CN114011583B - 一种煤泥浮选剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种煤泥浮选剂,其由天然油脂、煤油、乙二醇、长链烷基有机胺、硫酸二甲酯、疏水改性的聚乙烯醇、碱液和磺基水杨酸盐制成，其中特别添加了疏水改性的聚乙烯醇，可以增大煤颗粒与试剂的表面接触角，提高煤颗粒表面的疏水性；加入的有机胺与硫酸二甲酯，形成的季铵盐阳离子能够提高浮选剂的阳离子度、调节溶液的表面性能，使得煤油在水中的均匀分散，增加煤油在煤粒表面的覆盖面积，增强浮选效率。

Description

一种煤泥浮选剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及矿用药剂技术领域，具体涉及一种煤泥浮选剂及其制备方法。
背景技术
煤炭是国民经济持续、健康发展的重要保障。煤炭中的杂质在煤炭的加工利用过程中不仅对产品质量造成不良影响，而且对空气造成严重污染。在选煤厂高度机械化生产的今天，煤泥含量大幅度增加，细粒煤泥的分选就成为煤炭加工的重要组成部分。煤泥分选的最有效手段是浮选，因此，浮选药剂是煤泥浮选过程中可实现强化的技术关键点。
现有技术中已经对浮选剂进行了大量研究，例如：专利文献CN101385996B公开了一种煤泥浮选剂及其制备方法,其配方为：浓硫酸：1.4-2.4％，甘油：18.6-22.6％，油脂：45-55％以及33％烧碱溶液：25-35％，能有效的提高浮选的经济效率，改善煤泥水处理系统的工作环境。
专利文献CN110681493B公开了一种煤用高效浮选剂，其中包括80-85％的生物质柴油、8-12％环氧大豆油、3-4％植物油酸、1-2％乳化剂和1-2％的活性剂；可以提高煤泥浮选效率，吨干煤泥油耗单耗比传统的石化类油(柴油或煤油)下降1/3 以上。上述文献中公开的浮选剂，浮选效率依然有待提高。
专利文献CN111068923B公开了一种煤泥浮选捕收剂，其中包括油酸甲酯与顺丁烯二酸酐加成后的水解产物以及乳化剂，其在使用时在水中极易分散，降低捕收剂的用量，在使用同等药量下，用其制备的微乳型煤泥捕收剂的捕收效率更高，但是其存在成本昂贵，制备工艺复杂的缺点。
因此，有必要提供一种成本较低，制备简单且浮选效率更佳的浮选试剂。
发明内容
本发明的目的是提出一种焦煤浮选剂及其制备的方法，应用该促进剂可显著的提高焦煤浮选效率，降低传统捕收药剂使用量，改善后续煤泥水处理工艺的工作条件。
本发明的第一个目的是提供一种煤泥浮选剂，包括以下质量份的原料：
天然油脂：20-35份
煤油：30-40份
多元醇：15-18份
长链烷基有机胺：2-5份
硫酸二甲酯：5-15份
疏水改性的聚乙烯醇：5-8份
碱液：2.5-5份
磺基水杨酸盐：1.5-3份。
所述的天然油脂可选菜籽油，花生油，大豆油，餐饮废弃油中的一种或多种。
所述的长链烷基有机胺为长链烷基二甲基叔胺，优选十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺的一种或两者。
所述碱液为NaOH、KOH，Ca(OH)2中的至少一种的水溶液，质量浓度为 20-35wt％。
所述多元醇选自乙二醇，丙二醇，甘油和丁二醇的一种或多种。
所述的磺基水杨酸盐为磺基水杨酸钠或者磺基水杨酸钾。
在本发明一个优选技术方案中，所述的疏水改性的聚乙烯醇是长链烷基接枝改性的聚乙烯醇。所述长链烷基为C4-C12的烷基，优选C6-C8的的烷基。
在本发明一个具体实施方式中，疏水改性的聚乙烯醇由包括以下步骤的方法制备得到：
将聚乙烯醇、烷基酰氯按照质量比为1:5-10溶于适量无水溶剂中，加入缚酸剂，反应0.1-2h；产物依次通过洗涤、除去杂质后得到疏水改性聚乙烯醇。
优选地，所述缚酸剂为有机胺，比如三乙胺，用量一般过量10％-30％。
优选地，所述聚乙烯醇粘度为50.0-80.0mpa.s。
所述的烷基酰氯优选C4-C12的烷基酰氯，特别优选C6-C8的烷基酰氯。发明人意外的发现，采用上述特定碳原子范围内的烷基酰氯进行疏水改性，能够显著提高浮选剂的浮选性能。
所述无水溶剂优选为二氯甲烷或四氢呋喃。
本发明第二个目的是提供上述煤泥浮选剂的制备方法，包括以下步骤具体如下：
(1)在冰水混合物温度下，将符合以上配比的天然油脂、长链烷基有机胺，硫酸二甲酯放至反应釜中，以中速进行搅拌，同时缓慢滴加乙二醇、疏水改性的聚乙烯醇，充分搅拌、静置；
(2)取煤油、步骤(1)的反应产物，于反应釜中在温度85±5℃下加热、混匀，依次加入碱溶液和磺基水杨酸盐继续搅拌，保持反应温度在85±5℃，反应时间为2-2.5h，搅拌，静置。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1.本发明在浮选剂中特别添加了疏水改性的聚乙烯醇，同时具备具有亲水和疏水的分子结构，可以在进入矿浆后直接吸附在煤粒表面的亲水性区域部分，加速煤油油滴在煤粒表面的铺展，固着速度加快，固着强度提高，使煤粒表面更加疏水，能够增大煤颗粒与试剂的表面接触角，提高煤颗粒表面的疏水性。
2.加入的长链烷基有机胺与硫酸二甲酯，形成的季铵盐阳离子能够提高浮选剂的阳离子度、调节溶液的表面性能，使得煤油在水中的均匀分散，且颗粒细小，在矿浆中可以迅速分散，增加了煤油在煤粒表面的覆盖面积，且油滴与煤粒碰撞吸附的几率增大，提高了矿化气泡的生成速度，从而增强浮选效率。
3.选择性能好：在焦煤煤泥浮选过程中，使用添加了本浮选剂的捕收剂，在精煤灰分相当的情况下，可提高精煤产率。
4.采用煤油和油脂作为混合溶剂，改善了环保性。
具体实施方式
其中聚乙烯醇购自日本可乐丽公司，粘度约60mpa.s。
实施例1
制备疏水改性聚乙烯醇A
将聚乙烯醇和己酰氯按照质量比为1:6溶于适量二氯甲烷中，加入己酰氯摩尔量1.1倍的三乙胺，反应1-2h；产物依次通过洗涤、除去杂质后得到疏水改性聚乙烯醇。
制备浮选剂A
浮选剂A由以下组分制成：
菜籽油：20份
煤油：40份
乙二醇：15份
十二烷基二甲基叔胺：5份
硫酸二甲酯：10份
疏水改性的聚乙烯醇A：5份
33wt％的NaOH：2.5份
磺基水杨酸钠：2.5份
其制备工艺具体如下：
(1)在冰水混合物温度下，将符合以上配比的菜籽油、乙二醇、十二烷基二甲基叔胺放至反应釜中，以中速进行搅拌，同时缓慢滴加硫酸二甲酯、疏水改性的聚乙烯醇，充分搅拌、静置。
(2)取煤油、步骤(1)的反应产物，于反应釜中在温度85±5℃下加热、混匀30min，依次加入33％的NaOH溶液和磺基水杨酸钠继续搅拌，保持反应温度在85±5℃，反应时间为2-2.5h，搅拌，静置。
实施例2
制备浮选剂B
其他条件和操作和实施例1相同，区别在于使用等质量的辛酰氯代替己酰氯。
实施例3
制备浮选剂C
其他条件和操作和实施例1相同，区别在于使用等质量的癸酰氯代替己酰氯。
实施例4
制备浮选剂D
其他条件和操作和实施例1相同，区别在于使用等质量的十二烷基酰氯代替己酰氯。
实施例5
制备浮选剂E
其他条件和操作和实施例1相同，区别在于使用等质量的丁烷基酰氯代替己酰氯。
实施例6
制备浮选剂F
其他条件和操作和实施例1相同，区别在于使用等质量的十四烷基二甲基叔代替十二烷基二甲基叔胺。
对比例1
制备浮选剂G
其他条件和操作和实施例1相同，区别在于使用等质量的聚乙烯醇替代疏水改性的聚乙烯醇。
应用例1
浮选效果评价
取1份上述实施例和对比例制备得到的浮选剂，加入9份的水搅拌混合，制备成的乳白色乳状液，将该乳状液应用于张家口1/3焦煤(干燥无灰基挥发份 Vdaf≤25％，粘结指数G≥87)的浮选，具体效果见表1：
表1
Figure BDA0003345676750000051
从表1的评测数据可以看出，作为本发明优选实施例，浮选剂A、B、C，具有最优的浮选性能，其精煤产率超过了88％，灰分仅6-7％之间。浮选剂D、E、F 稍差，但其浮选性能仍令人满意。对比例1的浮选剂G聚乙烯醇未经疏水改性，浮选性能有明显的下降。

Claims (10)

1.一种煤泥浮选剂,其特征在于，由以下重量份的组分制成：
天然油脂：20-35份；
煤油：30-40份；
多元醇：15-18份；
长链烷基有机胺：2-5份；
硫酸二甲酯：5-15份；
疏水改性的聚乙烯醇：5-8份；
碱液：2.5-5份；
磺基水杨酸盐：1.5-3份。
2.如权利要求1所述的煤泥浮选剂，其特征在于，所述的疏水改性的聚乙烯醇是长链烷基接枝改性的聚乙烯醇，所述长链烷基为C4-C12的烷基。
3.如权利要求2所述的煤泥浮选剂，其特征在于，所述的疏水改性的聚乙烯醇由以下方法制备：
将聚乙烯醇、烷基酰氯以1:(5-10)的质量比溶于适量无水溶剂中，加入适量缚酸剂，反应0.1-2h；产物依次通过洗涤、除去杂质后得到疏水改性聚乙烯醇。
4.如权利要求3所述的煤泥浮选剂，其特征在于，所述的缚酸剂为有机胺；所述无水溶剂为二氯甲烷或四氢呋喃；和/或所述的烷基酰氯中烷基的碳原子数为4-12。
5.如权利要求1所述的煤泥浮选剂,其特征在于，所述多元醇选自乙二醇、丙二醇、甘油和丁二醇的一种或多种。
6.如权利要求1所述的煤泥浮选剂,其特征在于，所述的长链烷基有机胺为十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺的一种或两种。
7.如权利要求1所述的煤泥浮选剂,其特征在于，所述的天然油脂选自菜籽油、花生油、大豆油、餐饮废弃油中的一种或多种。
8.一种如权利要求1所述的煤泥浮选剂,其特征在于，所述碱液选自NaOH、KOH、Ca(OH)2中的至少一种的水溶液，质量浓度为20-35wt%。
9.权利要求1-8任一项所述的煤泥浮选剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）在冰水混合物温度下，将符合所述重量份的天然油脂、长链烷基有机胺，硫酸二甲酯放至反应釜中，以中速进行搅拌，同时缓慢滴加乙二醇、疏水改性的聚乙烯醇，充分搅拌、静置；
（2）取煤油、步骤（1）的反应产物，于反应釜中在温度85±5℃下加热、混匀，依次加入碱液和磺基水杨酸盐继续搅拌，保持反应温度在85±5℃，反应时间为2-2.5h，搅拌，静置。
10.一种浮选煤泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）取权利要求1-8任一项所述煤泥浮选剂1份，与5-20份水混合均匀，得到乳化液；
（2）用所述乳化液进行煤泥的浮选。
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