CN114870999A - 一种煤炭浮选试剂及其制备方法和煤炭浮选方法 - Google Patents
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Abstract
本申请属于煤炭浮选技术领域,尤其涉及一种煤炭浮选试剂及其制备方法和煤炭浮选方法。本申请提供了一种煤炭浮选试剂,所述煤炭浮选试剂由改性生物柴油和有机溶剂组成;所述改性生物柴油的制备方法包括:在金属催化剂的作用下,对生物柴油进行改性反应得到改性生物柴油。本申请提供了一种煤炭浮选试剂及其制备方法和煤炭浮选方法,有效解决传统常用煤炭浮选捕收剂存在的不可降解,且对土壤、水体和大气等环境造成严重的污染的技术问题。
Description
技术领域
本申请属于煤炭浮选技术领域,尤其涉及一种煤炭浮选试剂及其制备方法和煤炭浮选方法。
背景技术
我国的能源结构决定了煤炭作为能源主体的地位短时间内不会改变,煤炭作为我国的主体能源。我国将促进煤炭清洁高效利用列为重点研究任务。因此,煤炭高效清洁利用显得尤为重要。浮选是煤炭提质中有效的技术手段之一,低质煤经过浮选之后品质得到提升,经济效益也得以很大程度的提高。浮选主要是利用煤与脉石矿物的表面的物理化学性质的差异,浮选捕收剂的加入可以增强矿物之间的差异,从而实现煤与脉石矿物的分离。
煤炭浮选是微细粒颗粒提质最常用手段,浮选是根据颗粒表面疏水性差异进行的。浮选捕收剂的加入可以增加煤颗粒与脉石矿物之间的疏水性差异,提高浮选效率。浮选常用的捕收剂为石油产品,主要是煤油、轻柴油、汽油和天然气冷凝液等。天然的石油化工产品中的芳香烃类物质的化学结构十分稳定,很难降解。传统石油产品类浮选试剂分散性能差,在煤炭颗粒表面吸附能力弱,导致试剂用量高。因此,开发一种高效的可生物降解的绿色浮选试剂对于降低其试剂用量,提高煤炭的浮选效率具有十分重要的现实意义,且可解决传统的石油类试剂对土壤、水体和大气等环境造成严重的污染问题。
发明内容
有鉴于此,本申请提供了一种煤炭浮选试剂及其制备方法和煤炭浮选方法,有效解决传统常用煤炭浮选捕收剂存在的不可降解,且对土壤、水体和大气等环境造成严重的污染的技术问题。
本申请第一方面提供了一种煤炭浮选试剂,所述煤炭浮选试剂由改性生物柴油和有机溶剂组成;
所述改性生物柴油的制备方法包括:在金属催化剂的作用下,对生物柴油进行改性反应得到改性生物柴油。
另一实施例中,所述改性反应的温度为80~180℃,所述改性反应的时间为8~30h;所述改性反应的空气流速为100~500mL/min。
另一实施例中,所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、乙醚、丙酮和四氯化碳中的一种或多种。
具体的,所述有机溶剂为甲醇或乙醇。
另一实施例中,所述改性生物柴油与所述有机溶剂的摩尔比为1:(3~9)。
具体的,所述改性生物柴油与所述有机溶剂的摩尔比为1:4、1:5或1:7。
另一实施例中,所述改性生物柴油的制备方法中,所述金属催化剂选自锰基催化剂和铂基催化剂中的一种或两种配合。
另一实施例中,所述改性生物柴油的制备方法中,所述改性反应的温度为80~180℃,所述改性反应的时间为8~30h;所述改性反应的空气流速为100~500mL/min。
具体的,所述改性生物柴油的制备方法中,所述改性反应的温度为、80℃、120℃、160℃或180℃,所述改性反应的时间为8h、12h、18h、20h;所述改性反应的空气流速为100mL/min、130mL/min、200mL/min或500mL/min。
另一实施例中,所述改性生物柴油的制备方法中,所述生物柴油的质量分数为99.8%~99.95%,所述金属催化剂的质量分数为0.05%~0.2%。
具体的,所述金属催化剂的质量分数为0.05%~0.15%;所述生物柴油的质量分数为99.85%~99.95%。
具体的,所述金属催化剂的质量分数为0.05%、0.1%或0.15%;所述生物柴油的质量分数为99.85%、99.9%或99.95%。
另一实施例中,所述生物柴油为含油微藻进行藻油萃取技术得到的生物柴油。
另一实施例中,所述含油微藻选自硅藻、绿藻和蓝藻中的一种或多种。
另一实施例中,所述藻油萃取技术选自水酶法反复冻融法、超声、微波法、超临界流体萃取法、亚临界萃取法和微负压法中的一种或多种。
本申请第二方面提供了所述煤炭浮选试剂的制备方法,包括以下步骤:
将改性生物柴油和有机溶剂混合,制得煤炭浮选试剂。
具体的,所述改性生物柴油和所述有机溶剂混合时间为2~10分钟。
本申请第三方面提供了一种煤炭浮选方法,包括:将煤炭颗粒与所述煤炭浮选试剂混合进行浮选工艺,得到精煤产品。
具体的,在浮选工艺中,每吨煤炭颗粒干基,所述煤炭浮选试剂的添加量为80~170g。
具体的,生物柴油的制备方法为酸催化剂或酸-碱催化法。
1、酸催化法:动植物油脂与低碳醇(例如甲醇或乙醇)在酸性催化剂作用下,同时进行酯化、酯交换反应生成脂肪酸单烷基酯的方法;
2、酸-碱催化法:首先将动植物油脂中的游离脂肪酸与低碳醇在酸性催化剂作用下,进行酯化反应生成脂肪酸单烷基酯;然后将动植物油脂中的脂肪酸甘油酯与低碳醇在酸性催化剂作用下,进行酯交换反应生成脂肪酸单烷基酯的方法。
生物柴油的主要成分是甘油和C16-C18的脂肪酸,属于碳链较长的脂肪酸,比传统的石油类浮选试剂的水溶性差,因此生物柴油无法直接用于煤炭颗粒的浮选,本申请发现:在金属催化剂条件下,生物柴油经过特定改性后,改性生物柴油可与有机溶剂组成煤炭浮选试剂,该煤炭浮选试剂具备优异的煤炭颗粒浮选性能。可见,本申请的煤炭浮选试剂采用的生物柴油是一种清洁可降解的、可再生的物质,是一种绿色的煤炭浮选试剂,本申请有效解决现有煤炭浮选捕收剂存在的不可降解,且对土壤、水体和大气等环境造成严重的污染的技术问题。
具体实施方式
本申请提供了一种煤炭浮选试剂及其制备方法和煤炭浮选方法,用于解决现有技术中传统常用煤炭浮选捕收剂存在的不可降解,且对土壤、水体和大气等环境造成严重的污染的技术缺陷。
下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
其中,以下实施例所用原料或试剂均为市售或自制。
以下实施例所用的生物柴油购买自东莞光宝能源有限公司;以下实施例所用的锰基催化剂购买自山东轩威新材料有限公司;以下实施例所用的铂基催化剂购买自仙居县安顺再生资源有限公司。
实施例1
本申请实施例提供了一种煤炭浮选试剂和煤炭浮选操作,具体包括:
在温度120℃,空气流速为130mL/min的反应釜中,将质量分数为99.9%的生物柴油和质量分数0.1%的锰基催化剂混合进行改性反应,改性反应时间12小时,制得改性生物柴油A;随后将改性生物柴油A与乙醇按照摩尔比1:4的比例混合,搅拌5分钟,制得绿色的煤炭浮选试剂A。
将灰分为30.7%的原煤颗粒与煤炭浮选试剂A混合进行浮选工艺,煤炭浮选试剂A的用量为:每吨原煤颗粒干基添加煤炭浮选试剂A为170g。浮选结果如表1所示。
表1结果可知,相比于现有的煤炭浮选试剂(对比例1)和直接采用生物柴油(对比例2),采用本申请提供的煤炭浮选试剂进行原煤颗粒浮选,可得到更多的精煤产品。
对比例1
本申请对比例提供了一种煤炭浮选试剂和煤炭浮选操作,具体包括:
将0#柴油与仲辛醇(为起泡剂)按照质量比3:1进行配制,得到煤炭浮选试剂,标记为对比例1。
将灰分为30.7%的原煤颗粒与对比例1混合进行浮选工艺,对比例1的用量为:每吨原煤颗粒干基添加对比例1为280g。浮选结果如表1所示。
对比例2
本申请对比例提供了一种煤炭浮选试剂和煤炭浮选操作,具体包括:
以实施例1的生物柴油为煤炭浮选试剂,标记为对比例2。
将实施例1的生物柴油直接用于煤炭浮选,将灰分为30.7%的原煤颗粒与对比例2混合进行浮选工艺,对比例2的用量为:每吨原煤颗粒干基添加对比例2为170g。浮选结果如表1所示。
表1
名称 | 用量(g/t) | 精煤产率(%) | 精煤灰分(%) | 尾煤产率(%) | 尾煤灰分(%) |
煤炭浮选试剂A | 170 | 70.98 | 9.82 | 29.02 | 81.7 |
对比例1 | 280 | 65.89 | 9.76 | 34.11 | 71.2 |
对比例2 | 170 | 20.13 | 17.24 | 79.87 | 34.12 |
实施例2
本申请实施例提供了一种煤炭浮选试剂和煤炭浮选操作,具体包括:
在温度80℃,空气流速100mL/min的反应釜中,将质量分数为99.95%的生物柴油和质量分数0.05%的金属催化剂(为质量比2:1的锰基催化剂和铂基催化剂)混合进行改性反应,改性反应时间12小时,制得改性生物柴油B,随后将改性生物柴油B与乙醇按照摩尔比1:5的比例混合,搅拌10分钟,制得绿色的煤炭浮选试剂B。
将灰分为21.8%的原煤颗粒与煤炭浮选试剂B混合进行浮选工艺,煤炭浮选试剂B的用量为:每吨原煤颗粒干基添加煤炭浮选试剂B为140g。浮选结果如表2所示。
表2结果可知,相比于现有的煤炭浮选试剂(对比例3)和直接采用生物柴油(对比例4),采用本申请提供的煤炭浮选试剂进行原煤颗粒浮选,可得到更多的精煤产品。
对比例3
本申请对比例提供了一种煤炭浮选试剂和煤炭浮选操作,具体包括:
将0#柴油与仲辛醇(为起泡剂)按照质量比2:1进行配制,得到煤炭浮选试剂,标记为对比例3。
将灰分为21.8%的原煤颗粒与对比例3混合进行浮选工艺,对比例3的用量为:每吨原煤颗粒干基添加对比例3为260g。浮选结果如表2所示。
对比例4
本申请对比例提供了一种煤炭浮选试剂和煤炭浮选操作,具体包括:
以实施例2的生物柴油为煤炭浮选试剂,标记为对比例4。
将实施例2的生物柴油直接用于煤炭浮选,将灰分为21.8%的原煤颗粒与对比例4混合进行浮选工艺,对比例4的用量为:每吨原煤颗粒干基添加对比例4为140g。浮选结果如表2所示。
表2
名称 | 用量(g/t) | 精煤产率(%) | 精煤灰分(%) | 尾煤产率(%) | 尾煤灰分(%) |
煤炭浮选试剂B | 140 | 81.23 | 8.32 | 18.77 | 80.4 |
对比例3 | 260 | 80.24 | 8.45 | 19.76 | 76.2 |
对比例4 | 140 | 30.24 | 14.35 | 69.76 | 25.1 |
实施例3
本申请实施例提供了一种煤炭浮选试剂和煤炭浮选操作,具体包括:
在温度160℃,空气流速200mL/min的反应釜中,将质量分数为99.85%的生物柴油和质量分数0.15%的铂基催化剂混合进行改性反应,改性反应时间18小时,制得改性生物柴油C,随后将改性生物柴油C与甲醇按照摩尔比1:7的比例混合,搅拌15分钟,制得绿色的煤炭浮选试剂C。
将灰分为16.8%的原煤颗粒与煤炭浮选试剂C混合进行浮选工艺,煤炭浮选试剂C的用量为:每吨原煤颗粒干基添加煤炭浮选试剂C为80g。浮选结果如表3所示。
表3结果可知,相比于现有的煤炭浮选试剂(对比例5)和直接采用生物柴油(对比例6),采用本申请提供的煤炭浮选试剂进行原煤颗粒浮选,可得到更多的精煤产品。
对比例5
本申请对比例提供了一种煤炭浮选试剂和煤炭浮选操作,具体包括:
将0#柴油与仲辛醇(为起泡剂)按照质量比2:1进行配制,得到煤炭浮选试剂,标记为对比例5。
将灰分为16.8%的原煤颗粒与对比例5混合进行浮选工艺,对比例5的用量为:每吨原煤颗粒干基添加对比例5为170g。浮选结果如表3所示。
对比例6
本申请对比例提供了一种煤炭浮选试剂和煤炭浮选操作,具体包括:
以实施例3的生物柴油为煤炭浮选试剂,标记为对比例6。
将实施例3的生物柴油直接用于煤炭浮选,将灰分为16.8%的原煤颗粒与对比例6混合进行浮选工艺,对比例6的用量为:每吨原煤颗粒干基添加对比例4为80g。浮选结果如表3所示。
表3
名称 | 用量(g/t) | 精煤产率(%) | 精煤灰分(%) | 尾煤产率(%) | 尾煤灰分(%) |
煤炭浮选试剂C | 80 | 86.87 | 6.51 | 13.13 | 85.1 |
对比例5 | 170 | 85.14 | 6.74 | 14.86 | 74.5 |
对比例6 | 80 | 40.35 | 10.3 | 59.65 | 21.2 |
实施例4
本申请实施例提供了一种煤炭浮选试剂和煤炭浮选操作,具体包括:
在温度180℃,空气流速500mL/min的反应釜中,将质量分数为99.95%的生物柴油和质量分数0.05%的金属催化剂(为质量比1:1的锰基催化剂和铂基催化剂)混合进行改性反应,改性反应时间12小时,制得改性生物柴油D,随后将改性生物柴油D与甲醇按照摩尔比1:7的比例混合,搅拌15分钟,制得绿色的煤炭浮选试剂D。
将灰分为16.8%的原煤颗粒与煤炭浮选试剂D混合进行浮选工艺,煤炭浮选试剂D的用量为:每吨原煤颗粒干基添加煤炭浮选试剂D为80g。浮选结果如表4所示。
表4结果可知,相比于现有的煤炭浮选试剂(对比例5)和直接采用生物柴油(对比例6),采用本申请提供的煤炭浮选试剂进行原煤颗粒浮选,可得到更多的精煤产品。
表4
名称 | 用量(g/t) | 精煤产率(%) | 精煤灰分(%) | 尾煤产率(%) | 尾煤灰分(%) |
煤炭浮选试剂D | 80 | 86.47 | 6.73 | 13.53 | 81.16 |
对比例5 | 170 | 85.14 | 6.74 | 14.86 | 74.5 |
对比例6 | 80 | 40.35 | 10.3 | 59.65 | 21.2 |
从上述实施例可知,可再生生物柴油的主要成分是甘油和C16-C18的脂肪酸,属于碳链较长的脂肪酸,比传统的石油类浮选试剂的水溶性差,无法直接用于浮选煤炭。将生物柴油在有机溶剂和金属催化剂的作用下改性,改性后的生物柴油具备浮选试剂的捕收和起泡性能,改性后的试剂之间用于煤炭浮选;本申请提供的煤炭浮选试剂可单独使用无需添加起泡剂即可对煤炭颗粒进行浮选,且使用量低,对土壤、水体和大气等环境友好,安全性高。
以上所述仅是本申请的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种煤炭浮选试剂,其特征在于,所述煤炭浮选试剂由改性生物柴油和有机溶剂组成;
所述改性生物柴油的制备方法包括:在金属催化剂的作用下,对生物柴油进行改性反应得到改性生物柴油。
2.根据权利要求1所述的煤炭浮选试剂,其特征在于,所述改性反应的温度为80~180℃,所述改性反应的时间为8~30h;所述改性反应的空气流速为100~500mL/min。
3.根据权利要求1所述的煤炭浮选试剂,其特征在于,所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、乙醚、丙酮和四氯化碳中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的煤炭浮选试剂,其特征在于,所述改性生物柴油与所述有机溶剂的摩尔比为1:(3~9)。
5.根据权利要求1所述的煤炭浮选试剂,其特征在于,所述改性生物柴油的制备方法中,所述金属催化剂选自锰基催化剂或/和铂基催化剂。
6.根据权利要求1所述的煤炭浮选试剂,其特征在于,所述改性生物柴油的制备方法中,所述生物柴油的质量分数为99.8%~99.95%,所述金属催化剂的质量分数为0.05%~0.2%。
7.根据权利要求1所述的煤炭浮选试剂,其特征在于,所述生物柴油为含油微藻进行藻油萃取技术得到的生物柴油。
8.根据权利要求7所述的煤炭浮选试剂,其特征在于,所述含油微藻选自硅藻、绿藻和蓝藻中的一种或多种。
9.权利要求1~8任意一项所述的煤炭浮选试剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将改性生物柴油和有机溶剂混合,制得煤炭浮选试剂。
10.一种煤炭浮选方法,其特征在于,包括:将煤炭颗粒与权利要求1~8任意一项所述的煤炭浮选试剂混合进行浮选工艺,得到精煤产品。
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