浮游選煤中抑制劑的運用及其作用機理

虎俊旺

【摘要】現代社會多種機械設備的啟動運行需要使用煤炭，而煤炭礦資源屬于不可再生資源，因此，對其進行充分的采集和利用能夠提高其使用效率。浮游選煤是通過精煤和矸石表面性質存在的差異對其進行區分，從而最大限度選出精煤的一種有效回收細粒煤的方法。文章通過分析在浮游選煤過程中抑制劑的應用和作用機理，旨在利用抑制劑使浮游選煤能夠更大程度和更高效率的減少煤矸石出現，從而提高細粒煤回收率。

【關鍵詞】浮游選煤；抑制劑；機理

一、引言

浮游選煤技術是煤礦在洗選、銷售中的重要的一個環節，煤的質量的好與壞關鍵在于浮游選煤這道工序上。浮游選煤的灰分比重選精煤的灰分高2%～4%，對其進行科學研究，將有助于減少對環境的污染與破壞，提高煤礦的經濟效益、社會效益、環境效益。

二、浮游選煤主要原理

浮游選煤的基本工作原理是要根據矸石與煤表面的親水性的區別，將煤矸石進行分離。單純的運用煤與矸石之間的親水性的區別，不足以達到浮游選煤的標準。還需要加入適量的捕收劑，比如煤油、柴油，這會使得煤塊的疏水性更強，使得矸石的親水性更強。而且煤的密度是大于水的密度的，煤在水中是不能自行浮起的，這就需要借助氣泡的浮力才能浮起來。在清水中產生的氣泡數量是比較少的，極易破裂，這種狀況下，就不能使煤粒黏附在氣泡上形成穩定的泡沫層。因此，在進行浮游選煤期間，要加入一定的起泡劑，比如說仲辛醇。

當進行浮游選煤時，要將定量的起泡劑與捕收劑和一定濃度的煤泥放在攪拌桶內進行攪拌，接著放入浮選機內，再接著進行攪拌和充氣，使得煤漿中能夠形成大量的氣泡，那么疏水性較強的煤粒和氣泡向碰撞就黏附在氣泡上，并迅速的上浮到水面形成了泡沫層。再用刮泡器刮出機體，最終得到精煤。那些不能黏附在氣泡上的親水性矸石仍然留在煤漿之中，被作為尾煤排出機體。這樣就完成了浮選的分離過程。

三、研究抑制劑應用的實驗

（一）實驗前準備

1.試驗煤樣選擇

實驗所需要的煤樣按照國家相關的標準要求進行選擇，一般選擇已經經過破碎和篩分的原煤，即三分之一的焦煤。之后煤樣進行進一步的處理，直到滿足實驗室需要的-0.5mm煤樣，然后將該煤樣進行保存，期間不能夠隨意去觸碰或加入其他東西。

2.實驗浮選方法選擇

實驗浮選方法選擇需要依據國家相關的浮游選煤規定進行試驗選擇，主要有：是否添加抑制劑實驗、可比性浮選、分步釋放這三種試驗方式以及實踐實驗。它的試驗內容是對選煤結果進行分析處理和計算，將這些結果進行誤差對比分析，從而得出抑制劑應用結果。

3.樣品分析

首先選擇由柴油、礦漿濃度和仲辛醇組成的抑制劑，羧甲基纖維素。再通過以上三種實驗方法進行分析，分析內容為尾煤、精煤、羧甲基纖維素以及尾煤、精煤、黏在吸附羧甲基纖維素后性能變化的分析。通過對比吸附前和吸附后尾煤、精煤以及羧甲基纖維素的變化，能夠得出羧甲基纖維素在浮游選煤中的吸附機理。

（二）實驗過程

以下實驗均是使用相同的煤樣，即將原煤破碎和篩分后的三分之一焦煤（參照GB474-1996）。主要是因為焦煤是一種中等以及低揮發分的煙煤，煤化度比較高，且結焦性比較好。

1.分步釋放實驗

該實驗通過利用高濃度的柴油、礦漿以及仲辛醇進行試驗分析不同產率會出現的不同灰分，從而得出該實驗是否能夠降低精煤的灰分比。從表1能夠看出，灰分隨著產率增加而增加且精煤的灰分比在試驗中無法實現低于10%的實驗目的，因此同樣需要在浮游選煤中加入抑制劑從而降低灰分。目前是通過進行多次分步釋放達到精煤低灰分的目的。

2.可比性浮選試驗結果分析

觀察實驗結果表2顯示，精煤的灰分比比較高，達到15.3%，如果不進行降低煤灰分將會造細粒煤的大量損失，因此進行在浮游選煤中加入抑制劑從而降低灰分非常必要。

3.一次添加抑制劑種類與用量的試驗

從表3可以看出，當羧甲基纖維素為0mg也就是在浮游選煤中沒有添加抑制劑的時候，精煤的灰分比還是很高，仍沒有降到10%以下，在不斷的增加羧甲基纖維素劑量后灰分比不斷減少，當劑量為45mg時降低到9.79%。也就是說，只要通過控制羧甲基纖維素用量，就能夠起到降低精煤灰分的目的，但是羧甲基纖維素劑量要有所控制，一般在30g/t這個范圍之內降低幅度比較大，效果比較好。

4.實踐實驗分析

為了能夠更加確定羧甲基纖維素抑制劑對降低精煤灰分的有效性，還需進行實踐實驗，對加入抑制劑和不加入抑制劑的實踐結果進行對比分析。從表4中可以看到，加入抑制劑羧甲基纖維素和不加入抑制劑羧甲基纖維素有明顯的區別，精煤中加入抑制劑后，其灰分明顯降低，且降低幅度比較大。但是不足的是，灰分比下降也帶動產率降低。但是通過以上幾個實驗發現，抑制劑羧甲基纖維素對精煤的灰分有非常明顯的影響，且灰分比和產率成正比，因此，只要在浮游選煤中加入適量的抑制劑能夠達到降低精煤灰分的目的。

四、抑制機理

利用紅外光譜分析研究羧甲基纖維素的吸附抑制機理，通過浮選精煤與吸附羧甲基纖維素后的浮選精煤樣品的紅外吸收光譜圖可以看出，在添加了羧甲基纖維素之后，浮選精煤的特征吸收峰幾乎未出現變化，也就是說吸附前后未產生親新的官能團，證明羧甲基纖維素和浮選精煤不會產生吸附作用。浮選尾煤的伸縮振動吸收峰在吸附前后發生了明顯變化，該區域中尾煤吸附樣的吸收強度也有明顯提高；此外，在羧甲基纖維素樣與尾煤吸附樣的紅外譜圖中未產生新的官能團，證明該吸附為物理吸附。通過上述分析可以得出以下結論，即礦漿中的羧甲基纖維素以碳氫鍵吸附在煤矸石的表面，羥基與醚基和水作用形成氫鍵，因此煤矸石表面的親水性大大提高，使得煤和矸石的表面性質存在較大差異，最終對煤矸石起到一定的抑制效果。

五、結束語

實驗與分析得出，浮游選煤中添加羧甲基纖維素作為抑制劑具備一定的可行性，其對于降低精煤灰分有明顯作用。本文中羧甲基纖維素的用量為30g/t時，精煤灰分可以降低百分之一到百分之二；采用羧甲基纖維素作為抑制劑的作用機理為：羧甲基纖維素分子中的極性基可以不與煤產生作有，只吸附于矸石表面，則煤矸石表面的親水性有所增，使得煤和矸石表面性質的差異進一步擴大，起到抑制煤矸石的作用。

參考文獻

[1] 楊俊利，陳文卿.我國細粒分選技術研究現狀及發展方向[J].煤，2008（06）.

[2] 胡軍.高硫煤脫硫降灰工藝與理論研究[D].北京：北京科技大學，2007.

[3] 趙瑤興，孫祥玉.光譜解析與有機結構鑒定[M].合肥：中國科學技術大學出版社，2002.