CN111515027B - 一种低阶煤纳米气泡浮选方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低阶煤纳米气泡浮选方法，适用于低阶煤浮选使用。将低阶煤粒加入冰水中，通过温差法用搅拌器加热煤浆溶液制备纳米气泡；煤浆溶液加入浮选槽内进行浮选。其通过温差法制备纳米气泡的分布更加均匀，气泡体积更小，浮选过程中低阶煤回收率提高，灰分减少，捕收剂用量减少，因此低阶煤分离效率和矿物资源的回收利用效率提高，为企业带来经济效益。

Description

一种低阶煤纳米气泡浮选方法
技术领域
本发明涉及一种低阶煤纳米气泡浮选方法，尤其适用于煤矿企业中针对低阶煤使用的一种低阶煤纳米气泡浮选方法。
背景技术
低阶煤是指处于低变质阶段的煤，根据煤化程度，低阶煤可以分为长焰煤、弱粘煤、不粘煤和褐煤，储量丰富。目前低阶煤主要作为燃烧发电使用，经过洗选加工、高效提质及综合利用后可以成为清洁能源。随着我国低阶煤开采量的不断增加，煤炭入洗率不断提高，低阶煤洗选加工的煤泥量急剧上升，浮选是实现细粒低阶煤降灰提质的主要技术。低阶煤经过浮选提质后，能够提高燃烧热效率，减少大气污染，利于气化、液化等制备精细水煤浆、活性炭。
低阶煤煤化程度低、表面的含氧官能团多，含氧官能团改变煤表面的亲疏水性质，使表面亲水性变强，可浮性变差；低阶煤表面易与水分子形成水化膜，阻碍煤粒和气泡的有效碰撞和粘附；低阶煤空隙较大，为保证较高的回收率，在浮选过程中消耗的药剂会增多，因此诸多问题导致低阶煤的浮选较为困难。国内外研究机构做了大量工作，并且取得了一定进展，但是效果并不理想。因此，根据低阶煤的结构特点、找出切实、可行、有效的低阶煤浮选方法对煤炭能源的高效利用意义深远。
发明内容
针对上述技术的不足指出，提供一种回收效率高、灰分低、浮选药剂消耗少的低阶煤纳米气泡浮选方法。
为实现上述技术目的，本发明的低阶煤纳米气泡浮选方法，其步骤如下：
a制备冰水并注入搅拌装置；
b迅速将低阶煤粒加入搅拌器，之后启动搅拌器低速搅拌使低阶煤颗表面完全润湿并形成混合浆液；
c继续保持搅拌器低速搅拌防止低阶煤粒沉淀，并对搅拌器内的混合浆液持续加热直至预设温度，使混合浆液中的气体溶解度降低，多余的气体被释放出来，但是由于水溶液的阻隔，释放出来的气体便吸附在低阶煤粒表面，从而形成许多将低阶煤粒包裹起来的纳米气泡；
d将包裹纳米级气泡的低阶煤粒混合浆液给入浮选槽，然后添加捕收剂和起泡剂之后进行浮选；
e浮选后获得精煤和尾煤产品。
所述的冰水的温度为4-6℃。
所述低阶煤粒的粒度小于0.5mm。
所述搅拌器内的混合浆液中冰水与低阶煤粒的浓度为80-100g/L。
所述低阶煤粒表面形成包裹其上的纳米级气泡的截面半径为50-500nm。
所述搅拌器内的混合浆液持续加热的预设温度为20-30℃。
所述的捕收剂为柴油，所述的起泡剂为仲辛醇。
有益效果：
1)本发明利用温差法产生的纳米气泡应用于低阶煤的浮选作业，不会掺入其他固体或液体杂质，与其他纳米气泡制备方法相比，这种方法产生的纳米气泡分布更加均匀，气泡体积更小，低阶煤在浮选时矿化效果更好，能够大大的降低药剂的损耗；
2)本发明对低阶煤采用纳米气泡浮选处理，并对有无纳米气泡浮选的效果进行对比，得到采用纳米气泡浮选低阶煤，在相同的条件下，低阶煤的回收率明显提高，有效提高低阶煤的浮选效果；
3)浮选过程中，捕收剂的用量明显减小，浮选成本降低，主要由于褐煤中含有丰富的孔隙结构，比表面积较大，导致其疏水性差、浮选药剂消耗较大，浮选效果较差；当采用纳米气泡时，纳米气泡填充部分褐煤孔隙与裂隙，提高表面疏水性并减少药剂损耗，增强颗粒与气泡间作用。
附图说明
图1为本发明的低阶煤纳米气泡浮选方法示意图；
图2为本发明的纳米气泡对低阶煤浮选影响效果曲线图。
图中：1-冷冻装置，2-冰水，3-低阶煤样，4-加热装置，5-搅拌器，6-浮选机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1所示，本发明的低阶煤纳米气泡浮选方法，其特征在于步骤如下：
a首先选取低阶煤样3，将低阶煤样3进行破碎筛分从而获得粒径小于0.5mm的低阶煤粒，
b使用冷冻装置1制备温度为4-6℃的冰水2并注入搅拌器5，将粒径小于0.5mm的低阶煤粒以浓度为80-100g/L添加入搅拌器5，并启动搅拌器5进行低速搅拌使低阶煤颗表面完全润湿并形成混合浆液；所述的搅拌器5为磁力搅拌器。
c继续保持搅拌器低速搅拌使低阶煤粒在混合浆液中悬浮防止沉淀，并利用加热装置4对搅拌器5内的混合浆液持续加热直至温度达到20-30℃，从而使混合浆液中的气体溶解度降低，多余的气体被释放出来，但是由于水溶液的阻隔，释放出来的气体便吸附在低阶煤粒表面，从而形成许多将低阶煤粒包裹起来的纳米气泡，纳米级气泡的截面半径为50-500nm；低速搅拌的速度为100-200r/min，最佳搅拌速度为150r/min；
d将包裹纳米级气泡的低阶煤粒混合浆液给入浮选槽，然后添加捕收剂和起泡剂之后进行浮选；所述的捕收剂为柴油，所述的起泡剂为仲辛醇。
e浮选后获得精煤和尾煤产品。
利用磁力搅拌器加热褐煤冰水溶液至20℃、25℃、30℃，进行浮选动力学试验，刮泡30s，得到精煤，不加药剂，继续刮泡30s，得到精煤；不加药剂，继续刮泡60s，得到精煤3；不加药剂，继续刮泡60s，得到精煤和尾煤；对浮选泡沫产品和浮选槽中的尾煤产品进行脱水、烘干、称重；对上述不同时期采集的精煤和尾煤产品烧灰分析，测定灰分含量，分析精煤回收率和灰分含量。
如图2可以看出，在相同浮选时间和药剂用量下，纳米气泡不仅提高了低阶煤的回收率，而且适量降低了低阶煤的灰分含量。当利用纳米气泡浮选时，低阶煤的回收率和灰分含量分别是59.73％和11.73％；当无纳米气泡进行浮选时，低阶煤的回收率和灰分含量分别是54.04％和12.06％；当采用纳米气泡浮选时，低阶煤的回收率提高了5.2％，灰分含量降低了0.33％，差异十分显著，说明纳米气泡不仅提高了低阶煤浮选的回收效率，而且还提高了低阶煤的分离效率。

Claims (2)

1.一种低阶煤纳米气泡浮选方法，其特征在于步骤如下：
a 制备冰水并注入搅拌装置；
b迅速将低阶煤粒加入搅拌器，之后启动搅拌器低速搅拌使低阶煤粒表面完全润湿并形成混合浆液；
c继续保持搅拌器低速搅拌防止低阶煤粒沉淀，并对搅拌器内的混合浆液持续加热直至预设温度，使混合浆液中的气体溶解度降低，多余的气体被释放出来，但是由于水溶液的阻隔，释放出来的气体便吸附在低阶煤粒表面，从而形成许多将低阶煤粒包裹起来的纳米气泡；
d将包裹纳米级气泡的低阶煤粒混合浆液给入浮选槽，然后添加捕收剂和起泡剂之后进行浮选；
e 浮选后获得精煤和尾煤产品；
具体的：
a 首先选取低阶煤样，将低阶煤样进行破碎筛分从而获得粒径小于0.5mm的低阶煤粒，
b 使用冷冻装置制备温度为4-6℃的冰水并注入搅拌器，将粒径小于0.5mm的低阶煤粒以浓度为80-100 g/L添加入搅拌器，并启动搅拌器进行低速搅拌使低阶煤颗表面完全润湿并形成混合浆液；
c继续保持搅拌器低速搅拌使低阶煤粒在混合浆液中悬浮防止沉淀，并利用加热装置对搅拌器内的混合浆液持续加热直至温度达到20-30℃，从而使混合浆液中的气体溶解度降低，多余的气体被释放出来，但是由于水溶液的阻隔，释放出来的气体便吸附在低阶煤粒表面，从而形成许多将低阶煤粒包裹起来的纳米气泡，纳米级气泡的截面半径为50-500nm；低速搅拌的速度为100-200 r/min；
d将包裹纳米级气泡的低阶煤粒混合浆液给入浮选槽，然后添加捕收剂和起泡剂之后进行浮选；
e 浮选后获得精煤和尾煤产品。
2.根据权利要求1所述的低阶煤纳米气泡浮选方法，其特征在于：所述的捕收剂为柴油，所述的起泡剂为仲辛醇。
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