CN111389597B - 一种低阶煤浮选用极性混合药剂及浮选工艺 - Google Patents
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Abstract
一种低阶煤浮选用极性混合药剂及浮选工艺，适用于低阶煤开采技术领域。原料组成以质量份计为：短链酯：30~44份，正辛酸：30~44份，仲辛醇：3份，脂肪酸聚氧乙烯醚：7份，吐温40：5份，司班80：4份，CuSO4：7份。使用时利用搅拌桶和超声板发出的超声波预先在水溶液中充分混匀。其药耗小，提高了浮选回收率使不同类的药剂分子充分分散到矿浆溶液中，降低捕收剂油滴尺寸，使其更加高效的在煤颗粒表面进行有效铺展，极大地提高了药剂的作用效率，提高洁净煤炭的回收率，降低煤系环境的污。
Description
技术领域
本发明涉及一种低阶煤浮选用极性混合药剂及浮选工艺，尤其适用于煤炭企业中使用的一种低阶煤浮选用极性混合药剂及浮选工艺。
背景技术
低阶煤，包括褐煤、长焰煤等的储量占煤炭总储量的50％以上；低阶煤开采成本低、获取方便，已成为重要的能源供给和化工生产原料。然而，低阶煤自身却存在着热值较低、灰分含量较高等特点，这些特点制约了低阶煤大规模工业应用，造成严重的资源浪费。因此，为了提高低阶煤资源利用效率及绿色生产的技术理念，有必要在工业使用前对低阶煤进行分级分选，以达到降灰、降水、脱硫的目的，实现低阶煤的清洁高效利用。
泡沫浮选是依据不同矿物表面疏水性差异来达到浮选分离的目的，是处理细煤泥的主要技术手段，常规浮选中一般采用烃类油煤油、柴油作为浮选捕收剂对煤泥进行选择性分离。但低阶煤由于其变质程度较低，表面含有大量的含氧官能团，如羧基、羟基和甲氧基等，导致低阶煤在浮选调浆过程中，大量水分子吸附在煤表面含氧基团上，形成水化膜，严重阻碍了油类捕收剂分子在低阶煤表面吸附和铺展。同时，油类捕收剂分子由于自身的高粘性，水环境下容易自聚，也限制了其在煤表面的吸附。油类捕收剂分子在低阶煤表面吸附效果差已成为影响低阶煤浮选提质的主要因素。
针对此问题，国内外学者提高很多适用于特定煤质的低阶煤浮选药剂，这些药剂以复合极性药剂和单一极性药剂为主。极性药剂分子的极性端通常会吸附在低阶煤的含氧位点上，从未达到屏蔽亲水位点的目的，非极性伸向水相中，起到提高煤表面疏水性的目的。然而，由于浮选体系涉及气、液、固三相间的相互作用，有必要采用极性混合药剂浮选低阶煤，通过多种界面的协同调控作用，以选择性的分离单一洁净煤炭组分。需要指出的是低阶煤在调浆过程中会吸附水分子。因此，需要改进极性混合药剂的添加工艺，让极性药剂分子更加有利于吸附在低阶煤表面或者突破低阶煤表面的水化膜结构。
发明内容
技术问题：针对上述技术目的，本发明的提供一种浮选效果好，采用与此极性混合药剂适配的浮选药剂添加工艺，解决当前低阶煤浮选面临的药耗高、浮选效率低的低阶煤浮选用极性混合药剂及浮选工艺。
技术内容：为实现上述技术煤堆，本发明的低阶煤浮选用极性混合药剂，其原料组成以质量份计为：短链酯：30～44份，正辛酸：30～44份，仲辛醇：3份，脂肪酸聚氧乙烯醚：7份，吐温40：5份，司班80：4份，CuSO4：7份。
一种低阶煤浮选的工艺，其步骤如下：
低阶煤浮选用极性混合药剂，其特征在于原料组成以质量份计为：短链酯：30～44份，正辛酸：30～44份，仲辛醇：3份，脂肪酸聚氧乙烯醚：7份，吐温40：5份，司班80：4份，CuSO4：7份。
一种低阶煤浮选用工艺，其步骤如下：
a在搅拌桶的体积1/2处安装超声板，将极性混合药剂与水添加至浮选搅拌桶中，极性混合药剂与水添加至搅拌桶容积2/3刻度处后开启搅拌，同时通过超声板工作电源启动超声板，使低极性混合药剂在超声波作用后下降低药剂液滴的尺寸，预先在水溶液中充分混匀；
b将混合均匀的极性混合药剂通过渣浆泵由管路送往浮选矿浆预处理器，同时将待分选低阶煤及起泡剂加入矿浆预处理器中进行搅拌，在矿浆预处理器的叶轮搅拌剪切作用下初步矿化获得混合矿浆，初步矿化后形成的混合矿浆通过渣浆泵沿管道给入浮选机进行浮选作业；
浮选作业中，由于极性混合药剂在超声板的超声作用及搅拌桶的搅拌作用下，药剂液滴尺寸减小有效的分散到溶液环境中并与浮选机中低阶煤颗粒进行充分接触，从而提高极性混合药剂与低阶煤的煤颗粒接触的比表面积，促使极性混合药剂在矿浆中更快地吸附在煤颗粒表面遮蔽煤颗粒表面含氧基团，有效避免水分子的吸附提高煤颗粒的表面疏水性，同时极性混合药剂中的金属离子在浮选溶液环境中能够改变低阶煤的煤颗粒表面双电层性质、影响泡沫稳定性，通过与极性混合药剂形成螯合物进而吸附在低阶煤表面完全矿化混合矿浆；
c浮选作业后，完全矿化的混合矿浆中的浮选精矿从浮选机上部溢流堰管道排出，排出后的浮选精矿给入沉降过滤离心脱水机进行离心脱水，脱水后得到精矿由沉降过滤离心脱水机的滤渣口排出成为浮选最终精矿产品；完全矿化后的矿浆中的尾矿Ⅰ在浮选机中下沉从底流口经管道排出，排出后的尾矿进入压滤机进行压滤脱水，压滤机的滤渣口排出尾矿成为浮选最终尾矿产品；
d重复上述过程，直至浮选过程全部结束。
所述超声板的超声频率为35000Hz，超声波可以降低药剂液滴的尺寸，使极性混合药剂更好的弥散至整个溶液中，从而提高药剂与煤作用的比表面积，并且可以擦洗煤颗粒表面罩盖的超细矿物颗粒。
所述沉降过滤离心脱水机排出的滤液以及压滤机排出的精矿滤液一起通过管路循环至搅拌桶充当循环补加水使用。
所述起泡剂为杂醇，所述矿浆预处理器4内的混合矿浆d中的低阶煤质量浓度控制在80g/L。
有益效果：
本发明的低阶煤浮选用极性混合药剂改善了传统烃类油捕收剂作用效果单一，分散及分选效果不佳的弊端；在脂肪酸聚氧乙烯醚、吐温40及司班80改善低阶煤表面的润湿性、强化药剂分散的基础上，通过短链酯、正辛酸、仲辛醇提高低阶煤颗粒表面疏水性，并采用金属离子活化低阶煤颗粒表面含氧位点，促进极性混合药剂的吸附，形成颗粒-金属离子-药剂的螯合体，充分发挥不同类药剂在浮选气、液、固三相界面调控中的作用，提高洁净煤炭的回收率，降低煤系环境的污染；
本发明记载的低阶煤浮选工艺，将捕收剂提前添加到调浆桶中进行强剪切搅拌，采用与此极性混合药剂适配的选前超声搅拌处理工艺，将极大地降低药剂用量，提高捕收剂与煤接触的比表面积，促使捕收剂分子能够在矿浆中及时地吸附在低阶煤表面，避免水分子的提前吸附，从根本上解决了低阶煤药耗大，提高了浮选回收率使不同类的药剂分子充分分散到矿浆溶液中，并且降低捕收剂油滴尺寸，使其更加高效的在煤颗粒表面进行有效铺展，极大地提高了药剂的作用效率，既节约了生产成本，同时提高了浮选精煤产品的回收率，生产经济效益显著；
此外本发明的极性混合药剂不仅适用于低阶煤的浮选提质过程，对于氧化煤或其他难浮煤同样适用；所述的极性混合药剂处理方法，对其他氧化矿物浮选同样适用。
附图说明
图1是本发明的分选设备的结构示意图。
图2是本发明超声板的结构示意图。
图中：1-超声板，2-搅拌桶，3-渣浆泵Ⅰ，4-矿浆预处理器，5-渣浆泵Ⅱ，6-浮选机，7-沉降过滤离心脱水机，8-压滤机，9-超声板工作电源，a-混合均匀的极性混合药剂，b-起泡剂，c-待分选低阶煤，d-初步矿化后形成的混合矿浆，e-浮选精矿，f-尾矿Ⅰ，g-精矿，h-尾矿Ⅱ，i-管路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施作进一步的描述：
如图1所示，本发明的低阶煤浮选用极性混合药剂，其原料组成以质量份计为：短链酯：30～44份，正辛酸：30～44份，仲辛醇：3份，脂肪酸聚氧乙烯醚：7份，吐温40：5份，司班80：4份，CuSO4：7份。
具体的，低阶煤浮选用极性混合药剂的重量份配比包括：
一、短链酯：30份，正辛酸：44份，仲辛醇：3份，脂肪酸聚氧乙烯醚：7份，吐温40：5份，司班80：4份，CuSO4：7份。
二、短链酯：44份，正辛酸：30份，仲辛醇：3份，脂肪酸聚氧乙烯醚：7份，吐温40：5份，司班80：4份，CuSO4：7份。
三、短链酯：37份，正辛酸：37份，仲辛醇：3份，脂肪酸聚氧乙烯醚：7份，吐温40：5份，司班80：4份，CuSO4：7份。
上述三种配比数据对应的浮选试验结果：所用捕收剂，即文中所述的浮选药剂，用量为1.8kg/t；起泡剂，即杂醇，用量为0.5kg/t；低阶煤采用神东集团某选煤厂未经絮凝的新鲜煤泥水；
一种低阶煤浮选用工艺，其步骤如下：
2.一种使用权利要求1所述低阶煤浮选用极性混合药剂的低阶煤浮选用工艺，其特征在于步骤如下：
a在搅拌桶2的体积1/2处安装超声板1，超声板1结构如图2所示，将极性混合药剂与水添加至浮选搅拌桶2中，极性混合药剂与水添加至搅拌桶2容积2/3刻度处后开启搅拌，同时通过超声板工作电源9启动超声板1，在超声波作用后下处理5分钟，使低极性混合药剂在超声波作用后下降低药剂液滴的尺寸，预先在水溶液中充分混匀；超声板1的超声频率为35000Hz，超声波可以降低药剂液滴的尺寸，使极性混合药剂更好的弥散至整个溶液中，从而提高药剂与煤作用的比表面积，并且可以擦洗煤颗粒表面罩盖的超细矿物颗粒；
b将混合均匀的极性混合药剂a通过渣浆泵3由管路送往浮选矿浆预处理器4，同时将待分选低阶煤c及起泡剂b加入矿浆预处理器4中进行搅拌，在矿浆预处理器4的叶轮搅拌剪切作用下初步矿化获得混合矿浆d，初步矿化后形成的混合矿浆d通过渣浆泵5沿管道给入浮选机6进行浮选作业；起泡剂b为杂醇，所述矿浆预处理器4内的混合矿浆d中的低阶煤质量浓度控制在80g/L；
浮选作业中，由于极性混合药剂在超声板1的超声作用及搅拌桶2的搅拌作用下，药剂液滴尺寸减小有效的分散到溶液环境中并与浮选机6中低阶煤颗粒进行充分接触，从而提高极性混合药剂与低阶煤的煤颗粒接触的比表面积，促使极性混合药剂在矿浆中更快地吸附在煤颗粒表面遮蔽煤颗粒表面含氧基团，有效避免水分子的吸附提高煤颗粒的表面疏水性，同时极性混合药剂中的金属离子在浮选溶液环境中能够改变低阶煤的煤颗粒表面双电层性质、影响泡沫稳定性，通过与极性混合药剂形成螯合物进而吸附在低阶煤表面完全矿化混合矿浆；
c浮选作业后，完全矿化的混合矿浆中的浮选精矿e从浮选机6上部溢流堰管道排出，排出后的浮选精矿e给入沉降过滤离心脱水机7进行离心脱水，脱水后得到精矿g由沉降过滤离心脱水机7的滤渣口排出成为浮选最终精矿产品；完全矿化后的矿浆中的尾矿Ⅰf在浮选机中下沉从底流口经管道排出，排出后的尾矿进入压滤机8进行压滤脱水，压滤机8的滤渣口排出尾矿h成为浮选最终尾矿产品；沉降过滤离心脱水机7排出的滤液i以及压滤机8排出的精矿滤液i一起通过管路循环至搅拌桶1充当循环补加水使用；
d重复上述过程，直至浮选过程全部结束。
Claims (4)
1.一种低阶煤浮选用极性混合药剂，其特征在于：原料组成以质量份计为：短链酯：30~44份，正辛酸：30~44份，仲辛醇：3份，脂肪酸聚氧乙烯醚：7份，吐温40：5份，司班80：4份，CuSO4：7份；
使用低阶煤浮选用极性混合药剂的浮选工艺，步骤如下：
a在搅拌桶（2）的体积1/2处安装超声板（1），将极性混合药剂与水添加至搅拌桶（2）中，极性混合药剂与水添加至搅拌桶（2）容积2/3刻度处后开启搅拌，同时通过超声板工作电源（9）启动超声板（1），使低极性混合药剂在超声波作用后下降低药剂液滴的尺寸，预先在水溶液中充分混匀；
b将混合均匀的极性混合药剂（a）通过渣浆泵Ⅰ（3）由管路送往浮选矿浆预处理器（4），同时将待分选低阶煤（c）及起泡剂（b）加入矿浆预处理器（4）中进行搅拌，在矿浆预处理器（4）的叶轮搅拌剪切作用下初步矿化获得混合矿浆（d），初步矿化后形成的混合矿浆（d）通过渣浆泵Ⅱ（5）沿管道给入浮选机（6）进行浮选作业；
浮选作业中，由于极性混合药剂在超声板（1）的超声作用及搅拌桶（2）的搅拌作用下，药剂液滴尺寸减小有效的分散到溶液环境中并与浮选机（6）中低阶煤颗粒进行充分接触，从而提高极性混合药剂与低阶煤的煤颗粒接触的比表面积，促使极性混合药剂在矿浆中更快地吸附在煤颗粒表面遮蔽煤颗粒表面含氧基团，有效避免水分子的吸附提高煤颗粒的表面疏水性，同时极性混合药剂中的金属离子在浮选溶液环境中能够改变低阶煤的煤颗粒表面双电层性质、影响泡沫稳定性，通过与极性混合药剂形成螯合物进而吸附在低阶煤表面完全矿化混合矿浆；
c浮选作业过程中，完全矿化的混合矿浆中的浮选精矿（e）从浮选机（6）上部溢流堰管道排出，排出后的浮选精矿（e）给入沉降过滤离心脱水机（7）中进行离心脱水，脱水后得到精矿（g）由沉降过滤离心脱水机（7）的滤渣口排出成为浮选最终精矿产品；完全矿化后的矿浆中的尾矿（f）在浮选机中下沉从底流口经管道排出，排出后的尾矿进入压滤机（8）进行压滤脱水，压滤机（8）的滤渣口排出尾矿（h）成为浮选最终尾矿产品；
d重复上述过程，直至浮选过程全部结束。
2.根据权利要求1所述的低阶煤浮选用极性混合药剂，其特征在于：所述超声板（ 1）的超声频率为35000Hz，超声波能降低药剂液滴的尺寸，使极性混合药剂更好的弥散至整个溶液中，从而提高药剂与煤作用的比表面积，并且能擦洗煤颗粒表面罩盖的超细矿物颗粒。
3.根据权利要求1所述的低阶煤浮选用极性混合药剂，其特征在于：所述沉降过滤离心脱水机（7）排出的滤液以及压滤机（8）排出的精矿滤液一起通过循环管路（i）送至搅拌桶（2 ）内作为循环补加水使用。
4.根据权利要求1所述的低阶煤浮选用极性混合药剂，其特征在于：所述起泡剂（b）为杂醇，所述矿浆预处理器（4）内的混合矿浆（d）中的低阶煤质量浓度控制在80g/L。
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