無機電解質處理對煤泥表面改性及浮選的影響

刁 琦

(霍州煤電集團 團柏煤礦白龍選煤廠，山西 霍州 031412)

我國是煤炭生產利用大國，在新興能源迅起的時代，國民經濟高速發展，煤炭仍然是我國最主要的能源[1-3]。近些年，環保的要求日益強烈，煤炭在加工利用前需進行洗選，降低對環境的污染，提高煤炭的利用效率，浮選是目前洗煤廠最常見的煤炭洗選加工方式[4]。隨著煤炭開采利用發展時期較長，細粒煤含量逐漸增加，導致煤炭洗選加工時，矸石泥化現象嚴重，煤泥可浮性較差，藥劑選擇性較低，浮選效率不高[5]。本文通過不同價態陽離子和陰離子無機鹽，對煤泥進行電解預處理，采用了傅里葉變換紅外光譜、Zeta電位和接觸角試驗，探究了電解質處理前后煤泥性質的變化，為提高煤泥浮選效率提供了理論指導，在實際生產應用中具有很重要的現實意義。

1 實驗部分

1.1 主要試劑與儀器

試驗所用的煤樣為白龍選煤廠的煤樣，破碎篩分后置于鼓風干燥箱內干燥至水分含量不再變化，然后置于干燥器內備用。

試驗用到的電解質是分析純的(其他化學藥劑為化學純)，購于天津市科密歐化學試劑有限公司；試驗儀器有XFGC-80充氣掛槽浮選機(長春探礦機械廠)、XRMF-9X高效節能馬弗爐(鶴壁市新銳科技有限公司)、DHG-9053A電熱鼓風干燥箱(上海一恒科技有限公司)、HARKE-SPCA接觸角測定儀(北京哈科試驗儀器廠)、JS94H微型電泳儀(上海中晨數字技術設備有限公司)。

1.2 紅外光譜的測定

準備烘好干燥的光譜純KBr，與干燥的煤樣以1∶100的比例混合，在瑪瑙研缽中,研磨至無發亮狀態，然后在壓片機中壓片后，置于光譜儀的光路中進行光譜掃描。

1.3 Zeta電位的測定

將干燥的煤樣與去離子水以一定的比例混勻，在磁力攪拌器輔助下混合均勻，使得煤樣充分潤濕，靜置分層后取上清液測定。

1.4 接觸角的測定

準確稱取干燥好的煤樣0.5 g，在壓片機上壓成直徑厚度一定的光滑的圓柱體試驗樣，調整接觸角儀器平臺，待液滴穩定后啟動軟件測量。

1.5 電解質預處理

將干燥后的煤樣與水混合，制得一定濃度的煤漿，取一定體積的電解質溶液，加入煤漿中，接通電流，對煤漿進行電解質預處理。

1.6 浮選試驗

將電解質預處理的煤漿倒入浮選槽，加水至一定刻度線，啟動浮選機并計時8 min，1.5 min后加入捕收劑、起泡劑，然后進行刮泡，收集刮泡后的產品。到時間后停止刮泡，關閉浮選機，將浮選得到的精煤和尾煤產品抽濾脫水，干燥后測定其灰分含量。

2 結果與討論

2.1 不同電解質處理后電流強度對浮選效果的影響

試驗選擇電解時間為5 min，電解質濃度為1 000 g/t干煤泥，考察電流強度為0.5 A、1.0 A和1.5 A時對浮選效果的影響。

圖1 不同電解質作用下電流強度對煤泥浮選效果的影響

2.2 不同電解質處理后電解時間對浮選效果的影響

試驗選擇電流強度為0.5 A，電解質濃度為1 000 g/t干煤泥，考察電解時間對浮選效果的影響。試驗結果如圖2所示。

圖2 不同電解質作用下電解時間對煤泥浮選效果的影響

2.3 不同電解質處理后電解質濃度對浮選效果的影響

試驗選擇電流強度為0.5 A，電解時間為5 min，考察電解質濃度對浮選效果的影響。試驗結果如圖3所示。

圖3 不同電解質作用下電解質濃度對煤泥浮選效果的影響

2.4 不同電解質處理后煤泥紅外光譜的變化

圖4 不同電解質處理后煤泥紅外光譜的變化

2.5 不同電解質處理后煤泥接觸角的變化

表1 電解處理前后煤樣接觸角

2.6 不同電解質處理后煤泥Zeta的變化

從表2可以看出，原煤表面帶有較強的負電荷，經電解質處理后，煤泥表面的負電荷被不同程度中和，陽離子價態越高，中和掉的負電荷越多，煤泥表面的電位值越高。這是因為陽離子與煤泥表面帶有負電荷的親水性官能團相結合，中和了負電荷并增強了煤泥表面的疏水性；同時，煤泥表面的雙電層被壓縮，在等電點時可以捕獲更多的煤泥，浮選效率增加。

表2 電解處理前后煤樣的Zeta值

3 結 語

1) 電解質處理后的煤泥表面親水性含氧官能團含量降低，接觸角變大，煤泥疏水性增強。

2) 不同電解質對煤泥進行預處理時，電解時間、電流強度和電解質濃度都會對電解效果造成一定的影響，要在絕對精煤產率最高時進行電解處理，可以提高電解效率。

3) 同一陰離子情況下，陽離子價態越高，對煤泥處理后，煤泥的疏水性越強；經Al2(SO4)3作用后煤泥，其疏水性強于FeCl3作用后的煤泥。