静电作用及抑制剂分子的空间位阻效应削弱了抑制能力，因此如何提高反浮选的抑制效果是亟待解决的问题。
低温等离子体是成熟有效的表面改性手段，可以使反应物表面分子激发、离解和电离，改变反应物表面的基团组成，同时仍可保持本体性能，可用于反浮选前降低低阶煤泥表面非极性基团，提高反浮选对于有机质的抑制能力。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述低阶煤反浮选过程中存在的药剂抑制能力差，提供一种能有效提高反浮选过程抑制能力，减少有机质在泡沫中的损失，提高反浮选选择性，提高反浮选工艺指标及降低生产成本的等离子体预处理低阶煤反浮选方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种等离子体强化低阶煤泥反浮选脱灰的方法，包括等离子体预处理-调浆加药-反浮选过程，即低阶煤泥进入常规反浮选脱灰作业前，经过低温空气等离子体对有机质表面进行改性处理，具体方法为：待处理物料给入低温等离子体反应腔，通入气体进行反应，反应后即得改性后的低阶煤泥矿浆，然后通过反浮选进行脱灰。
进一步的，等离子体处理物料为低阶煤泥浮选矿浆。
进一步的，等离子体产生方式为常温常压下介质阻挡放电。
进一步的，等离子体气体来源为空气。
进一步的，等离子体气体充气量为5-20l/(min·m2)。
进一步的，等离子体处理时间为1-5min。
进一步的，对低阶煤泥等离子处理后，再进行调浆加入浮选药剂，进行反浮选工艺得到浮选精煤。
进一步的，改性处理后的低阶煤泥表面的50-500nm含氧基团含量迅速增加，低阶煤亲水性提高。50-500nm主要是指等离子体改性的深度。
本发明用低温空气等离子体对入浮低阶煤泥进行表面改性，然后通过反浮选工艺实现无机矿物的高效脱除。低温空气等离子体处理的作用是，低温空气等离子体的活性组分主要是单线态氧分子O2(1Δg)、激发态氧原子O(1D)、O3p5P和O3p3P，这些自由基活性组分与低阶煤泥表面的非极性官能团发生一系列反应引起C-C、C＝C等化学键断裂生成羟基、羧基等极性基团为主的化合物，提高了低阶煤泥表面亲水能力，同时对于煤中杂质矿物的表面性质影响不大。极性基团的引入也强化了抑制剂如淀粉、糊精的与低阶煤泥的吸附作用，提高了反浮选的选择性。由于采用低温空气等离子体可以保证处理体系保持低温甚至室温，且仅改变表面性质(50-500nm)不影响本体性能。
有益效果：本发明提供的一种等离子体强化低阶煤泥反浮选脱灰的方法，与现有技术相比，具有以下优势：可以有效地降低低阶煤反浮选时的药剂消耗，提高浮选指标。通过将原煤在空气等离子体环境中改性，使得矸石和有机质的表面性质差异加大。采用本发明的方法，能使低阶煤泥反浮选较常规反浮选抑制剂用量降低10％以上，精煤产率提高10％以上。解决了现有反浮选作业选择性差的问题，达到了本发明的目的。
优点：本发明提供了一种等离子体强化低阶煤反浮选的方法，针对低阶煤煤泥表面进行纳米级深度的改性，不仅提高了亲水性，还有利于提高抑制剂的吸附能力，降低了药剂消耗；为提高低阶煤泥浮选提质效率提供有效途径。
附图说明
图1为等离子体强化低阶煤泥反浮选脱灰流程图；
图2为实施例的等离子体处理前后煤表面官能团变化示意图。
具体实施方式
本发明包括等离子体预处理-调浆加药-反浮选过程，其特征在于低阶煤泥在进入调浆浮选之前，经过低温空气等离子体预处理，采用等离子体处理提高有机质表面亲水性，扩大无机矿物与有机质的可浮性差异，而后采用反浮选方法进行脱灰。采用本发明的方法，能使低阶煤泥反浮选较常规反浮选抑制剂用量明显减少，精煤产率提高10％以上。优点：本发明提供了一种等离子体强化低阶煤泥反浮选脱灰的方法，针对低阶煤煤泥表面进行纳米级深度的改性，不仅提高了亲水性，还有利于提高抑制剂的吸附能力，降低了药剂消耗，获得良好的指标；为提高低阶煤泥浮选提质效率提供了有效途径。
下面结合附图和实施例对本发明作更进一步的说明。
本发明利用等离子体工艺提高有机质表面与矸石的表面亲水/疏水性质的差异，采用反浮选方法进行低阶煤的脱灰，实现等离子体强化低阶煤泥反浮选脱灰的方法。以等离子体强化—反浮选选为核心，实现对低阶煤反浮选脱灰效果的提升。
实施例：以神东低阶煤为试验煤样，入浮原煤灰分为20.56％，-0.074mm含量为75％，杂质矿物主要为石英，高岭石等。
首先进行了直接反浮选脱灰试验，浮选条件为：浮选浓度50g/l，捕收剂为改性醚胺F210，用量2500g/t、矿浆酸碱度保持在pH≈7.0、浮选机转速为1800rpm、充气量为600ml/min、抑制剂为糊精，试验过程中固定其他条件、改变糊精用量，经过一次浮选收集泡沫和槽底产品，泡沫成为尾煤，槽底产品为精煤，结果见表1。
表1低阶煤直接反浮选结果
由表1可知，随着抑制剂用量的增加，精煤的产率提高，从27.20％到33.68％，提高了6个百分点，而精煤灰分从10.20％升高到了11.61％，升高了近2个百分点，说明要想获得较好的浮选指标，需要加入抑制剂用量在3kg/t左右，用量较大。
然后采用本发明的方法进行低阶煤泥反浮选脱灰，流程图见图1，具体的工艺如下：
取一定量的原煤同自来水配置成浓度为50g/l的浮选矿浆，然后给入CTP-2000K介质阻挡放电等离子体在常温常压条件下处理；处理条件为：空气流量为10L/(min.m2)、输出功率为100W、工作电流2-3A、处理时间为1-5min；改性前后低阶煤表面性质对比见附图2，由图可知：改性后低阶煤表面C-C含量明显减少，C-O、C＝O和COO含量显著增加，总体表现为亲水官能团增加，亲水性提高。
将等离子体处理后的矿浆给入挂槽浮选机，浮选条件为：捕收剂为改性醚胺F210，用量在2500g/t、抑制剂糊精用量为2000g/t、矿浆酸碱度保持在pH≈7.0、浮选机转速为1800rpm、充气量为600ml/min、加入抑制剂后搅拌2min、然后加入捕收剂后搅拌2min、经过一次浮选收集泡沫和槽底产品，泡沫成为尾矿，槽底产品为精煤，结果见表2。
表2等离子体预处理低阶煤反浮选结果
由表2可知等离子体预处理1-5分钟后进行反浮选脱灰，精煤产率从28.56％增加到了36.85％以上，提高了10个百分点以上，精煤灰分从10.78％降到了10.50％，尾煤灰分由32.35％增加到40％以上，抑制剂用量仅为2000g/t。经过等离子体处理后，有机质抑制效果显著提升，浮选指标明显改善，说明采用等离子体可以强化低阶煤泥反浮选脱灰效果，降低药耗。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种等离子体强化低阶煤泥反浮选脱灰的方法，其特征在于：包括等离子体预处理-调浆加药-反浮选过程，即低阶煤泥进入常规反浮选脱灰作业前，经过低温空气等离子体对有机质表面进行改性处理，具体方法为：待处理物料给入低温等离子体反应腔，通入气体进行反应，反应后即得改性后的低阶煤泥矿浆，然后通过反浮选进行脱灰。
2.根据权利要求1所述的一种等离子体强化低阶煤泥反浮选脱灰的方法，其特征在于：等离子体处理物料为低阶煤泥浮选矿浆。
3.根据权利要求1所述的一种等离子体强化低阶煤泥反浮选脱灰的方法，其特征在于：等离子体产生方式为常温常压下介质阻挡放电。
4.根据权利要求1所述的一种等离子体强化低阶煤泥反浮选脱灰的方法，其特征在于：等离子体气体来源为空气。
5.根据权利要求1所述的一种等离子体强化低阶煤泥反浮选脱灰的方法，其特征在于：等离子体气体充气量为5-20l/(min·m2)。
6.根据权利要求1所述的一种等离子体强化低阶煤泥反浮选脱灰的方法，其特征在于：等离子体处理时间为1-5min。
7.根据权利要求1所述的一种等离子体强化低阶煤泥反浮选脱灰的方法，其特征在于：对低阶煤泥等离子处理后，再进行调浆加入浮选药剂，进行反浮选工艺得到浮选精煤。
8.根据权利要求1所述的一种等离子体强化低阶煤泥反浮选脱灰的方法，其特征在于：改性处理后的低阶煤泥表面的50-500nm含氧基团含量迅速增加，低阶煤亲水性提高。
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