CN109201345A - 复配酯醛醚的低阶煤煤泥浮选捕收剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种复配酯醛醚的低阶煤煤泥浮选捕收剂及其制备方法和应用，该捕收剂具有组成简单，可作为低阶煤煤泥浮选捕收剂完成常规浮选的经济高效分选，具有药剂耗量小、浮选成本低、分选效率高等特点。本发明提供的复配酯醛醚的低阶煤煤泥浮选捕收剂，包括如下质量百分比的各组分：C₁₀‑C₁₆烃类油60‑85％；C₁₀‑C₁₈酯5‑15％；C₅‑C₉醛5‑15％；C₄‑C₁₀醚5‑15％。

Description

复配酯醛醚的低阶煤煤泥浮选捕收剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及煤泥浮选技术领域，具体涉及一种低阶煤煤泥浮选捕收剂及其制备方法和应用。

背景技术

低阶煤为变质程度较低的煤种，主要包括褐煤、长焰煤、弱黏煤、不粘煤等，占我国煤炭储量50％以上。其中-0.5mm细粒煤称为低阶煤煤泥，具有疏水性差、粒度细、比表面积大等突出特点。浮选作为分选细粒矿物的最广泛的方法，可有效实现细粒煤泥的降灰提质，提高其利用价值。但常规捕收剂(如柴油、煤油等)用于低阶煤煤泥浮选存在药耗高、浮选成本高等问题，致使低阶煤泥难以实现经济、高效分选。因此大量未经过分选提质的低阶煤煤泥选择掺入末精煤进行分选，导致了动力煤产品质量下降，燃烧污染严重；而对于部分中高灰低阶煤泥(灰分>40％)，由于利用价值极低而被丢弃至矸石，存在着自燃和扬尘危害。低阶煤煤泥由于缺乏经济、有效的降灰提质手段，导致煤泥出路不畅，成为制约我国煤炭清洁高效利用的关键问题。

低阶煤煤泥由于表面含氧官能团多，使其表面形成的水化膜较厚，常规捕收剂难以在表面铺展显著改善其表面疏水性，往往需要加大捕收剂用量以提高其回收率。浮选分离中，以柴油为捕收剂时，其吨煤泥耗量在8kg/t以上，有的甚至高达50kg/t，昂贵的药剂成本使得低阶煤浮选毫无经济性可言。本发明人曾提出了一种煤炭深度净化系统及方法(专利号：ZL201110195118.0)，将非常规浮选技术——油泡浮选用于低阶煤煤泥分选，成功地做到了低药耗量分选低阶煤煤泥。该方法因存在药剂加热环节，存在一定安全隐患，使其难以推广应用。因此针对低阶煤煤泥浮选常规药剂药耗高、成本高，非常规浮选方法操作性差的现状，依据低阶煤煤泥特性研制出适用于常规浮选的特殊高效药剂，不仅有利于实现我国动力煤煤泥浮选提质及煤炭资源高效清洁利用，同时对减少燃煤污染、提高煤企经济效能意义重大。

申请号为201710067078的专利公开了一种低阶煤煤泥浮选捕收剂及其应用，其捕收剂包括烃类油和促进剂，烃类油为C₁₀-C₁₆烃类油60-75％；所述促进剂为C₆-C₈酸8-15％，C₁₀-C₁₈酯4-8％，C₅-C₇酮6-12％和C₅-C₉醛7-13％。该捕收剂用于低阶煤煤泥浮选，药剂耗量小，浮选成本低，分选效率高。但是其依然存在组分多、成分复杂等不足，致使选矿作业废水成分复杂、有毒有害成分增多，不仅造成产业成本提高，还易危害生态环境。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种复配酯醛醚的低阶煤煤泥浮选捕收剂，该捕收剂具有组成简单，可作为低阶煤煤泥浮选捕收剂完成常规浮选的经济高效分选，具有药剂耗量小、浮选成本低、分选效率高等特点。

本发明为达到其目的，采用的技术方案如下：

本发明第一方面提供复配酯醛醚的低阶煤煤泥浮选捕收剂，包括如下质量百分比的各组分：

C₁₀-C₁₆烃类油60-85％；

C₁₀-C₁₈酯5-15％；

C₅-C₉醛5-15％；

C₄-C₁₀醚5-15％。

本发明的捕收剂，仅需添加C₁₀-C₁₆烃类油、C₁₀-C₁₈酯、C₅-C₉醛和C₄-C₁₀醚，组分简单，而且能适用于常规浮选方法的低阶煤煤泥浮选，不仅避免了浮选过程中因捕收剂组分复杂而造成的废水成分复杂以及有毒有害成分多等弊端，利于减少对生态环境的危害，并降低成本。同时本发明采用这种成分简单的捕收剂，在较少药剂耗量情况下就能达到优异的浮选效果。

优选的一些实施方式中，本发明的低阶煤煤泥浮选捕收剂包括如下质量百分比的各组分：C₁₀-C₁₆烃类油70-80％，例如70％、73％、75％、78％、80％等；C₁₀-C₁₈酯7-12％，例如7％、10％、12％；C₅-C₉醛5-8％，例如5％、6％、8％等；C₄-C₁₀醚8-10％，例如8％、9％、10％等。采用优选配比的捕收剂，在用于浮选低阶煤煤泥时，在较低药剂用量下，所得浮选精矿的产率高，达到60％以上，甚至达到70-80％，精矿的可燃体回收率高，可达83％以上，甚至达到85-95％。

优选的一些实施方式中，本发明的低阶煤煤泥浮选捕收剂包括如下质量百分比的各组分：所述烃类油占70％，所述酯占12％，所述醛占8％，所述醚占10％；

优选的一些实施方式中，本发明的低阶煤煤泥浮选捕收剂包括如下质量百分比的各组分：所述烃类油占72％，所述酯占11％，所述醛占8％，所述醚占9％；

优选的一些实施方式中，本发明的低阶煤煤泥浮选捕收剂包括如下质量百分比的各组分：所述烃类油占75％，所述酯占10％，所述醛占7％，所述醚占8％。

C₁₀-C₁₆烃类油例如可以是C₁₀、C₁₁、C₁₂、C₁₃、C₁₄、C₁₅、C₁₆烃类油等，优选的，所述烃类油选自柴油或煤油中的至少一种。

C₅-C₉醛例如可以是C₅、C₆、C₇、C₈、C₉醛等，优选的，所述醛包括正戊醛或其同系物中的至少一种；优选的，所述醛包括正戊醛或正辛醛中的至少一种。

C₁₀-C₁₈酯例如可以是C₁₀、C₁₂、C₁₄、C₁₆、C₁₈酯等，优选所述酯包括苯甲酸丁酯或其同系物中的至少一种。

C₄-C₁₀醚例如可以是C₄、C₅、C₆、C₇、C₈、C₉、C₁₀醚等，优选的，所述醚包括正戊醚或其同系物中的至少一种，更优选所述醚包括正戊醚、正辛醚或正丁醚中的至少一种，更优选正戊醚或正丁醚中的至少一种，采用优选的醚，可以改善浮选效果，提高浮选精矿产率和精矿的可燃体回收率。

更为优选的，本发明的捕收剂中，所述烃类油选自柴油或煤油中的至少一种；所述醛选自正戊醛或正辛醛中的至少一种；所述酯选自苯甲酸丁酯或其同系物中的至少一种；所述醚选自正戊醚或正丁醚中的至少一种。采用这些组分进行组合制得的捕收剂，可改善浮选效果，降低药耗量，提高浮选精矿产率和精矿的可燃体回收率。更优选这些组分按照C₁₀-C₁₆烃类油70-80％，C₁₀-C₁₈酯7-12％，C₅-C₉醛5-8％，C₄-C₁₀醚8-10％，的比例配比，可在较低药耗量下获得更优异的浮选效果。捕收剂的吨煤泥耗量可以为0.5-2.8kg/t。

本发明第二方面提供上述低阶煤煤泥浮选捕收剂的制备方法，包括如下步骤：将所述烃类油和酯、醛和醚混合后，得到所述捕收剂；优选的，在烃类油中加入酯、醛和醚，搅拌15min以上，优选搅拌15-25min，得到所述捕收剂。

本发明第三方面提供上文所述的低阶煤煤泥浮选捕收剂在煤粉浮选中的应用，本发明的浮选捕收剂用于低阶煤煤泥浮选，药剂耗量小、浮选成本低，分选效率高，经济效益显著，浮选精矿的产率达到60％以上，更可达到70-80％，精矿的可燃体回收率可达83％以上，更可达到85-95％。具体的，浮选主要包括如下步骤：

将煤泥配制成浮选矿浆，向其中加入所述捕收剂和起泡剂，搅拌后给入浮选设备中进行分选，得到浮选精矿和浮选尾矿；

优选的，所述矿浆浓度为60-100g/L，例如60g/L、80g/L、100g/L等。

优选的，所述捕收剂用量为吨煤泥耗量0.5-2.8kg/t，例如为0.5kg/t，1.5kg/t，1.9kg/t，2.0kg/t，2.5kg/t，2.8kg/t等，更优选2.0-2.8kg/t，具有更佳的浮选效果，提高精煤可燃提回收率和精煤产率。起泡剂的吨煤泥耗量为0.1-0.5kg/t，例如为0.1kg/t，0.2kg/t，0.4kg/t，0.5kg/t等。优选的，所述起泡剂选自仲辛醇或杂醇中的至少一种。

本发明所述低阶煤指的是：变质程度较低的煤种，主要包括褐煤、长焰煤、弱黏煤、不粘煤等。

本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

本发明在常规药剂(非极性烃类油)中添加少量C₄-C₁₀醚类有机物作促进剂，与C₁₀-C₁₈酯、C₅-C₉醛一同组合作为促进剂，不仅可与低阶煤煤泥表面的含氧官能团作用，有效覆盖煤泥表面极性基团，显著提高煤泥表面疏水性；同时极性含氧基团可吸附至气液界面，有助于烃类油吸附在气泡表面，形成稳定、疏水性更强的“油泡”。在煤粒与气泡表面的双重改性作用下，强化了低阶煤煤泥浮选矿化过程，增强了疏水性煤粒与气泡粘附概率，从而显著提高浮选效率，降低药耗。经过采用包含醚类促进剂与烃类油配比，实现了低阶煤煤泥特有表面含氧官能团与孔隙的表面改性，并得到了实际浮选试验研究验证。

本发明的优点是：本发明浮选捕收剂通过传统简单浮选的浮选方法，在煤泥矿浆中经过加入本发明的捕收剂，短时间搅拌后在分选设备中完成经济高效分选；相较于现有低阶煤煤泥浮选捕收剂，不仅简化了浮选过程，同时降低了生产成本。本发明的捕收剂还包括以下特点：

(1)药耗低、分选效率高。采用本发明的药剂作为低阶煤煤泥浮选捕收剂，其吨煤泥浮选药剂耗量在0.5-2.8kg/t间，浮选可燃体回收率可达83％以上，优于现有低阶煤煤泥浮选复配捕收剂耗量，进一步降低了浮选的药剂成本。

(2)药剂来源广泛、易得。本药剂主要成分为烃类油，常见于煤化工副产品，价格低廉且来源广泛，而添加的促进剂为常见化工产品，交易市场成熟、快捷易得。

本发明的捕收剂还可以解决现有技术中低阶煤煤泥浮选捕收剂所用促进剂成分复杂，选矿废水处理成本高等技术问题。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容并不仅仅局限于以下实施例。

下述实施例中，所用材料和设备的信息如下表1所示：

表1材料或设备信息表

实施例1

煤泥性质：该煤样来源于神华准能黑岱沟选煤厂高铝长焰煤，煤泥内灰高，入料煤泥灰分37％。煤样粒度较细，-0.074mm粒级煤泥占煤样60％。

操作条件：采用1.5L XFD型挂槽浮选机，主轴转速是2000rpm。称取120g干煤泥倒入盛有自来水的浮选槽中配制成浮选矿浆(矿浆浓度80g/L)，加入捕收剂搅拌3min，加入起泡剂仲辛醇搅拌30s后，通入气体(充气量0.25m³/h)后进行刮泡3min，刮出的泡沫和槽底的残留物即为浮选精煤和浮选尾煤，分别过滤、烘干和称重，计算得到产品可燃体回收率。本发明药剂与普通捕收剂柴油的浮选对比结果如表2所示。

实施例1-1

实施例1-1中，按质量分数计，浮选捕收剂配比为柴油78％，苯甲酸丁酯7％，正戊醛5％，正戊醚10％。制备过程如下：将柴油、苯甲酸丁酯，正戊醛和正戊醚按比例混合后，以1000rpm的速度搅拌15min，得到所述浮选捕收剂。

实施例1-2

实施例1-2与实施例1-1类似，区别仅在于，捕收剂配比为：柴油60％，苯甲酸丁酯15％，正戊醛10％，正戊醚15％。

实施例1-3

实施例1-3与实施例1-1类似，区别仅在于，捕收剂配比为：柴油80％，苯甲酸丁酯7％，正辛醛5％，正丁醚8％。

实施例1-4

实施例1-4与实施例1-1类似，区别仅在于，捕收剂配比为：柴油70％，苯甲酸丁酯12％，正戊醛8％，正丁醚10％。

实施例1-5

实施例1-5与实施例1-1类似，区别仅在于，捕收剂配比为：柴油70％，苯甲酸丁酯12％，正戊醛8％，正辛醚10％。

实施例1-6

实施例1-6与实施例1-1类似，区别仅在于，捕收剂配比为：柴油70％，苯甲酸丁酯12％，正戊醛8％，正乙醚10％。

实施例1-7

实施例1-7与实施例1-1类似，区别仅在于，捕收剂配比为：柴油70％，苯甲酸丁酯12％，正戊醛8％，水10％。

其中，灰分检测所用仪器为灰分挥发分测定仪，厂家徐州威科科技有限公司，型号CTM300。

入料煤泥灰分指的是浮选原煤入料干基灰分。

精煤的可燃回收率按照《煤炭可浮选评定方法》(MT259-91)的规定，计算公式如下：

式中：E_c是浮选精煤可燃体回收率，％；r_c是浮选精煤产率，％；A_d,c是浮选精煤干基灰分，％；A_d,f是浮选入料干基灰分，％。

表2实施例1捕收剂与普通柴油浮选指标对比(高铝长焰煤)

由表2可知，本实施例1-1捕收剂耗量在2.0kg/t时，其精煤可燃体回收率达83.95％，精煤灰分为13.58％，浮选指标明显优于柴油耗量为9kg/t时的指标，可燃体回收率77.06％，精煤灰分15.37％。本实施例1-1捕收剂耗量在2.0kg/t时与本实施例1-3和1-4捕收剂耗量在2.0kg/t时浮选效果相当。本实施例1-1捕收剂耗量在2.8kg/t时，其精煤可燃体回收率达92.05％，精煤灰分为15.00％，浮选效果进一步提升。对比本实施例1-4与实施例1-5、1-6和1-7发现，本发明捕收剂配方采用C₄-C₁₀醚可有效改善低阶煤煤泥浮选。

实施例2：

煤泥性质：该煤样来源于神木弱黏煤，入料煤泥灰分30％。-0.074mm粒级煤泥占煤样65％。

操作条件：采用1.5L XFD型挂槽浮选机，主轴转速是2000rpm。称取120g干煤泥倒入盛有自来水的浮选槽中配制成浮选矿浆(矿浆浓度80g/L)，加入捕收剂搅拌3min，加入起泡剂仲辛醇搅拌30s后，通入气体(充气量0.25m³/h)后进行刮泡3min，刮出的泡沫和槽底的残留物即为浮选精煤和浮选尾煤，分别过滤、烘干和称重，计算得到产品可燃体回收率。本发明药剂与普通捕收剂柴油的浮选对比结果如表3所示。

其中，实施例2中，按质量分数计，浮选捕收剂配比为柴油75％，苯甲酸丁酯10％，正辛醛7％，正丁醚8％。制备过程如下：将柴油、苯甲酸丁酯，正辛醛和正丁醚按比例混合后，以1000rpm的速度搅拌25min，得到所述浮选捕收剂。

表3实施例2捕收剂与普通捕收剂柴油浮选指标对比(神木弱黏煤)

由表3可知，实施例2捕收剂耗量在2.0kg/t时，其精煤可燃体回收率达90.71％，精煤灰分为11.09％，浮选指标明显优于柴油耗量为7.0kg/t时的指标，可燃体回收率83.82％，精煤灰分11.78％。实施例2捕收剂耗量在0.5kg/t时，其精煤可燃体回收率达84.86％，精煤灰分为10.38％，浮选指标与柴油耗量为7.0kg/t时，效果相当。

实施例3：

煤泥性质：来源于神东长焰煤，入料煤泥灰分13％，-0.074mm粒级占70％。

操作条件：采用1.5L XFD型挂槽浮选机，主轴转速是2000rpm。称取120g干煤泥倒入盛有自来水的浮选槽中配制成浮选矿浆(矿浆浓度80g/L)，加入捕收剂搅拌3min，加入起泡剂仲辛醇搅拌30s后，通入气体(充气量0.25m³/h)后进行刮泡3min，刮出的泡沫和槽底的残留物即为浮选精煤和浮选尾煤，分别过滤、烘干和称重，计算得到产品可燃体回收率。本发明药剂与普通捕收剂柴油的浮选对比结果如表4所示。

其中，实施例3中，按质量分数计，浮选捕收剂配比为柴油72％，苯甲酸丁酯11％，正辛醛8％，正丁醚9％。制备过程如下：将柴油、苯甲酸丁酯，正辛醛和正丁醚按比例混合后，以1000rpm的速度搅拌20min，得到所述浮选捕收剂。

表4实施例3捕收剂与普通捕收剂柴油浮选指标对比(神东长焰煤)

由表4可知，实施例3捕收剂耗量在2.0kg/t时，其精煤可燃体回收率达87.22％，精煤灰分为4.65％，浮选指标明显优于柴油耗量为10.0kg/t时指标，可燃体回收率72.87％，精煤灰分5.74％。本发明药剂可实现在低耗量下低阶煤煤泥的高效分选。

综上所述，本发明所述捕收剂浮选效率高，解决了现有药剂药耗高、成本高，非常规浮选方法操作性差的问题，同时降低了成本，对减少燃煤污染、提高煤企经济效能意义重大，具有广泛的应用前景。

本领域技术人员可以理解，在本说明书的教导之下，可对本发明做出一些修改或调整。这些修改或调整也应当在本发明权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种复配酯醛醚的低阶煤煤泥浮选捕收剂，其特征在于，包括如下质量百分比的各组分：

C₁₀-C₁₆烃类油60-85％；

C₁₀-C₁₈酯5-15％；

C₅-C₉醛5-15％；

C₄-C₁₀醚5-15％。

2.根据权利要求1所述的低阶煤煤泥浮选捕收剂，其特征在于，包括如下质量百分比的各组分：

C₁₀-C₁₆烃类油70-80％；

C₁₀-C₁₈酯7-12％；

C₅-C₉醛5-8％；

C₄-C₁₀醚8-10％。

3.根据权利要求1或2所述的低阶煤煤泥浮选捕收剂，其特征在于，所述捕收剂包括如下质量百分比的各组分：所述烃类油占70％，所述酯占12％，所述醛占8％，所述醚占10％；

或者，所述烃类油占72％，所述酯占11％，所述醛占8％，所述醚占9％；

或者，所述烃类油占75％，所述酯占10％，所述醛占7％，所述醚占8％。

4.根据权利要求1-3任一项所述的低阶煤煤泥浮选捕收剂，其特征在于，所述烃类油选自柴油或煤油中的至少一种。

5.根据权利要求1-3任一项所述的低阶煤煤泥浮选捕收剂，其特征在于，所述醛包括正戊醛或其同系物中的至少一种；优选的，所述醛包括正戊醛或正辛醛中的至少一种。

6.根据权利要求1-3任一项所述的低阶煤煤泥浮选捕收剂，其特征在于，所述酯包括苯甲酸丁酯或其同系物中的至少一种。

7.根据权利要求1-3任一项所述的低阶煤煤泥浮选捕收剂，其特征在于，所述醚包括正戊醚或其同系物中的至少一种，优选的，所述醚包括正戊醚、正辛醚或正丁醚中的至少一种，更优选正戊醚或正丁醚中的至少一种。

8.根据权利要求1-7任一项所述的低阶煤煤泥浮选捕收剂，其特征在于，所述烃类油选自柴油或煤油中的至少一种；所述醛选自正戊醛或正辛醛中的至少一种；所述酯选自苯甲酸丁酯或其同系物中的至少一种；所述醚选自正戊醚或正丁醚中的至少一种。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的低阶煤煤泥浮选捕收剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将所述烃类油和酯、醛和醚混合后，得到所述捕收剂；

优选的，在烃类油中加入酯、醛和醚，搅拌15min以上，优选搅拌15-25min，得到所述捕收剂。

10.权利要求1-8任一项所述的低阶煤煤泥浮选捕收剂或权利要求9所述的制备方法制得的低阶煤煤泥浮选捕收剂在煤泥浮选中的应用，其特征在于，包括下述步骤：

将煤泥配制成浮选矿浆，向其中加入所述捕收剂和起泡剂，搅拌后给入浮选设备中进行分选，得到浮选精矿和浮选尾矿；

优选的，所述矿浆浓度为60-100g/L；

优选的，所述捕收剂用量为吨煤泥耗量0.5-2.8kg/t，起泡剂的吨煤泥耗量为0.1-0.5kg/t；

优选的，所述起泡剂选自仲辛醇或杂醇中的至少一种。