疏水絮凝在乌海中煤再选中的应用研究

李霞　范宏欢

摘 要：炼焦煤资源稀缺，而炼焦中煤长期以来直接燃烧，造成极大的损失。本论文研究疏水絮凝工艺对炼焦中煤再选的效果。首先采用行星式球磨机将煤样充分破碎，然后调浆进行疏水絮凝，最后添加合适的抑制剂进行浮选，得到较理想的最终产品，精煤产率为35%左右，灰分降低了16%，为14%左右。

关键词：疏水絮凝；中煤再选；行星式球磨机；高效抑制剂

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.048

0 引言

近年来煤炭市场产能过剩，煤炭价格持续走低，煤炭产量的持续增长，加上大量进口煤炭低价的冲击，对于煤炭行业的发展带来了严峻的挑战。所以需要大力发展洁净煤技术，升级煤炭产品结构，提升本土煤炭产品竞争力。炼焦中煤一直以来都是直接作为动力煤或者配煤燃烧，[1]对于我国稀缺炼焦煤是极大的浪费，所以炼焦中煤再选有一定的经济效益和社会效益。中煤解离是中煤再选的关键，[2]结合疏水絮凝适合分选细粒矿物的特点，本试验结合疏水絮凝工艺回收中煤，降低中煤灰分并提高中煤回收率。

影响疏水絮凝工艺的主要因素有：煤粒表面的天然疏水性，有助于产生天然疏水絮凝；高机械能量的输入使疏水颗粒有足够的能量来越过颗粒相互作用的能垒发生碰撞，形成絮团；添加非极性油，在疏水微粒表面铺展，增强了微粒的疏水性，强化了聚团程度，非极性油在絮团颗粒间形成了“油桥”，提高了絮团的抗破裂能力，强化了疏水絮凝过程[3]。

1 中煤的煤质分析

所选煤样为乌海肥煤中煤，属于稀缺炼焦煤，中煤的水分偏低，属高灰高硫煤。工业分析和元素分析结果如表1所示。

2 实验部分

本试验的煤浆浓度取40g/l，实验步骤如下：取一定量的煤样加入烧杯中，依次添加分散剂和抑制剂，逐量加水，然后调节高速搅拌器使煤样搅拌均匀并充分润湿成煤浆状态，同时加入轻质柴油作为捕收剂，经过一定的搅拌时间后将煤浆转移到浮选机分选，采用两段浮选得到最终产品，即精煤和尾煤。

影响试验的主要因素包括搅拌参数、捕收剂用量、抑制剂。按照单因素试验设计，分别选取不同的水平进行试验，以期得到不同单因素水平对应的试验效果，为进一步的多因素正交试验研究打好基础。为了提高经济效益，试验以灰分和产率作为精煤的评价指标。

微细粒煤是疏水性体系，会夹杂脉石矿物，呈悬浮体状态，阻碍目的矿物和脉石矿物的分离，所以添加分散剂是有必要的。分散剂使矿粒表面的负电性增加，增大矿粒间的排斥力，使矿粒呈现亲水性。[5]在疏水体系中提高足够的机械搅拌，可以赋予疏水颗粒足够的能量以克服颗粒间的能垒而形成聚团，产生诱导疏水絮凝。搅拌速度过低，则不足以产生聚团；搅拌速度过高，则破坏已形成的聚团；只有一个合适的搅拌速度才能产生最佳的聚团效果。如图1所示，随着转速增加，产率降低，说明聚团随着搅拌速度增加而加剧破坏；灰分降低，聚团打散后其亲水矿物会分离出来，对于回收精煤是有益的。

矿粒表面被捕收剂诱导疏水化，DLVO理论就不适用了，必须考虑颗粒间的诱导疏水作用，疏水颗粒与水分子接触，将局部破坏周围的水分子间的氢键结构，使水分子重排并结构化，疏水颗粒相互吸引聚集成团，减少与水的界面面积，降低体系的自由能；双电层排斥相互作用与范德华吸引相互作用较弱。[6]试验中捕收剂采用轻质柴油，选择性和捕收性都较好，成本低且来源广。从图中看出，随着柴油用量增加，精煤产率增加，这也说明煤粒和捕收剂的碳氢链缔合产生的疏水作用起着主要作用；灰分随着柴油的用量增加而增加，说明柴油的用量过多会使部分矿物疏水而夹杂在精煤中导致灰分升高，柴油用量不是越多越好（图2）。

目前全国大部分金属矿山几乎都以高质量的石灰来抑制黄铁矿，所以本试验采用氢氧化钙作为调整剂。[7]加入氢氧化钙0.5kg/t后，精煤灰分大幅降低，精煤灰分为18.92%，灰分降低了11%左右，精煤产率为58.54%，能看出氢氧化钙对改善疏水絮凝分选还是有效果的。

中煤的黄铁矿和粘土矿是灰分和硫分的主要来源，所以本试验选择CMC（羧基甲基纤维素）作为抑制剂，研究其对中煤脱硫降灰的影响。

CMC分子可以与黄铁矿发生化学吸附，其多个极性基团使黄铁矿亲水而受到抑制；CMC在矿物表面的吸附量随着抑制剂浓度的升高而增加，起到脱硫降灰的效果。[8]如图3所示，加入CMC之后，随用量增加，精煤产率和灰分都下降；当达到1.0 kg/t，精煤产率和灰分开始增加，抑制效果不明显，分选效果变差。在 0.3 kg/t时灰分降低了1.5%，相比产率下降了22%左右，对浮选抑制的效果还是很明显的，但是分选效果不是很理想。

3 结论

（1）采用疏水絮凝工艺分选乌海中煤，分选效果达到最佳时，浮选精煤产率为35%左右，灰分降低为14%左右。相比较中煤而言，精煤产品的灰分得到明显降低，疏水絮凝工艺对于乌海中煤再选还是有一定的优势。

（2）疏水絮凝工艺对于炼焦中煤再选有一定的可行性，也存在一些问题，比如探索煤粒的解离下限；煤浆泥化降低煤粒絮凝造粒的选择性以及恶化絮凝分选；不同PH对抑制剂和矿物吸附影响的机理研究。

参考文献：

[1]付晓恒，朱书全，王祖讷.主焦中煤再分选的必要性与可行性[J].中国煤炭，1996（03）：12-14.

[2]J.威斯特.中煤的再选[J].选煤技术，1991（05）：52-53.

[3]宋少先.疏水絮凝理论与分选工艺[M].北京：煤炭工业出版社，1993：6-9.

[4]曾凡桂，王祖讷.中煤的煤岩学特征[J].燃料化学学报，1998，26（02）：165-169.

[5]黄波.界面分选技术[M].北京：煤炭工业出版社，2008：113.

[6]宋少先.疏水絮凝理论与分选工艺[M].北京：煤炭工业出版社，1993：71-75.

[7]王淀佐.硫化矿浮选与矿浆电位[M].北京：高等教育出版社，2008：70-73.

[8]彭建城.某有机抑制剂合成及其在铜硫分离中作用机理研究[J].2012（05）.

[9]刘润清，孙伟，胡岳华.巯基类小分子有机抑制剂对复杂硫化矿物浮选行为的抑制机理[J].中国有色金属学报，2006，16（04）：746-751.endprint