CN115846056A - 一种低阶煤浮选用w/o型微乳液捕收剂及其制备与应用 - Google Patents

一种低阶煤浮选用w/o型微乳液捕收剂及其制备与应用 Download PDF

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王鑫
李恩泽
秦永红
成怀刚
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Abstract

本发明提供了一种低阶煤浮选用W/O型微乳液捕收剂及其制备与应用。所述W/O型微乳液捕收剂的具体制备过程如下:取表面活性剂surfynol 420和仲辛醇于恒温水浴中超声混合,得到产物A;取产物A加入到煤油中,于恒温水浴中超声,得到产物B;将NaCl溶液缓慢匀速滴加至产物B中,在滴加过程中高速搅拌,得到产物C;将产物C移至恒温振荡器上振荡,直至体系澄清,得到W/O型微乳液捕收剂。本发明制得的W/O微乳液捕收剂粒径均一(<100nm),多分散指数小于0.06,具有较好的分散性,用于低阶煤的浮选能显著提高低阶煤的浮选效率、降低浮选成本,对于低阶煤的清洁高效利用意义重大,有着良好的应用前景。

Description

一种低阶煤浮选用W/O型微乳液捕收剂及其制备与应用
技术领域
本发明属于低阶煤资源化利用领域,具体涉及一种低阶煤浮选用W/O型微乳液捕收剂及其制备与应用。
背景技术
我国含有丰富的低阶煤资源,约占目前已探明煤炭储量的50%,低阶煤的清洁高效利用既是我国能源安全的重要保证,也是我国低碳发展的重要举措。
泡沫浮选是煤炭分选提质的常用方法。在泡沫浮选中,通常将非极性烃类油(柴油或煤油)作为捕收剂加入到浮选浆中,使疏水的煤颗粒表面与其疏水链连接,煤颗粒可以粘附在微气泡上从浆液中分离出来。因此,浮选捕收剂的性能对该工艺的效率有着重要的作用。而非极性烃油在煤浆中具有较强的疏水性,分散性较差,容易产生较大的油滴。此外,低阶煤表面含氧官能团含量高,亲水性强,进一步降低了浮选过程中烃类油与低阶煤颗粒的碰撞概率,导致浮选效率低、药剂耗量大、浮选成本高。
微乳液是由表面活性剂和共表面活性剂组成的热力学稳定体系,具有制备简单、尺寸微小均一(<100nm)、低粘度和超低的界面张力等优点。更重要的是,将微乳液作为浮选捕收剂可以大大提高浮选效率。
油包水型(W/O)乳液以油为连续相(外相),分散相(内相)被水所替代,具备烃类油捕收剂特性的同时可大大降低烃类油的耗量。因此,开发出一种合适的W/O型微乳液捕收剂,提高捕收剂的分散性和经济性,对于实现低阶煤的清洁、高效、经济利用意义重大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低阶煤浮选用W/O型微乳液捕收剂及其制备与应用,以低阶煤清洁高效利用为目标,解决现有泡沫浮选低阶煤工艺浮选效率低、药剂耗量大、浮选成本高的技术问题。
为实现上述目的,本发明是通过以下技术方案来实现:
本发明提供了一种低阶煤浮选用W/O型微乳液捕收剂的制备方法,包括以下步骤:
S1,将表面活性剂surfynol 420与仲辛醇混合,超声处理,得到产物A;
S2,将产物A与煤油混合,超声处理,得到产物B;
S3,将NaCl溶液加入至产物B中,搅拌,得到产物C;
S4,将产物C振荡,直至体系澄清,即得所述W/O型微乳液捕收剂。
作为优选,所述S1中表面活性剂surfynol 420与仲辛醇的质量比为1:3~2:1,优选为1:1。
作为优选,所述S1中超声条件为:温度35℃、频率30Hz、功率50W。
作为优选,所述S2中产物A与煤油的质量比为1:1~3:1,优选为2:1。
作为优选,所述S2中超声条件为:温度35℃、频率40Hz、功率55W。
作为优选,所述S3中NaCl溶液以2~4mL/min的速度匀速滴加至产物B中,在滴加过程中以2000~2500r/min的速度搅拌至NaCl溶液添加结束。
作为优选,所述S3中NaCl溶液的质量浓度为5%,NaCl溶液与产物B的质量比为16:1~18:1,优选为17:1。
作为优选,所述S4中振荡温度为25~30℃。
本发明还提供了上述方法制备的W/O型微乳液捕收剂。
本发明还提供了上述方法制备的W/O型微乳液捕收剂在低阶煤浮选中的应用,具体包括以下步骤:
S1,将低阶煤粉加入到水中搅拌分散,使煤粉充分润湿,得到混合液E;
S2,将W/O型微乳液捕收剂加入到混合液E中,搅拌,得到混合液F,然后进行刮泡浮选。
作为优选,所述S1中低阶煤粉粒径小于200目,低阶煤粉与水的固液质量比为1:20~1:25。
作为优选,所述S2中W/O型微乳液捕收剂与混合液E的质量比为1:31000~1:34000,优选为1:33900。
作为优选,所述S2中刮泡浮选的条件为:控制气体流量为20~25mL/min,浮选时间为5min,以时间间隔为15s的速度进行刮泡。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
本发明制得的W/O型微乳液捕收剂粒径小于100nm(大部分在50nm左右)。经测定,多分散指数小于0.06,在浮选体系中分散性好、稳定性高,其在油耗量较低的情况下可通过浮选法实现低阶煤资源的高效回收,显著提高低阶煤的浮选效率、降低浮选成本,且在浮选过程中无需添加起泡剂,工艺简单,经济高效,对于低阶煤的清洁高效利用具有十分重要的意义,有着良好的应用前景。
附图说明
图1为实施例2制备的W/O型微乳液捕收剂粒径分布图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将结合附图及实施例对本发明进行更详细地记载。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定发明。
实施例1
W/O型微乳液捕收剂的制备
S1,将5g表面活性剂surfynol 420和15g仲辛醇加入到容器中,于35℃水浴中超声(频率30Hz、功率50W)1h,得到产物A;
S2,取20g S1中所得产物A和20g煤油加入到另一容器中,于35℃水浴中超声(频率40Hz、功率55W)1h,得到产物B;
S3,将320g质量浓度为5%的NaCl溶液通过流量计以2mL/min的速度匀速滴加至20g产物B中,在滴加过程中以2000r/min的速度搅拌至NaCl溶液添加结束,得到产物C;
S4,将产物C移至恒温振荡器上,在25℃下振荡,直至体系澄清,得到W/O型微乳液捕收剂。
W/O型微乳液捕收剂的应用
S5,将5g粒径小于200目的低阶煤粉加入到100g水中搅拌分散5min,使煤粉充分润湿,得到混合液E;
S6,将3.4mg W/O型微乳液捕收剂加入到105g S5的混合液E中,以1000r/min搅拌速度继续搅拌3min,得到混合液F;
S7,将S6得到的混合液F转移至浮选管中,控制气体流量为20mL/min,浮选5min,以时间间隔为15s的速度将浮出的泡沫刮出并收集回用。
实施例2
W/O型微乳液捕收剂的制备
S1,将5g表面活性剂surfynol 420和5g仲辛醇加入到容器中,于35℃水浴中超声(频率30Hz、功率50W)1h,得到产物A;
S2,取10g S1中所得产物A和5g煤油加入到另一容器中,于35℃水浴中超声(频率40Hz、功率55W)1h,得到产物B;
S3,将170g质量浓度为5%的NaCl溶液通过流量计以2mL/min的速度匀速滴加至10g产物B中,在滴加过程中以2200r/min的速度搅拌至NaCl溶液添加结束,得到产物C;
S4,将产物C移至恒温振荡器上,在28℃下振荡,直至体系澄清,得到W/O型微乳液捕收剂。
W/O型微乳液捕收剂的应用
S5,将5g粒径小于200目的低阶煤粉加入到110g水中搅拌分散5min,使煤粉充分润湿,得到混合液E;
S6,将3.4mg W/O型微乳液捕收剂加入到115g S5的混合液E中,以1200r/min搅拌速度继续搅拌3min,得到混合液F;
S7,将S6得到的混合液F转移至浮选管中,控制气体流量为22mL/min,浮选5min,以时间间隔为15s的速度将浮出的泡沫刮出并收集回用。
实施例3
W/O型微乳液捕收剂的制备
S1,将10g表面活性剂surfynol 420和5g仲辛醇加入到容器中,于35℃水浴中超声(频率30Hz、功率50W)1h,得到产物A;
S2,取15g S1中所得产物A和5g煤油加入到另一容器中,于35℃水浴中超声(频率40Hz、功率55W)1h,得到产物B;
S3,将360g质量浓度为5% NaCl溶液通过流量计以2mL/min的速度匀速滴加至20g产物B中,在滴加过程中以2500r/min的速度搅拌至NaCl溶液添加结束,得到产物C;
S4,将产物C移至恒温振荡器上,在30℃下振荡,直至体系澄清,得到W/O型微乳液捕收剂。
W/O型微乳液捕收剂的应用
S5,将5g粒径小于200目的低阶煤粉加入到125g水中搅拌分散5min,使煤粉充分润湿,得到混合液E;
S6,将3.8mg W/O型微乳液捕收剂加入到130g S5的混合液E中,以1500r/min搅拌速度继续搅拌3min,得到混合液F;
S7,将S6得到的混合液F转移至浮选管中,控制气体流量为25mL/min,浮选5min,以时间间隔为15s的速度将浮出的泡沫刮出并收集回用。
将实施例1~3制备的W/O型微乳液捕收剂分别稀释100倍,利用Nano-ZS马尔文粒径仪采用动态光散射在25℃下测量乳液的多分散指数,每次测量三次取平均值,测量结果参见表1。
表1 W/O型微乳液捕收剂多分散指数
Figure BDA0003937131090000061
实施例1~3制备的W/O型微乳液捕收剂浮选指标参见表2,由表2可知,用本发明实施例1~3制备的W/O型微乳液作为捕收剂浮选低阶煤时,精煤产率和灰分均可达到选煤厂煤炭分选的标准,但油耗量仅为传统工艺的1/5左右。因此采用本发明制得的W/O型微乳液捕收剂进行低阶煤的浮选,可以有效提高浮选过程的经济性,能够实现对低阶煤资源的清洁高效利用。
表2 W/O型微乳液捕收剂浮选指标
Figure BDA0003937131090000062
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种低阶煤浮选用W/O型微乳液捕收剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1,将表面活性剂surfynol 420与仲辛醇混合,超声处理,得到产物A;
S2,将产物A与煤油混合,超声处理,得到产物B;
S3,将NaCl溶液加入至产物B中,搅拌,得到产物C;
S4,将产物C振荡,直至体系澄清,即得所述W/O型微乳液捕收剂。
2.根据权利要求1所述的一种低阶煤浮选用W/O型微乳液捕收剂的制备方法,其特征在于:所述S1中表面活性剂surfynol 420与仲辛醇的质量比为1:3~2:1,超声条件为:温度35℃、频率30Hz、功率50W。
3.根据权利要求1所述的一种低阶煤浮选用W/O型微乳液捕收剂的制备方法,其特征在于:所述S2中产物A与煤油的质量比为1:1~3:1,超声条件为:温度35℃、频率40Hz、功率55W。
4.根据权利要求1所述的一种低阶煤浮选用W/O型微乳液捕收剂的制备方法,其特征在于:所述S3中NaCl溶液以2~4mL/min的速度匀速滴加至产物B中,在滴加过程中以2000~2500r/min的速度搅拌至NaCl溶液添加结束。
5.根据权利要求1所述的一种低阶煤浮选用W/O型微乳液捕收剂的制备方法,其特征在于:所述S3中NaCl溶液的质量浓度为5%,NaCl溶液与产物B的质量比为16:1~18:1。
6.根据权利要求1所述的一种低阶煤浮选用W/O型微乳液捕收剂的制备方法,其特征在于:所述S4中振荡温度为25~30℃。
7.一种权利要求1~6任一项所述方法制备的W/O型微乳液捕收剂。
8.一种权利要求7所述的W/O型微乳液捕收剂在低阶煤浮选中的应用,其特征在于:包括以下步骤:
S1,将低阶煤粉加入到水中搅拌分散,使煤粉充分润湿,得到混合液E;
S2,将W/O型微乳液捕收剂加入到混合液E中,搅拌,得到混合液F,然后进行刮泡浮选。
9.根据权利要求8所述的W/O型微乳液捕收剂的应用,其特征在于:所述S1中低阶煤粉粒径小于200目,低阶煤粉与水的固液质量比为1:20~1:25。
10.根据权利要求8所述的W/O型微乳液捕收剂的应用,其特征在于:所述S2中W/O型微乳液捕收剂与混合液E的质量比为1:31000~1:34000;刮泡浮选的条件为:控制气体流量为20~25mL/min,浮选时间为5min,以时间间隔为15s的速度进行刮泡。
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