新型捕收劑對淮北焦煤的浮選試驗研究

侯寶宏，劉令云，李 卿，沈 亮

(1.安徽理工大學 材料科學與工程學院，安徽 淮南 232001；2.巴斯夫中國有限公司，上海 200137)

隨著煤炭開采機械化程度的不斷增加，近年來，淮北地區焦煤的入選原煤中煤泥量越來越大，灰分增高，使選煤生產中煤泥處理作業負荷變大，導致浮精灰分高，藥劑使用量大[1]，且已有的傳統藥劑不能很好地處理此種高灰煤泥。

目前國內外廣泛應用的浮選捕收劑種類較多，不少學者也分別對各類捕收劑的浮選原理和浮選效果開展了深入的研究，并進行了新產品的研發。國內大多選煤廠一般采用柴油作為浮選捕收劑，為了更好地分選煤泥，降低浮選藥劑用量，提高浮選產品質量，降低浮選成本，復合藥劑逐漸成為研究的熱點。趙鳴等[2]人制得乳化捕收劑提高了捕收劑的分散性和選擇性；安征等[3]對新型FJ系列復合煤用浮選劑進行了較全面研究，發現新型FJ系列復合煤用浮選劑具有良好的捕收和起泡功能，在一定程度能降低浮選藥劑用量；孔小紅等[4]人通過實驗室試驗對KJ系列復合浮選藥劑進行了研究，研究表明，KJ復合浮選劑兼有起泡和捕收的功能，具有良好的選擇性，在同等藥劑用量條件下，KJ復合浮選劑比煤油+仲辛醇的浮選完善指標、可燃體回收率分別提高了3.99個百分點、8.02個百分點；李瓊等[5]利用不同催化劑將地溝油進行酯化處理，反應得到的產物比常規捕收劑性能穩定，分散性好，且具有用量較少、價格便宜等優點。

BSF1920、BSF1927新型烴基捕收劑具有產品純度高、捕收能力強，不含有苯類雜質及有害揮發性成分的特點。該藥劑不僅用量小，且可以根據現場煤質及生產情況進行配方調整，以獲得回收率高、精煤灰分低的最佳使用效果，具有較好的適用性。研究采用BSF1920、BSF1927和現場常用柴油捕收劑對淮北焦煤煤泥進行了浮選對比試驗研究，為淮北地區焦煤煤泥浮選藥劑的選擇提供借鑒。

1 試驗準備

1.1 試驗設備與藥劑

浮選試驗選用RK/FD型單槽浮選機，有效容積為1.5 L，電機功率為120 W，葉輪轉速為1 800 r/min。

浮選試驗選用仲辛醇為起泡劑，柴油、BSF1927、BSF1920為捕收劑。

1.2 粒度組成

煤樣的粒度組成是影響浮選的主要因素。研究選取淮北地區選煤廠制備的焦煤煤樣，按照GB/T 477—2008《煤炭篩分試驗方法》[6]進行粒度組成分析，結果見表1。

表1 煤樣粒度組成

由表1可知，隨著粒度的減小，灰分越來越高。煤樣中>0.25 mm粒級的產率占總量的7.85%，而<0.045 mm粒級的產率占40.90%，灰分為33.81%，由此可知該煤泥中粗顆粒含量少，存在大量的細顆粒，這說明該焦煤煤樣中矸石易泥化，煤泥粒度主要集中在0.125～0.25 mm和<0.045 mm兩個粒級。高灰細泥含量相對較高將增加浮選難度。

1.3 小浮沉試驗

按照GB/T 478—2008《煤炭浮沉試驗方法》[7]對焦煤煤樣進行小浮沉試驗。稱取空氣干燥基狀況下的煤樣60 g，分成4份加入重液，然后放入離心機中進行浮沉試驗。試驗所采用的重液是氯化鋅，并且每次試驗是由低密度開始加入重液，直至密度達到1.8 g/cm3。試驗結果見表2。

表2 煤泥樣品的小浮沉試驗結果Table 2 Float-and-sink data of coal sample %

由表2可知，隨著密度的增加，煤泥灰分也隨之增加，焦煤煤樣煤泥灰分平均為23.41%；<1.5 g/cm3密度級產率為34.05%，灰分為7.32%；<1.6 g/cm3密度級產率較高，為80.55%，灰分為14.07%。

1.4 試驗步驟

參照GB/T 4757—2013《煤粉(泥)實驗室單元浮選試驗方法》[8]進行試驗，選取仲辛醇作為起泡劑，BSF1920、BSF1927藥劑以及柴油作為捕收劑，浮選機葉輪轉速為1 800 r/min，入料濃度為100 g/L，充氣量為0.25 m3/(m2·min)，研究三種藥劑在不同用量的情況下對煤泥浮選的效果。

1.5 評定指標

試驗以可燃體回收率和浮選完善指標評價煤泥的可浮性[9-10]，具體計算公式如下：

式中：E為可燃體回收率，%；γj為浮選精煤產率，%；Aj為浮選精煤灰分，%；Ay為計算入料灰分，%；η為浮選完善指標，%。

2 結果分析

不同藥劑用量的BSF1920、BSF1927以及柴油捕收劑的浮選結果見表3。

表3 不同用量捕收劑浮選試驗結果Table 3 Flotation performances obtained using 3 kinds of collectors at varying dosages %

由表3可知，精煤產率隨著三種捕收劑用量的增加而增大，精煤灰分也隨之上升。當柴油、BSF1920藥劑用量達到400 g/t時，產率分別為50.95%、70.03%，灰分分別為10.00%、11.86%；當BSF1927藥劑用量達到300 g/t時，精煤產率為67.33%，灰分為10.75%；當藥劑用量再增加時，浮選效果基本保持不變。浮選曲線如圖1、圖2所示。

圖1 不同捕收劑用量與浮選精煤產率關系曲線

圖2 藥劑用量與浮選精煤灰分關系曲線

由圖1、圖2可知，隨著捕收劑用量的增加，精煤產率隨之增加。

(1)當柴油作為捕收劑時，精煤灰分先隨著用量的增加而升高。當捕收劑用量達到200 g/t時，灰分達到最大值10.80%，而此時的精煤產率為36.62%；隨著捕收劑用量的再次增加，精煤產率也隨之增加，而灰分卻隨之減小，當用量達到400 g/t時，精煤產率為50.95%，灰分僅為10.00%。

(2)當BSF1920藥劑作為捕收劑時，精煤產率隨著捕收劑用量的增加而升高，灰分也隨之增加。當捕收劑用量達到400 g/t時，精煤產率為70.03%，灰分為11.86%。

(3)當BSF1927作為捕收劑時，精煤產率隨著捕收劑用量的增加而升高。當捕收劑用量達到300 g/t時，精煤產率達到最大，此時的精煤產率與灰分分別為67.33%、10.75%；當捕收劑用量再增加時，各項指標基本趨于穩定。

不同捕收劑用量浮選完善指標、可燃體回收率變化曲線如圖3、圖4所示。由圖3和圖4可見，兩曲線變化趨勢與圖1、圖2的曲線基本一致，隨著藥劑用量的增加，浮選完善指標與可燃體回收率也隨之增加，但不同捕收劑在相同用量條件下所呈現的浮選效果不同。

圖3 不同捕收劑用量與浮選完善指標關系曲線

圖4 不同捕收劑用量與可燃體回收率關系曲線

(1)當柴油與BSF1920作為捕收劑時，隨著藥劑用量的增加，浮選完善指標與可燃體回收率產率一直上升。當捕收劑用量達到400 g/t時，浮選完善指標為38.93%，可燃體回收率達到60.24%；而BSF1920的浮選完善指標為46.34%、可燃體回收率達到81.10%。

(2)當BSF1927用量達到300 g/t時，浮選完善指標與可燃體回收率達到最大值，分別為48.69%、78.96%；當藥劑用量增加到400 g/t時，浮選完善指標與可燃體回收率分別為48.10%、78.68%，基本趨于平衡。

綜合可知，BSF1920、BSF1927的浮選效果均優于柴油。

3 結語

以淮北地區的焦煤煤泥作為研究對象，采用BSF1920、BSF1927新型藥劑作為捕收劑，與選煤廠普遍使用的柴油進行對比，探索了藥劑用量對浮選效果的影響，并結合可燃體回收率和浮選完善指標對浮選效果進行評價。試驗結果表明：隨著浮選藥劑量的增加，其浮選效果逐漸變好。在相同捕收劑用量時，BSF1920、BSF1927兩種捕收劑的可燃體回收率和浮選完善指標均高于柴油，說明兩者具有良好的捕收效果，在一定程度上能提高焦煤泥的浮選精煤產率。