WO2021147508A1 - 一种高效低阶煤浮选用药剂及浮选方法 - Google Patents

一种高效低阶煤浮选用药剂及浮选方法 Download PDF

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魏立勇
刘太顺
王�锋
车涛
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Abstract

一种低阶煤浮选药剂及浮选方法，适用于针对低阶煤资源回收使用。质量份配比为：废润滑油：40-60份，短链酯：5-25份，司班80：10份，脂肪酸聚氧乙烯醚：10份，CuSO 4：5份，NaCl：6份，絮凝剂：4份；将低阶煤浮选药剂和水添加至搅拌桶Ⅰ（1）中搅拌，之后在给入搅拌桶Ⅱ（3）添加低阶煤搅拌并控制矿浆浓度，之后进行浮选。其浮选效果好，节省用药，通过将浮选药剂提前加入矿浆搅拌桶的方法来促进药剂在矿浆中的分散性能，保障选前药剂与颗粒的充分接触与吸附，以发挥复合浮选药剂的最佳性能。

Description

一种高效低阶煤浮选用药剂及浮选方法 技术领域
本发明涉及一种高效低阶煤浮选用药剂及浮选方法，尤其适用于煤炭企业针对低阶煤资源回收使用的高效低阶煤浮选用药剂及浮选方法。
背景技术
我国低阶煤，包括褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤的储量十分丰富，占整体煤炭资源的40％左右。随着优质焦肥煤等煤炭资源的消耗和匮乏，低阶煤的开采利用对保证我国以煤炭为主的能源供给、实现低品质煤炭资源的高效利用、减轻煤系环境污染具有重大意义。采掘机械化程度的提高及重介选煤的发展，使得煤炭呈现微细粒度特征，浮选是分离细煤泥最经济有效的技术之一。但低阶煤通常水分含量高、热值低、颗粒表面亲水性强，每吨干煤泥浮选所需的药剂(捕收剂、起泡剂)用量在10kg～60kg之间。同时，复杂的矿物嵌布结构也大大降低了低阶煤的浮选效率。其中，造成低阶煤泥浮选药剂消耗量偏高的主要原因有：(1)低阶煤由于其自身变质程度较低，颗粒表面含有大量的含氧官能团，这些表面含氧官能团极易与水分子形成氢键，造成烃类油捕收剂很难在颗粒表面进行有效的铺展；(2)低阶煤表面通常多孔疏松，发达的孔隙结构会使浮选药剂被其直接吸附，从而降低了浮选药剂的作用效果；(3)低阶煤浮选的传统捕收剂一般是柴油或煤油等烃类油，这部分烃类油在具有粘度大、在水中不易分散等特点，在一次浮选中，过量捕收剂的添加在一定程度上能强化低阶煤的浮选过程，但剂量的偏高不利于捕收剂的分散。低阶煤浮选效果不佳、药剂消耗偏高等问题一直是困扰选煤厂生产的难题之一。
针对低阶煤浮选过程强化，国内学者提出了很多技术方法。主要聚焦于颗粒表面预处理，比如对低阶煤表面进行超声、微波、加热预处理以此来提高颗粒表面疏水基团比例，对低阶煤进行磨矿预处理剥离氧化层，在矿浆调浆过程中添加表面活性剂或者采用极性捕收剂提高疏水性；还有学者将油类捕收剂制备成油泡，以此来提高捕收剂的浮选性能。这些方法虽取得一定的实验效果，但并未从根本上解决低阶煤难浮以及药耗量高的问题，且在实际生产中很难达到所需的实验要求。
发明内容
技术问题：针对上述技术的不足之处，提供一种高浮选效率高，节省浮选药耗，提高药剂在矿浆中的分散性，从而保证发挥药剂最佳性能，实现低阶煤资源的绿色、高效利用的高效低阶煤浮选用药剂及浮选方法。
技术内容：本发明的一种低阶煤浮选药剂，其质量份配比为：废润滑油：40-60份，短链酯：5-25份，司班80：10份，脂肪酸聚氧乙烯醚：10份，CuSO 4：5份，NaCl：6份，絮凝剂：4份；上述组分不分先后倒入同一容器，搅拌混合均匀后即可。
一种低阶煤浮选药剂的浮选方法，其使用低阶煤浮选药剂作为浮选药剂，
具体步骤为：
将低阶煤浮选药剂和水添加至搅拌桶Ⅰ中，启动搅拌桶Ⅰ进行搅拌，使低阶煤浮选药剂在叶轮剪切和水作用下混合形成搅拌后的复合药剂；
利用渣浆泵将搅拌后的复合药剂输送至搅拌桶Ⅱ中，同时将待浮选的低阶煤加入到第二段浮选搅拌桶，并向搅拌桶Ⅱ内补充水保持桶内矿浆的浓度；
启动搅拌桶Ⅱ进行搅拌获得充分混合成获得混合矿浆Ⅰ，使低阶煤浮选药剂有效地扩散，扩散后的低阶煤浮选药剂与低阶煤中的煤及矿物颗粒发生高效接触，使低阶煤浮选药剂在煤及矿物颗粒表面有效吸附和铺展；
利用渣浆泵Ⅱ将混合矿浆Ⅰ输送到矿浆预处理器中，同时向矿浆预处理器中添加相应的起泡剂，启动矿浆预处理器内的叶轮使混合矿浆Ⅰ与起泡剂混合，在低阶煤浮选药剂与起泡剂的作用下完成初步矿化得到混合矿浆Ⅱ，混合矿浆Ⅱ通过渣浆泵Ⅲ沿管道给入浮选柱进行浮选作业；
浮选作业中混合矿浆Ⅱ在浮选柱内完全矿化，完全矿化后的矿浆经过浮选通过浮选柱上部的溢流堰经管排出浮选精矿，通过浮选柱的底流口排出浮选后的尾矿；
重复上述过程，直至浮选过程全部结束。
所述搅拌桶Ⅰ的搅拌时间为5-10分钟，搅拌桶Ⅱ的搅拌时间为2-5分钟。
所述搅拌桶Ⅱ内的矿浆的浓度保持在80g/L。
实际使用中低阶煤为干煤泥，每吨干煤泥的低阶煤浮选药剂用量为1.8kg，，起泡剂为杂醇，每吨干煤泥的起泡剂用量为0.5kg。
有益效果：
本发明的低阶煤浮选药剂，通过对不同类型药剂的复合使用，充分发挥各类型药剂在低阶煤表面吸附的协同作用，改善浮选效果，提高低阶煤浮选精煤的产率，极大降低低阶煤浮选药剂的消耗量。废润滑油及短链酯可以有效吸附在低阶煤表面，强化低阶煤颗粒表面的疏水性。司班80及脂肪酸聚氧乙烯醚在低阶煤颗粒表面疏水性强化的基础上促进烃类油在矿浆中的分散，一定程度上也起到桥接废润滑油及短链酯在低阶煤表面的吸附。CuSO 4可以促进药剂中极性成分与低阶煤颗粒表面含氧位点的配位吸附，NaCl可压缩溶液中颗粒-颗粒间及颗粒-气泡间的双电层，进而降低颗粒-颗粒间及颗粒-气泡间静电斥力作用。絮凝剂在强化药剂分散的同时可以提高浮选药剂的选择性，实现对低阶煤中碳、灰的选择性絮凝；
本发明的浮选方法，通过对浮选药剂以及待选低阶煤的预调浆处理，使浮选药剂与颗粒在分选前充分接触，避开水分子的氢键吸附，极大地提高了浮选药剂的作用效率，对低阶煤高效浮选的实际意义重大；
高效复合药剂不仅适用于低阶煤的浮选提质过程，对于氧化煤或其他难浮煤同样适用；新的药剂 添加工艺对其他矿物浮选中的油类药剂的使用同样适用。
附图说明
图1是本发明的分选设备结构示意图。
图中：1-搅拌桶Ⅰ，2-渣浆泵Ⅰ，3-搅拌桶Ⅱ，4-渣浆泵Ⅱ，5-矿浆预处理器，6-渣浆泵，7-浮选柱，a-搅拌后的复合药剂，b-二次搅拌后的复合药剂，c-低阶煤，d-混合矿浆，e-浮选精矿，f-尾矿，g-冲洗水
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施作进一步的描述：
如图1所示，本发明的低阶煤浮选药剂，其特征在于质量份配比为：废润滑油：40-60份，短链酯：5-25份，司班80：10份，脂肪酸聚氧乙烯醚：10份，CuSO 4：5份，NaCl：6份，絮凝剂：4份；上述组分不分先后倒入同一容器，搅拌混合均匀后即可。
一种浮选方法，其使用低阶煤浮选药剂作为浮选药剂，具体步骤为：
将低阶煤浮选药剂和水添加至搅拌桶Ⅰ1中，搅拌桶Ⅰ1的搅拌时间为5-10分钟，搅拌桶Ⅱ3的搅拌时间为2-5分钟，启动搅拌桶Ⅰ1进行搅拌，使低阶煤浮选药剂在叶轮剪切和水作用下混合形成搅拌后的复合药剂；
利用渣浆泵Ⅰ2将搅拌后的复合药剂输送至搅拌桶Ⅱ3中，同时将待浮选的低阶煤加入到第二段浮选搅拌桶3，并向搅拌桶Ⅱ3内补充水保持桶内矿浆的浓度在80g/L；
启动搅拌桶Ⅱ3进行搅拌获得充分混合成获得混合矿浆Ⅰb，使低阶煤浮选药剂有效地扩散，扩散后的低阶煤浮选药剂与低阶煤中的煤及矿物颗粒发生高效接触，使低阶煤浮选药剂在煤及矿物颗粒表面有效吸附和铺展；
利用渣浆泵Ⅱ4将混合矿浆Ⅰb输送到矿浆预处理器5中，同时向矿浆预处理器5中添加相应的起泡剂c，起泡剂c为杂醇，启动矿浆预处理器5内的叶轮使混合矿浆Ⅰb与起泡剂c混合，在低阶煤浮选药剂与起泡剂c的作用下完成初步矿化得到混合矿浆Ⅱd，混合矿浆Ⅱd通过渣浆泵Ⅲ6沿管道给入浮选柱7进行浮选作业；
浮选作业中混合矿浆Ⅱd在浮选柱7内完全矿化，完全矿化后的矿浆经过浮选通过浮选柱7上部的溢流堰经管排出浮选精矿e，通过浮选柱7的底流口排出浮选后的尾矿f；每次浮选后利用冲洗水g清洁浮选柱7内部。
中低阶煤为干煤泥，每吨干煤泥的低阶煤浮选药剂用量为1.8kg，起泡剂c用量为0.5kg。
实施例1
一种使用低阶煤浮选药剂的浮选工艺，步骤具体如下：
首先，将复合药剂按相应的质量份数添加至搅拌桶Ⅰ1，开启搅拌桶的叶轮对复合药剂进行搅拌5-10分钟，药剂在叶轮剪切和流体作用下充分混合。
其次，复合药剂搅拌均匀后，由渣浆泵Ⅰ2通过管道输送至搅拌桶Ⅱ3中，同时将待浮选的低阶煤加入到搅拌桶Ⅱ3，添加补充水使整个矿浆的浓度保持在80g/L。
进一步地，复合药剂与低阶煤在搅拌桶Ⅱ中充分混合2-4分钟，复合药剂将有效地分散到溶液中去，同时药剂与颗粒发生高效接触，药剂在颗粒表面实现吸附和铺展。
进一步地，将药剂与低阶煤完全混匀后矿浆b通过渣浆泵Ⅱ4输送到矿浆预处理器5，同时向矿浆预处理器中添加相应的起泡剂c，通过矿浆预处理器内的叶轮转动使矿浆预处理器内的混合矿浆发生循环，并在捕收剂与起泡剂条件下完成初步矿化，完成初步矿化的混合矿浆d通过渣浆泵6沿管道给入浮选柱7进行浮选作业。
进一步地，完全矿化的矿浆中的浮选精矿e从浮选柱7上部的溢流堰经管道排出，完全矿化后的矿浆中的尾矿f在浮选柱7中下沉从底流口经管道排出。
重复上述过程，直至浮选过程全部结束。
具体的，浮选药剂由下述质量份的物质组成：
(一)、废润滑油：40份，短链酯：25份，司班80：10份，脂肪酸聚氧乙烯醚：10份，CuSO 4：5份，NaCl：6份，絮凝剂：4份。
(二)、废润滑油：60份，短链酯：5份，司班80：10份，脂肪酸聚氧乙烯醚：10份，CuSO 4：5份，NaCl：6份，絮凝剂：4份。
(三)、废润滑油：50份，短链酯：15份，司班80：10份，脂肪酸聚氧乙烯醚：10份，CuSO 4：5份，NaCl：6份，絮凝剂：4份
上述三种配比数据对应的浮选试验结果(所用捕收剂，即文中所述的浮选药剂，用量为1.8kg/t；起泡剂为杂醇，用量为0.5kg/t；低阶煤采用神东集团某选煤厂未经絮凝的新鲜煤泥水)：
Figure PCTCN2020132021-appb-000001
实施例2
一种使用低阶煤浮选药剂的浮选工艺，步骤具体如下：
首先，将复合药剂按相应的质量份数添加至搅拌桶Ⅰ1，开启搅拌桶的叶轮对复合药剂进行搅拌3-5分钟，药剂在叶轮剪切和流体作用下充分混合。其次，复合药剂搅拌均匀后，由渣浆泵Ⅰ2通过管道输送至另一个搅拌桶Ⅱ中，同时将待浮选的低阶煤加入到搅拌桶Ⅱ3，添加补充水使整个矿浆的浓度保持在80g/L。复合药剂低阶煤在搅拌桶Ⅱ中充分混合4-6分钟，复合药剂将有效地分散到溶液中去，同时药剂与颗粒发生高效接触，药剂在颗粒表面实现吸附和铺展。进一步地，将药剂与低阶煤完 全混匀后矿浆b通过渣浆泵Ⅱ4输送到矿浆预处理器5，同时向矿浆预处理器中添加相应的起泡剂c，通过矿浆预处理器内的叶轮转动使矿浆预处理器内的混合矿浆发生循环，并在捕收剂与起泡剂参与下完成初步矿化，完成初步矿化的混合矿浆d通过渣浆泵6沿管道给入浮选柱7进行浮选作业。完全矿化的矿浆中的浮选精矿e从浮选柱7上部的溢流堰经管道排出，完全矿化后的矿浆中的尾矿f在浮选柱7中下沉从底流口经管道排出。
重复上述过程，直至浮选过程全部结束。
所述的浮选药剂由下述质量份的物质组成：
(一)、废润滑油：40份，短链酯：25份，司班80：10份，脂肪酸聚氧乙烯醚：10份，CuSO 4：5份，NaCl：6份，絮凝剂：4份。
(二)、废润滑油：60份，短链酯：5份，司班80：10份，脂肪酸聚氧乙烯醚：10份，CuSO 4：5份，NaCl：6份，絮凝剂：4份。
(三)、废润滑油：50份，短链酯：15份，司班80：10份，脂肪酸聚氧乙烯醚：10份，CuSO 4：5份，NaCl：6份，絮凝剂：4份
上述三种配比数据对应的浮选试验结果(所用捕收剂，即文中所述的浮选药剂，用量为1.8kg/t；起泡剂为杂醇，用量为0.5kg/t；低阶煤采用神东集团某选煤厂未经絮凝的新鲜煤泥水)：
Figure PCTCN2020132021-appb-000002

Claims (5)

  1. 一种低阶煤浮选药剂，其特征在于：药剂原料组成按质量份计为：废润滑油：40-60份，短链酯：5-25份，司班80：10份，脂肪酸聚氧乙烯醚：10份，CuSO 4：5份，NaCl：6份，絮凝剂：4份；上述组分不分先后倒入同一容器，搅拌混合均匀后即可。
  2. 一种使用权利要求1所述低阶煤浮选药剂的浮选方法，其特征在于：使用低阶煤浮选药剂作为浮选药剂，
    具体步骤为：
    将低阶煤浮选药剂和水添加至搅拌桶Ⅰ(1)中，启动搅拌桶Ⅰ(1)进行搅拌，使低阶煤浮选药剂在叶轮剪切和水作用下混合形成搅拌后的复合药剂；
    利用渣浆泵(2)将搅拌后的复合药剂输送至搅拌桶Ⅱ(3)中，同时将待浮选的低阶煤加入到第二段浮选搅拌桶(3)，并向搅拌桶Ⅱ(3)内补充水保持桶内矿浆的浓度；
    启动搅拌桶Ⅱ(3)进行搅拌获得充分混合成获得混合矿浆Ⅰ(b)，使低阶煤浮选药剂有效地扩散，扩散后的低阶煤浮选药剂与低阶煤中的煤及矿物颗粒发生高效接触，使低阶煤浮选药剂在煤及矿物颗粒表面有效吸附和铺展；
    利用渣浆泵Ⅱ(4)将混合矿浆Ⅰ(b)输送到矿浆预处理器(5)中，同时向矿浆预处理器(5)中添加起泡剂(c)，启动矿浆预处理器(5)内的叶轮使混合矿浆Ⅰ(b)与起泡剂(c)混合，在低阶煤浮选药剂与起泡剂(c)的作用下完成初步矿化得到混合矿浆Ⅱ(d)，混合矿浆Ⅱ(d)通过渣浆泵Ⅲ(6)沿管道给入浮选柱(7)进行浮选作业；
    浮选作业中混合矿浆Ⅱ(d)在浮选柱(7)内完全矿化，完全矿化后的矿浆经过浮选通过浮选柱(7)上部的溢流堰经管排出浮选精矿(e)，通过浮选柱(7)的底流口排出浮选后的尾矿(f)；
    重复上述过程，直至浮选过程全部结束。
  3. 根据权利要求2所述的浮选方法，其特征在于：所述搅拌桶Ⅰ(1)的搅拌时间为5-10分钟，搅拌桶Ⅱ(3)的搅拌时间为2-5分钟。
  4. 根据权利要求2所述的浮选方法，其特征在于：所述搅拌桶Ⅱ(3)内的矿浆的浓度保持在80g/L。
  5. 根据权利要求2所述的浮选方法，其特征在于：所述低阶煤为干煤泥，每吨干煤泥的低阶煤浮选药剂用量为1.8kg，起泡剂(c)为杂醇，每吨干煤泥的用量为0.5kg。
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