興縣選煤廠浮選藥劑制度優化研究

楊曉晶

(1.呂梁職業技術學院,山西 呂梁 032300；2.呂梁市煤炭工業學校，山西 呂梁 032300)

我國選煤行業一方面存在浮選藥劑選擇不合適,浮選過程能量耗損嚴重,藥劑耗量大,所需工藝流程復雜的問題,嚴重降低了企業的時間效益、經濟效益及能源利用率;另一方面煤炭浮選企業中最常用的如煤油、輕柴油等非極性烴類油捕收劑[1]屬于不可再生資源,其價格不斷攀升,以往以煤油、柴油作為主要捕收劑的浮選藥劑制度已經不太合理[2-3]。因此不斷進行改進、開發探索合理合適的浮選藥劑制度,對于企業流程優化、降低能量耗損、高效高質發展都有著重要的意義[4]。合理選擇浮選藥劑,實現浮選效率和選擇性的同步提高,正是目前學者們普遍探索的方向。

興縣某選煤廠位于呂梁市興縣境內,其處理原煤為中高灰低階煤,為了響應國家政策,增加企業效益,本文進行了浮選藥劑制度的改革優化探討。

1 試驗

1.1 試驗煤樣采集與制備

試驗煤樣選取興縣選煤廠浮選入料煤樣,煤樣破碎至-0.5 mm粒級作為研究對象。興縣選煤廠所處理入選原煤屬高中灰、特低硫、中磷的氣煤和少量1/2中粘煤及極少量1/3焦煤,具有揮發分高、發熱量高、抗碎強度高的特點。煤樣工業分析如表1所示。

表1 試驗煤樣工業分析Table 1 The industrial analysis of coal samples

1.2 試驗方法

1.2.1捕收劑LB-3-1FTIR和GC-MS測定

利用傅立葉變換紅外線光譜分析儀測定捕收劑LB-3-1樣品的官能團,利用氣相色譜質譜聯用儀測定分析樣品組分分離與鑒定。

1.2.2浮選試驗方法

參照GB/T 4757-2013《煤粉(泥)實驗室單元浮選試驗方法》,選用XFD-IV型實驗室用浮選機,浮選槽容積為1 L,葉輪轉速為1 800 r/min,充氣量為1 L/min,刮板轉速30 r/min。結合企業要求,固定礦漿濃度為86 g/L[5]。將86 g煤樣加入浮選槽中攪拌2 min,加入捕收劑,與礦漿充分作用3 min,加入起泡劑,10 s之后打開進氣閥門開始刮泡,刮泡持續3 min。

針對興縣選煤廠使用的煤油捕收劑,探討LB-3-1為捕收劑的浮選效果,設計對比浮選試驗方案如下:

1)采用煤油為捕收劑,雜醇260-T為起泡劑。2)采用LB-3-1為捕收劑,雜醇260-T為起泡劑。捕收劑用量為0.5 kg/t,0.7 kg/t,0.9 kg/t,1.1 kg/t,1.3 kg/t,雜醇260-T用量分別固定為0.03 kg/t,0.05 kg/t。

2 結果和討論

2.1 FTIR 和GC-MS測定結果討論

LB-3-1樣品的紅外譜圖,見圖1。

圖1 樣品原樣的紅外匹配譜圖Fig.1 Infrared Matching Spectrogram of the original coal samples

捕收劑LB-3-1為化工副產品,屬于混合物,對照圖1結合已知結構的2類基礎油500N、100三元乙丙橡膠-EPDM-PY譜圖分析:在3 100 cm-1～2 800 cm-1區域出現收縮峰,該吸收峰為C-H伸縮振動吸收,說明樣品結構中有甲基、亞甲基、次甲基;在1 600 cm-1～1 300 cm-1區域出現吸收峰,該吸收峰為C=C伸縮,說明樣品結構中有乙烯基。

樣品甲醇可溶物的 GC-MS 圖,見圖2。

圖2 樣品甲醇可溶物的 GC-MS 圖Fig.2 GC-MS graph of methanol soluble substances in coal samples

對照圖2結合圖譜檢索利用專業分析軟件分析,顯示樣品組分為C12—C15烷烴,整體分子量為198,結合紅外結果得出LB-3-1化學組分如表2所示。

表2 LB-3-1化學組分表Table 2 The chemical components of LB-3-1

2.2 浮選試驗結果

起泡劑用量分別為0.03 kg/t和0.05 kg/t條件下,浮選精煤產率、灰分結果與捕收劑的關系見圖3。

3-a 起泡劑用量0.03 kg/t

3-b 起泡劑用量0.05 kg/t圖3 浮選精煤產率和灰分與捕收劑用量的關系Fig.3 The effect of collector on clean coal yield and ash content by flotation

從圖3可以看出,在起泡劑用量固定為0.03 kg/t時,隨著煤油用量的增加,精煤產率增加的同時灰分也增加,煤油用量為1.1 kg/t時產率最高，為62%,灰分18%，繼續增加煤油用量,產率降低而灰分不變;LB-3-1用量與煤油用量相同時,精煤產率高很多而灰分低,因此LB-3-1對于興縣原煤選擇性較好,隨著用量的增加,精煤產率在用量為1.1 kg/t時達到最高78%,此時灰分為15%,再增加LB-3-1用量精煤產率不再增加。在起泡劑用量改變為0.05 kg/t時,隨著煤油用量增加,精煤產率最大，為63%,灰分為19%;隨著LB-3-1用量增加,在1.1 kg/t時精煤產率最高為83%,灰分為15.2%,用量繼續增加,精煤產率和灰分不再增加。因此提高起泡劑用量為0.05 kg/t,浮選結果變化不大。

從上述結果可以看出,LB-3-1對于興縣選煤廠入選原煤選擇性較好,在LB-3-1用量為1.1 kg/t,雜醇260-T用量為0.03 kg/t時,精煤產率為78%,灰分15%,符合客戶要求。從機理上分析,LB-3-1成分主要為C12-C15烷烴,且有少量的烯烴,有較強的疏水性和捕收性能,因此可以作為捕收劑使用。從經濟角度來看,LB-3-1是化工副產品,屬于廢物再利用,成本遠遠低于煤油,能夠為企業節省70%以上的藥劑成本;且使用LB-3-1為捕收劑,浮選效果較煤油好,在精煤灰分控制在15%的情況下使產率提高至78%,為企業帶來較好的經濟效益。

3 結論

LB-3-1樣品組分為C12-C15烷烴,包含少量烯烴,整體分子量為198,有較強的疏水性和捕收性能,可以作為捕收劑使用。在相同用量及浮選條件下,使用選煤藥劑LB-3-1為捕收劑,260-T為起泡劑,浮選結果優于煤油為捕收劑、其他浮選條件相同的浮選結果。在LB-3-1用量為1.1 kg/t、雜醇260-T用量為0.03 kg/t時,精煤產率為78%,灰分15%,符合客戶要求,能夠為企業帶來較大經濟效益。

參考文獻：

[1] BROWN D J.Coal Flotation [M].New York,1962:518-538.

[2] 王暉,鐘宏.浮選藥劑應用研究現狀及展望[J].國外金屬礦選礦,1997(3)：1-5.

[3] XIE Guangyuan,WU Ling,LI Guozhou,etal.Coal Flotation Using Wash Oil as a New Type of Collector[J].Mining Science and Technology,2010,20(4):546-550.

[4] 吳大為.浮游選煤技術[M].徐州:中國礦業大學出版社,2004.

[5] 中國煤炭工業協會.煤粉(泥)實驗室單元浮選試驗方法(GB/T 4757-2013)[S].北京:煤炭工業出版社,2013.