CN113828424A - 一种低阶煤浮选用混合捕收剂及其制备与使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低阶煤浮选用混合捕收剂及其制备与使用方法，属于煤炭浮选技术领域。所述混合捕收剂，是由烃类油、水、阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂组成的乳白色液体，制备方法为：首先制备表面活性剂溶液，然后将表面活性剂混合，将烃类油和水加入到混合后的表面活性剂溶液中，对混合物进行搅拌。本方法将表面活性剂与烃类油混合作为捕收剂应用于煤的浮选中，提高了捕收剂的作用效率，促进其在有机质表面的有效铺展，提高了清洁煤炭的回收率，降低煤系环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种低阶煤浮选用混合捕收剂及其制备与使用方法，属于煤炭浮选技术领域，用于低阶煤浮选。
背景技术
低阶煤结构疏松多孔、亲水基团多、煤化程度低、杂质含量大导致其存在水分高、灰分大、发热量低、易于风化，毛细孔发达，易自燃等缺点，通常被用作低级燃料。由于低阶煤易碎，在重介系统分选过程中会产生大量的次生煤泥。在我国的绝大多数动力煤选煤厂中，这些重选煤泥通常因为水分高被当作矿物质丢弃或作为单独的产品出售，从而造成资源的极大浪费。由于低阶煤化学活性高，反应性强，有利于加工和开发出高附加值产品。因此，理应受到格外重视和优化利用，以发挥其最大效益。
浮选是降低低阶煤泥灰分的最有效的技术手段。由于低阶煤表面含有较多含氧官能团，所以其表面亲水性较强，单一使用传统的非极性烃类油捕收剂难以获得理想的浮选效果。另外，浮选中存在非极性烃类油捕收剂分散差，选择性不好等问题。因此，改善现有捕收剂性能，对降低煤炭浮选成本、提高浮选效益具有重要的意义。
表面活性剂作为一种重要的化工产品，同时含有亲水基团和疏水基团的分子结构使其能够在煤表面发生定向吸附。表面活性剂的亲水基团能够以氢键/物理吸附方式与低阶煤表面官能团相互作用，形成定向排列，疏水基团暴露于低阶煤表面，降低了低阶煤表面的亲水性，从而扩大有机质与无机质之间的润湿性差异，促进捕收剂在煤中有机质表面的铺展。同时，阴离子与阳离子表面活性剂的协同作用使得表面活性剂使用量较少的情况下可显著提高捕收剂的捕收性能，提高浮选效率。
发明内容
本发明旨在提供一种低阶煤浮选用混合捕收剂及其制备与使用方法，针对低阶煤浮选中单一使用煤油作为捕收剂浮选效率低下的问题，将表面活性剂与煤油混合作为捕收剂使用，增强了低阶煤表面疏水性，促进捕收剂在煤表面的铺展，从而提高浮选效率、减少煤系污染。
本发明实质上是一种表面活性剂与煤油协同作用提高浮选精煤产率和尾煤灰分的方法。本方法将表面活性剂与煤油混合作为捕收剂应用于煤的浮选中，提高了捕收剂的作用效率，促进其在有机质表面的有效铺展，提高了清洁煤炭的回收率，降低煤系环境污染。表面活性剂的亲水端覆盖在低阶煤表面的极性含氧官能团表面，疏水端外露，使低阶煤表面疏水性显著提高；同时使煤粒与气泡的黏附概率变大，增强煤粒与气泡间的附着力；同时阴离子、阳离子表面活性剂的协同作用使表面活性剂的用量减小。
为实现上述技术目的，本发明提供了一种低阶煤浮选用混合捕收剂，由以下质量份数原料制成：
阳离子表面活性剂1-2份
阴离子表面活性剂1-2份
烃类油2-16份
水50-200份。
上述方案中，所述低阶煤为长焰煤、不黏煤、弱黏煤、气煤中的任一种。
上述方案中，阳离子表面活性剂为碳链长度10-16的直链烷基三甲基铵盐型季铵盐类阳离子表面活性剂中的任一种。
上述方案中，阴离子表面活性剂为碳链长度12-15、聚合度为1-3的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠系列阴离子表面活性剂中的任一种。
上述方案中，烃类油为煤油、柴油、正十二烷中的任一种。
本发明提供了上述低阶煤浮选用混合捕收剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）配制阳离子表面活性剂水溶液，记为A，其中阳离子表面活性剂的质量份数为1-2份，水的质量份数为25-100份；
（2）配制阴离子表面活性剂水溶液，记为B，其中阴离子表面活性剂的质量份数为1-2份，水的质量份数为25-100份；
（3）将步骤（1）所得的A加入B中形成混合物，记为C；
（4）将烃类油2-16份加入C中形成混合物，对混合物进行搅拌；
（5）搅拌10-15 min后停止搅拌，制得低阶煤浮选用混合捕收剂。所得的低阶煤浮选用混合捕收剂为乳白色液体。
上述方法中，步骤（4）中搅拌的转速为300-1000 r/min。
本发明提供了上述低阶煤浮选混合捕收剂的使用方法，其特征在于步骤如下：
（1）将低阶煤炭破碎至粒径为0.5 mm以下；
（2）将步骤（1）中的煤与水混合，调节成每升水中含有80-120 g煤的矿浆，混合后搅拌1-5 min，矿浆温度为15-35℃，搅拌转速为1600-2200 r/min；
（3）于步骤（2）矿浆中加入混合捕收剂，混合捕收剂添加量为：每吨原煤添加50000-200000 g，加入捕收剂后搅拌矿浆1-5 min；
（4）于步骤（3）矿浆中加入起泡剂仲辛醇，起泡剂添加量为：每吨原煤添加50-200g，加入起泡剂后搅拌8-60 s，然后充气进行刮泡浮选，充气量为0.15-0.25 m3/h，刮泡时间为3-4 min，刮泡刮板转速为25-30 r/min。
本发明的有益效果：
（1）本发明将阴离子、阳离子表面活性剂与煤油混合作为捕收剂，改善了传统烃类油捕收剂作用效果单一，分选效果不佳的缺点；
（2）本发明方法将表面活性剂与煤油混合作为捕收剂应用于煤的浮选中，提高了捕收剂的作用效率，促进其在有机质表面的有效铺展，提高了清洁煤炭的回收率，降低煤系环境污染。
（3）在浮选精煤灰分基本不变时，与单一使用非极性烃类油作为捕收剂相比，使用混合捕收剂的低阶煤浮选精煤产率显著提高，故使用该混合捕收剂可提高捕收剂的捕收能力，从而达到提升低阶煤浮选效率、降低煤系环境污染的目的，经济效益显著。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
实施例1
一种低阶煤浮选用混合捕收剂的制备与使用方法，包括以下步骤：
（1） 将十二烷基三甲基溴化铵1 g，水25 g放置于烧杯中，搅拌待用；
（2） 将十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠1 g，水25 g放置于烧杯中，搅拌待用；
（3） 将（1）中得到的十二烷基三甲基溴化铵溶液加入到（2）中的十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶液中；
（4） 将煤油4 g加入到（3）中的混合溶液中，搅拌10 min，制得混合捕收剂；
（5） 称取40 g破碎后弱黏煤煤样进行浮选试验，第一组浮选使用的捕收剂为煤油，第二组浮选使用步骤（4）制得的混合捕收剂。浮选试验采用XFDIV实验室用单槽浮选机，其容积为500 mL，主轴转速为1800 r/min，充气量为0.20 m3/h，浮选矿浆浓度为80 g/L，第一组浮选使用捕收剂煤油，用量为2000 g/t（原煤），第二组浮选使用步骤（4）制得的混合捕收剂（含水）用量为53000 g/t（原煤），起泡剂仲辛醇用量为100 g/t（原煤）。调浆2 min后加入捕收剂，搅拌2 min后加入仲辛醇，搅拌30 s后开始刮泡，刮泡3 min。将浮选精煤和尾煤分别抽滤、烘干、称重并进行灰分测定。
本实施例所得结果见表1。与单一使用煤油作为捕收剂的浮选效果相比，混合捕收剂大幅增加了浮选精煤产率，可燃体回收率明显提升。
表1 煤油及混合捕收剂的弱黏煤浮选结果
实施例2
一种低阶煤浮选用混合捕收剂的制备与使用方法，包括以下步骤：
（1） 将十二烷基三甲基氯化铵1 g，水25 g放置于烧杯中，搅拌待用；
（2） 将十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠1 g，水25 g放置于烧杯中，搅拌待用；
（3） 将（1）中得到的十二烷基三甲基氯化铵溶液加入到（2）中的十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶液中；
（4） 将煤油8 g加入到（3）中的混合溶液中，搅拌10 min，制得混合捕收剂；
（5） 称取40 g破碎后弱黏煤煤样进行浮选试验，第一组浮选使用的捕收剂为煤油，第二组浮选使用步骤（4）制得的混合捕收剂。浮选试验采用XFDIV实验室用单槽浮选机，其容积为500 mL，主轴转速为1800 r/min，充气量为0.20 m3/h，浮选矿浆浓度为80 g/L，第一组浮选使用捕收剂煤油，用量为4000 g/t（原煤），第二组浮选使用步骤（4）制得的混合捕收剂（含水）用量为55000 g/t（原煤），起泡剂仲辛醇用量为100 g/t（原煤）。调浆2 min后加入捕收剂，搅拌2 min后加入仲辛醇，搅拌30 s后开始刮泡，刮泡3 min。将浮选精煤和尾煤分别抽滤、烘干、称重并进行灰分测定。
本实施例所得结果见表2。与单一使用煤油作为捕收剂的浮选效果相比，混合捕收剂大幅增加了浮选精煤产率，可燃体回收率明显提升。
表2 煤油及混合捕收剂的弱黏煤浮选结果
实施例3
一种低阶煤浮选用混合捕收剂的制备与使用方法，包括以下步骤：
（1） 将十四烷基三甲基溴化铵1 g，水50 g放置于烧杯中，搅拌待用；
（2） 将十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠1 g，水50 g放置于烧杯中，搅拌待用；
（3） 将（1）中得到的十四烷基三甲基溴化铵溶液加入到（2）中的十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶液中；
（4） 将煤油4 g加入到（3）中的混合溶液中，搅拌10 min，制得混合捕收剂；
（5） 称取40 g破碎后长焰煤煤样进行浮选试验，第一组浮选使用的捕收剂为煤油，第二组浮选使用步骤（4）制得的混合捕收剂。浮选试验采用XFDIV实验室用单槽浮选机，其容积为500 mL，主轴转速为1800 r/min，充气量为0.20 m3/h，浮选矿浆浓度为80 g/L，第一组浮选使用捕收剂煤油，用量为2000 g/t（原煤），第二组浮选使用步骤（4）制得的混合捕收剂（含水）用量为103000 g/t（原煤），起泡剂仲辛醇用量为100 g/t（原煤）。调浆2 min后加入捕收剂，搅拌2 min后加入仲辛醇，搅拌30 s后开始刮泡，刮泡3 min。将浮选精煤和尾煤分别抽滤、烘干、称重并进行灰分测定。
本实施例所得结果见表3。与单一使用煤油作为捕收剂的浮选效果相比，混合捕收剂增加了浮选精煤产率，可燃体回收率有所提升。
表3 煤油及混合捕收剂的长焰煤浮选结果
实施例4
一种低阶煤浮选用混合捕收剂的制备与使用方法，包括以下步骤：
（1） 将十二烷基三甲基溴化铵1 g，水25 g放置于烧杯中，搅拌待用；
（2） 将十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠1 g，水25 g放置于烧杯中，搅拌待用；
（3） 将（1）中得到的十二烷基三甲基溴化铵溶液加入到（2）中的十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶液中；
（4） 将煤油4 g加入到（3）中的混合溶液中，搅拌10 min，制得混合捕收剂；
（5） 称取40 g破碎后不黏煤煤样进行浮选试验，第一组浮选使用的捕收剂为煤油，第二组浮选使用步骤（4）制得的混合捕收剂。浮选试验采用XFDIV实验室用单槽浮选机，其容积为500 mL，主轴转速为1800 r/min，充气量为0.20 m3/h，浮选矿浆浓度为80 g/L，第一组浮选使用捕收剂煤油，用量为2000 g/t（原煤），第二组浮选使用步骤（4）制得的混合捕收剂（含水）用量为53000 g/t（原煤），起泡剂仲辛醇用量为100 g/t（原煤）。调浆2 min后加入捕收剂，搅拌2 min后加入仲辛醇，搅拌30 s后开始刮泡，刮泡3 min。将浮选精煤和尾煤分别抽滤、烘干、称重并进行灰分测定。
本实施例所得结果见表4。与单一使用煤油作为捕收剂的浮选效果相比，混合捕收剂增加了浮选精煤产率的同时，精煤灰分降低，可燃体回收率有所提升。
表4 煤油及混合捕收剂的不黏煤浮选结果
Claims (8)
1.一种低阶煤浮选用混合捕收剂，其特征在于：由以下质量份数的原料制成：
阳离子表面活性剂1-2份
阴离子表面活性剂1-2份
烃类油2-16份
水50-200份。
2.根据权利要求1所述低阶煤浮选用混合捕收剂，其特征在于：所述的低阶煤为长焰煤、不黏煤、弱黏煤、气煤中的任一种。
3.根据权利要求1所述低阶煤浮选用混合捕收剂，其特征在于：所述的阳离子表面活性剂为碳链长度10-16的直链烷基三甲基铵盐型季铵盐类阳离子表面活性剂中的任一种。
4.根据权利要求1所述低阶煤浮选用混合捕收剂，其特征在于：所述的阴离子表面活性剂为碳链长度12-15、聚合度为1-3的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠系列阴离子表面活性剂中的任一种。
5.根据权利要求1所述低阶煤浮选用混合捕收剂，其特征在于：所述烃类油是指煤油柴油、正十二烷中的任一种。
6.一种权利要求1-5任一项所述的低阶煤浮选用混合捕收剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）配制阳离子表面活性剂水溶液，记为A，其中阳离子表面活性剂的质量份数为1-2份，水的质量份数为25-100份；
（2）配制阴离子表面活性剂水溶液，记为B，其中阴离子表面活性剂的质量份数为1-2份，水的质量份数为25-100份；
（3）将步骤（1）所得的A加入B中形成混合物，记为C；
（4）将烃类油2-16份加入C中形成混合物，对混合物进行搅拌；
（5）搅拌10-15 min后停止搅拌，制得低阶煤浮选用混合捕收剂。
7.根据权利要求6所述的低阶煤浮选用混合捕收剂的制备方法，其特征在于：所得的低阶煤浮选用混合捕收剂为乳白色液体。
8.一种使用权利要求1-5任一项所述低阶煤浮选混合捕收剂的使用方法，其特征在于步骤如下：
（1）将低阶煤炭破碎至粒径为0.5 mm以下；
（2）将步骤（1）中的煤与水混合，调节成每升水中含有80-120 g煤的矿浆，混合后搅拌1-5 min，矿浆温度为15-35℃，搅拌转速为1600-2200 r/min；
（3）于步骤（2）矿浆中加入混合捕收剂，混合捕收剂添加量为：每吨原煤添加50000-200000 g，加入捕收剂后搅拌矿浆1-5 min；
（4）于步骤（3）矿浆中加入起泡剂仲辛醇，起泡剂添加量为：每吨原煤添加50-200 g，加入起泡剂后搅拌8-60 s，然后充气进行刮泡浮选，充气量为0.15-0.25 m3/h，刮泡时间为3-4 min，刮泡刮板转速为25-30 r/min。
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