CN115178119B - 一种煤用浮选药剂乳化设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤用浮选药剂乳化设备及方法，属于浮选药剂乳化技术领域，解决了现有技术中乳化设备无法产生“真”双乳液，且乳化路径短，乳液稳定性差，存在时间短，破乳问题严重的问题。本发明包括水输送管道、盐溶液输送管道、捕乳剂输送管道和乳化器，所述水输送管道、所述盐溶液输送管道和所述捕乳剂输送管道分别与所述乳化器的三个进料口连接。本发明能够产生双乳液，乳液稳定性高，存在周期长，能够满足不同时期不同生产规模以及不同煤质的需求。

Description

一种煤用浮选药剂乳化设备及方法

技术领域

本发明涉及浮选药剂乳化技术领域，尤其涉及一种煤用浮选药剂乳化设备及方法。

背景技术

浮选是依据有价矿物与无用脉石表界面物化性质的差异而进行的分选方法。浮选药剂在调控煤和矿物杂质界面性质，提高浮选速率，强化煤颗粒选择性回收，以及改善浮选效果方面起着极大的作用。

煤油和轻柴油等烃油类捕收剂是浮选最常用的，由于自身疏水性在水中分散性较差，不能形成细小的分散相。捕收剂可通过机械搅拌作用强制性分散在煤浆中，但矿浆中分散的捕收剂油滴大，数量少，与煤颗粒碰撞概率小，矿化颗粒较少；且由于分散相的不稳定性捕收剂在短时间内聚结成大的油滴，相当一部分捕收剂不能发挥作用，随尾矿排出，造成捕收剂作用效率低，煤泥水处理困难等问题，从而加重煤泥水对环境的污染。

乳化是将互不相溶的两种液体相互分散，形成一定时间内稳定的乳化液。双乳液则是一种分散相液滴中包裹着更小液滴的高度结构化流体，外液滴在内液滴的周围形成了一层屏障，更加有效地隔离了内液滴与连续相，双乳液的这种壳-核结构使其具有更高的灵活性和可控性。而理论和实践都已证明，以适当的方法将浮选药剂乳化可大幅提升药剂分散性，增大与煤颗粒接触面积，以较少的油耗获得较好的细粒煤浮选回收效果。

国内外现有乳化器一般采用射流方式乳化药剂产生简单的单乳液，但无法产生“真”双乳液；且乳化路径短，乳液稳定性差，存在时间短，破乳问题严重的问题。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种煤用浮选药剂乳化设备及方法，用以解决现有乳化设备无法产生“真”双乳液，且乳化路径短，乳液稳定性差，存在时间短，破乳问题严重的问题。

一方面，本发明提供了一种煤用浮选药剂乳化设备，包括水输送管道、盐溶液输送管道、捕乳剂输送管道和乳化器，所述水输送管道、所述盐溶液输送管道和所述捕乳剂输送管道分别与所述乳化器的三个进料口连接。

进一步地，还包括水储存器，所述水输送管道的一端与所述乳化器连通，另一端与所述水储存器连通；所述水输送管道上设有第一蠕动泵。

进一步地，所述水输送管道上还设有第一流量计和第一调节阀，所述第一流量计和所述第一调节阀位于所述第一蠕动泵和所述乳化器之间。

进一步地，还包括第一搅拌桶，所述盐溶液输送管道的一端与所述乳化器连通，另一端与所述第一搅拌桶连通。

进一步地，所述水储存器向设有可溶性卤盐固体粉末的所述第一搅拌桶内供水形成盐溶液。

进一步地，还包括第二搅拌桶，所述捕乳剂输送管道的一端与所述乳化器连通，另一端与所述第二搅拌桶连通。

进一步地，还包括乳化剂储存器和捕收剂储存器，所述乳化剂储存器和所述捕收剂储存器均与所述第二搅拌桶连通。

进一步地，所述乳化剂储存器和所述第二搅拌桶之间设有乳化剂输送管道，所述捕收剂储存器和所述第二搅拌桶之间设有捕收剂输送管道。

进一步地，所述水储存器、所述乳化剂储存器和所述捕收剂储存器内均设有液位保持装置。

另一方面，本发明提供了一种煤用浮选药剂乳化方法，采用上述的煤用浮选药剂乳化设备，步骤包括：

步骤S1：原料准备：

将乳化剂存储器中的乳化剂和捕收剂存储器中的捕收剂加入到第二搅拌桶中搅拌，形成捕收剂和乳化剂混合物；

水储存器中的一部分水输送至第一搅拌桶，与其中的可溶性卤盐固体粉末混合形成盐溶液；另一部分水直接与输送至乳化器的进料口；

步骤S2：打开输送管路中的电磁阀，使盐溶液、捕收剂和乳化剂的混合物、水进入乳化器并分别充满三条微管路；

步骤S3：待各微管路充满后，关闭水输送管路上的第一电磁阀，调节盐溶液输送管路和捕乳剂输入管路的调节阀，直至稳定产生S/O型单乳液；

步骤S4：S/O型乳液滴进入W微管路后，打开水输送管路上的第一电磁阀，调节水输送管路中的第一调节阀的开度，直至产生稳定的S/O/W型双乳液。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

(1)本发明的乳化器内部结构简单，仅由三个微管路组成；依靠微通道内液体快速流动剪切，高效产生稳定(单)双乳液；乳液尺寸和产生速度可通过调节流速精准控制，以满足不同时期不同生产规模以及不同煤质的需求。

(2)本发明通过浮选药剂乳化设备一方面可以制备具有壳-核结构的W/O/W、O/W/O型“真”双乳液；另一方面关闭连接乳化器入料口的水或盐溶液电磁阀，调整其他管路中液体流速，也可制备O/W或W/O型单乳液；灵活性高，适应性强，且乳液尺寸分布区间小。

(3)本发明通过浮选药剂乳化设备制备的S/O/W型双乳液，由于乳液内外渗透压差异和Laplace力共同作用，乳液稳定性极高，存在周期长，强化浮选效果明显，并为乳液的收集备用提供可能。

(4)本发明的S/O/W型双乳液为壳-核结构，可降低煤泥浮选药耗，避免浪费；凭借乳液结构产生的“胶囊缓释”作用，在煤表面活性位点定向释放药剂，提高浮选效果。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明的煤用浮选药剂乳化设备结构示意图；

图2为本发明的煤用浮选药剂乳化设备内部管路结构示意图。

附图标记：

1-乳化器；11-S微管路；12-O微管路；13-W微管路；21-水储存器；22-第一蠕动泵；23-第一流量计；24-第一调节阀；25-第一电磁阀；31-第一搅拌桶；32-第二蠕动泵；33-第二流量计；34-第二调节阀；35-第二电磁阀；36-第三蠕动泵；37-第三流量计；38-第三调节阀；39-第三电磁阀；41-第二搅拌桶；42-第四蠕动泵；43-第四流量计；44-第四调节阀；45-第四电磁阀；46-乳化剂储存器；47-捕收剂储存器；48-乳化剂输送管道；481-第五蠕动泵；482-第五流量计；483-第五调节阀；484-第五电磁阀；49-捕收剂输送管道；491-第六蠕动泵；492-第六流量计；493-第六调节阀；494-第六电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本发明的一个具体实施例，如图1-图2所示，公开了一种煤用浮选药剂乳化设备，包括水输送管道、盐溶液输送管道、捕乳剂输送管道和乳化器1，水输送管道、盐溶液输送管道和捕乳剂输送管道的输出端分别与乳化器1的三个进料口一一对应。

乳化器1为两步式T型交叉流乳滴生成装置，内部包括S微管路11、O微管路12和W微管路13三条微管路，S微管路11呈“L”型，包括第一微管路和第二微管路，O微管路12呈“L”型，包括第三微管路和第四微管路，W微管路13为直管。

具体地，第一微管路、第三微管路和W微管路13平行，且进料口朝向同一方向，第二微管路和第四微管路平行，且第二微管路与第三微管路垂直连通，第四微管路与W微管路13垂直连通。

本实施例中，从S微管路11进入的介质与O微管路12进入的介质汇合后进入W微管路13，并与W微管路13内的介质汇合，形成双乳液。

需要说明的是，乳化器1也可是两步式协流三维乳滴生成装置、一步式流动聚焦准二维乳滴生成装置等基于协流式、T形交叉流式和流动聚焦式基础结构组合而成的乳滴生成装置中的任何一种。

水输送管道的一端与W微管路13连通，另一端与水储存器21连通。为了将水储存器21内的水输送到W微管路13中，水输送管道上设有第一蠕动泵22，水储存器21中的水通过第一蠕动泵22提供的动力输入到W微管路13中。

为了精确控制进入W微管路13中的水的量，水输送管道上还设有第一流量计23和第一调节阀24，第一流量计23和第一调节阀24设于第一蠕动泵22和W微管路13之间。

本实施例中，通过在水输送管道上设置高精度的第一流量计23，能够准确判断进入W微管路13中的水的量；通过调控第一调节阀24能够控制进入W微管路13中的水的量。

考虑到输送到W微管道中的水根据需求需要停止输送，水输送管道上还设有第一电磁阀25，第一电磁阀25位于水储存器21的下游，具体位于水储存器21和第一蠕动泵22之间，第一电磁阀25用于控制水储存器21输出管路的开闭。

盐溶液输送管道的一端与S微管路11连通，另一端与第一搅拌桶31的输出端连通。为了将第一搅拌桶31内的盐溶液输送到S微管路11中，盐溶液输送管道上设有第二蠕动泵32，第一搅拌桶31内的盐溶液通过第二蠕动泵32提供的动力输送到S微管路11中。

为了精确控制进入S微管路11中的盐溶液的量，盐溶液输送管道上还设有第二流量计33和第二调节阀34，第二流量计33和第二调节阀34设于第二蠕动泵32和S微管路11之间。

本实施例中，通过在盐溶液输送管道上设置高精度的第二流量计33，能够准确判断进入S微管路11中的盐溶液的量；通过调控第二调节阀34能够控制进入S微管路11中的盐溶液的量。

考虑到输送到S微管道中的盐溶液根据需求需要停止输送，盐溶液输送管道上还设有第二电磁阀35，第二电磁阀35位于第一搅拌桶31的下游，具体位于第一搅拌桶31和第二蠕动泵32之间，第二电磁阀35用于控制第一搅拌桶31输出管路的开闭。

由于第一搅拌桶31内的盐溶液通过可溶性卤盐固体粉末和水混合溶解搅拌形成，因此需要向第一搅拌桶31内输送水，本实施例中，通过水储存器21向第一搅拌桶31内供水，即水储存器21中的水一部分通过第二蠕动泵32输送至第一搅拌桶31内，以制备一定浓度(30％-80％)的盐溶液；另一部分直接被输送至乳化器1的W微管路13的进料口，单独作为乳化用水。

本实施例中，水储存器21中的水一部分用于溶解卤盐固体粉末形成盐溶液输送到S微管路11中，另一部分作为乳化用水直接输送到W微管路13中，无需额外增加储水设备，既降低了成本，又减小了设备的复杂性。

为了将水储存器21中的水输送到第一搅拌桶31内，水储存器21与第一搅拌桶31之间设有第三蠕动泵36，水储存器21内的水通过第三蠕动泵36提供的动力输送到第一搅拌桶31中。

为了精确控制进入第一搅拌桶31中的水的量，水储存器21与第一搅拌桶31之间还设有第三流量计37和第三调节阀38，第三流量计37和第三调节阀38设于第三蠕动泵36和第一搅拌桶31之间。

本实施例中，通过高精度的第三流量计37能够准确判断进入第一搅拌桶31中的水的量；通过调控第三调节阀38能够控制进入第一搅拌桶31中的水的量。

考虑到输送到第一搅拌桶31中的水根据需求需要停止输送，水储存器21与第一搅拌桶31之间还设有第三电磁阀39，第三电磁阀39位于水储存器21的下游，具体位于水储存器21和第三蠕动泵36之间，第三电磁阀39用于控制水储存器21输出管路的开闭。

捕乳剂输送管道的一端与O微管路12连通，另一端与第二搅拌桶41的输出端连通。为了将第二搅拌桶41内的乳化剂和捕收剂混合液输送到O微管路12中，捕乳剂输送管道上设有第四蠕动泵42，第二搅拌桶41内的乳化剂和捕收剂混合液通过第四蠕动泵42提供的动力输送到O微管路12中。

为了精确控制进入O微管路12中的乳化剂和捕收剂混合液的量，捕乳剂输送管道上还设有第四流量计43和第四调节阀44，第四流量计43和第四调节阀44设于第四蠕动泵42和O微管路12之间。

本实施例中，通过在捕乳剂输送管道上设置高精度的第四流量计43，能够准确判断进入O微管路12中的乳化剂和捕收剂混合液的量；通过调控第四调节阀44能够控制进入O微管路12中的乳化剂和捕收剂混合液的量。

考虑到输送到O微管路12的乳化剂和捕收剂混合液根据需求需要停止输送，捕乳剂输送管道上还设有第四电磁阀45，第四电磁阀45位于第二搅拌桶41的下游，具体位于第二搅拌桶41和第四蠕动泵42之间，第四电磁阀45用于控制第二搅拌桶41输出管路的开闭。

由于第二搅拌桶41内的乳化剂和捕收剂混合液通过乳化剂和捕收剂混合搅拌形成，因此需要向第二搅拌桶41内输送乳化剂和捕收剂，故煤用浮选药剂乳化设备还包括乳化剂储存器46和捕收剂储存器47，乳化剂储存器46和第二搅拌桶41之间设有乳化剂输送管道48，捕收剂储存器47和第二搅拌桶41之间设有捕收剂输送管道49。

乳化剂输送管道48的一端与乳化剂储存器46连通，另一端与第二搅拌桶41的输入端连通。为了将乳化剂储存器46内的乳化剂输送到第二搅拌桶41中，乳化剂输送管道48上设有第五蠕动泵481，乳化剂储存器46内的乳化剂通过第五蠕动泵481提供的动力输送到第二搅拌桶41中。

为了精确控制进入第二搅拌桶41的乳化剂的量，乳化剂输送管道48上还设有第五流量计482和第五调节阀483，第五流量计482和第五调节阀483设于第五蠕动泵481和第二搅拌桶41之间。

考虑到输送到第二搅拌桶41中的乳化剂根据需求需要停止输送，乳化剂输送管道48上还设有第五电磁阀484，第五电磁阀484位于乳化剂储存器46的下游，具体位于乳化剂储存器46和第五蠕动泵481之间，第五电磁阀484用于控制乳化剂储存器46输出管路的开闭。

捕收剂输送管道49的一端与捕收剂储存器47连通，另一端与第二搅拌桶41的输入端连通。为了将捕收剂储存器47内的捕收剂输送到第二搅拌桶41中，捕收剂输送管道49上设有第六蠕动泵491，捕收剂储存器47内的捕收剂通过第六蠕动泵491提供的动力输送到第二搅拌桶41中。

为了精确控制进入第二搅拌桶41的捕收剂的量，捕收剂输送管道49上还设有第六流量计492和第六调节阀493，第六流量计492和第六调节阀493设于第六蠕动泵491和第二搅拌桶41之间。

考虑到输送到第二搅拌桶41中的捕收剂根据需求需要停止输送，捕收剂输送管道49上还设有第六电磁阀494，第六电磁阀494位于捕收剂储存器47的下游，具体位于捕收剂储存器47和第六蠕动泵491之间，第六电磁阀494用于控制捕收剂储存器47输出管路的开闭。

本实施例中，通过乳化剂储存器46和捕收剂储存器47输出管路中设置高精度流量计(第五流量计482和第六流量计492)，准确判断进入第二搅拌桶41的捕收剂和乳化剂的体积，以便实时地调节乳化剂储存器46和捕收剂储存器47输出管路中的调节阀(第五调节阀483和第六调节阀493)的开度，实现药剂的精准配比。

需要说明的是，水储存器21、乳化剂储存器46和捕收剂储存器47的内部均设有液位保持装置，即球形浮子自锁装置，以便保持容器内液位处于合适水平，为下游设备提供连续稳定的来料。

本实施例中，乳化用水、搅拌均匀的乳化剂和捕收剂混合物、以及一定浓度的盐溶液通过输送管路(本实施例的水输送管路、盐溶液输送管路和捕乳剂输送管路)，分别进入乳化器1的三个入料口。水输送管路、盐溶液输送管路和捕乳剂输送管路上设置的蠕动泵、流量计、调节阀和电磁阀，可实时监控进入乳化器1的液体流量的大小，调整乳化器1内乳化药剂产生速度及乳化程度。

与现有技术相比，本实施例提供的煤用浮选药剂乳化设备：乳化器内部结构简单，仅由三个微管路组成；依靠微通道内液体快速流动剪切，高效产生稳定(单)双乳液；乳液尺寸和产生速度可通过调节流速精准控制，以满足不同时期不同生产规模以及不同煤质的需求。通过浮选药剂乳化设备一方面可以制备具有壳-核结构的W/O/W、O/W/O型“真”双乳液；另一方面关闭连接乳化器入料口的水或盐溶液电磁阀，调整其他管路中液体流速，也可制备O/W或W/O型单乳液；灵活性高，适应性强，且乳液尺寸分布区间小。通过浮选药剂乳化设备制备的S/O/W型双乳液，由于乳液内外渗透压差异和Laplace力共同作用，乳液稳定性极高，存在周期长，强化浮选效果明显，并为乳液的收集备用提供可能。S/O/W型双乳液为壳-核结构，可降低煤泥浮选药耗，避免浪费；凭借乳液结构产生的“胶囊缓释”作用，在煤表面活性位点定向释放药剂，提高浮选效果。

实施例2

本发明的另一个具体实施例，如图1-图2所示，公开了一种煤用浮选药剂乳化方法，采用实施例1的煤用浮选药剂乳化设备，步骤包括：

步骤S1：原料准备：

将乳化剂存储器46中的乳化剂(HLB<10)和捕收剂存储器47中的捕收剂加入到第二搅拌桶41中搅拌，形成均匀的乳化剂占比为1-3wt％的捕收剂和乳化剂混合物。

水储存器21中的一部分水输送至第一搅拌桶31，与其中的可溶性卤盐固体粉末混合，完全溶解搅拌均匀形成一定浓度(30％-80％)的盐溶液；水储存器21中的另一部分水直接输送至W微管路13的进料口。

步骤S2：打开输送管路中的电磁阀，使盐溶液、捕收剂和乳化剂的混合物、水进入乳化器1并分别充满S微管路11、O微管路12、W微管路13三条微管路。

本步骤中，打开各输送管路中的电磁阀，使盐溶液、捕收剂和乳化剂的混合物、水进入乳化器1，并分别充满S微管路11、O微管路12和W微管路13三条微管路，来排除空气对乳液制备的影响，避免管路中残留空气而出现过压危险。

步骤S3：待各微管路充满后，关闭水输送管路上的第一电磁阀25，调节盐溶液输送管路和捕乳剂输入管路调节阀，直至稳定产生S/O型单乳液。

本步骤中，乳化器1内各微管路(S微管路11、O微管路12和W微管路13)充满相应液体后，关闭第一电磁阀25，并通过调整盐溶液输送管路和捕乳剂输入管路调节阀的开度，分别调控S微管路11和O微管路12中盐溶液、捕收剂和乳化剂混合物的流量和流速，直至盐溶液在S微管路11和O微管路12管路交汇处能被流动的捕收剂和乳化剂混合物剪切而稳定产生液滴直径为微米级的(优选1～10μm)的S/O型单乳液。

步骤S4：S/O型乳液滴进入W微管路13后，打开水输送管路上的第一电磁阀25，保持盐溶液输送管和捕乳剂输送管路中调节阀的开度不变，调节水输送管路中的第一调节阀24的开度，直至产生稳定的S/O/W型双乳液。产生的稳定双乳液可收集备用也可直接用于煤泥浮选。

本步骤中，S/O型乳液滴在后续捕收剂和乳化剂混合物的推动下进入W微管路13后，打开第一电磁阀25，保持盐溶液输送管和捕乳剂输送管路中调节阀的开度不变，调节水输送管路中的第一调节阀24的开度，调控W微管路13中水的流量和流速，直至包含S/O型单乳液的捕收剂和乳化剂的混合物能被流动的水剪切而稳定产生液滴直径为微米级的(优选1～10μm)的S/O/W型双乳液。W微管路13中水的流量和流速的变化，使O微管路12和W微管路13交汇处中能够产生较大范围的流体剪切力，从而产生尺寸可调范围大、“壳-核”厚度易调控的稳定S/O/W型双乳液，以满足不同时期不同生产规模以及不同煤质的需求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种煤用浮选药剂乳化方法，其特征在于，采用煤用浮选药剂乳化设备，煤用浮选药剂乳化设备包括水输送管道、盐溶液输送管道、捕乳剂输送管道、乳化器（1）、水储存器（21）、第一搅拌桶（31）、第二搅拌桶（41）、乳化剂储存器（46）和捕收剂储存器（47），所述水输送管道、所述盐溶液输送管道和所述捕乳剂输送管道分别与所述乳化器（1）的三个进料口连接；乳化器（1）包括S微管路（11）、O微管路（12）和W微管路（13）三条微管路，水输送管道的一端与W微管路（13）连通，另一端与水储存器（21）连通，盐溶液输送管道的一端与S微管路（11）连通，另一端与第一搅拌桶（31）的输出端连通，水储存器（21）向第一搅拌桶（31）内供水，捕乳剂输送管道的一端与O微管路（12）连通，另一端与第二搅拌桶（41）的输出端连通，所述乳化剂储存器（46）和所述捕收剂储存器（47）均与所述第二搅拌桶（41）连通；所述乳化剂储存器（46）和所述第二搅拌桶（41）之间设有乳化剂输送管道（48），所述捕收剂储存器（47）和所述第二搅拌桶（41）之间设有捕收剂输送管道（49）；

煤用浮选药剂乳化方法步骤包括：

步骤S1：原料准备：

将乳化剂储存器（46）中的乳化剂和捕收剂储存器（47）中的捕收剂加入到第二搅拌桶（41）中搅拌，形成捕乳剂；

水储存器（21）中的一部分水输送至第一搅拌桶（31），与其中的可溶性卤盐固体粉末混合形成盐溶液；另一部分水直接与输送至乳化器（1）的W微管路（13）的进料口；

步骤S2：打开输送管路中的电磁阀，使盐溶液、捕乳剂、水进入乳化器（1）并分别充满S微管路（11）、O微管路（12）、W微管路（13）三条微管路；

步骤S3：待各微管路充满后，关闭水输送管路上的第一电磁阀（25），调节盐溶液输送管路和捕乳剂输入管路的调节阀，分别调控S微管路（11）和O微管路（12）中盐溶液、捕乳剂的流量和流速，直至稳定产生S/O型单乳液；

步骤S4：S/O型乳液滴进入W微管路（13）后，打开水输送管路上的第一电磁阀（25），保持盐溶液输送管和捕乳剂输送管路中调节阀的开度不变，调节水输送管路中的第一调节阀（24）的开度，调控W微管路（13）中水的流量和流速，直至产生稳定的S/O/W型双乳液。

2.根据权利要求1所述的煤用浮选药剂乳化方法，其特征在于，所述水输送管道上设有第一蠕动泵（22）。

3.根据权利要求2所述的煤用浮选药剂乳化方法，其特征在于，所述水输送管道上还设有第一流量计（23）和第一调节阀（24），所述第一流量计（23）和所述第一调节阀（24）位于所述第一蠕动泵（22）和所述乳化器（1）之间。

4.根据权利要求1所述的煤用浮选药剂乳化方法，其特征在于，所述水储存器（21）、所述乳化剂储存器（46）和所述捕收剂储存器（47）内均设有液位保持装置。