興縣選煤廠浮選藥劑制度優(yōu)化研究

楊曉晶

(1.呂梁職業(yè)技術(shù)學(xué)院,山西 呂梁 032300；2.呂梁市煤炭工業(yè)學(xué)校，山西 呂梁 032300)

我國選煤行業(yè)一方面存在浮選藥劑選擇不合適,浮選過程能量耗損嚴(yán)重,藥劑耗量大,所需工藝流程復(fù)雜的問題,嚴(yán)重降低了企業(yè)的時間效益、經(jīng)濟(jì)效益及能源利用率;另一方面煤炭浮選企業(yè)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(jīng)不太合理[2-3]。因此不斷進(jìn)行改進(jìn)、開發(fā)探索合理合適的浮選藥劑制度,對于企業(yè)流程優(yōu)化、降低能量耗損、高效高質(zhì)發(fā)展都有著重要的意義[4]。合理選擇浮選藥劑,實(shí)現(xiàn)浮選效率和選擇性的同步提高,正是目前學(xué)者們普遍探索的方向。

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

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)煤樣采集與制備

試驗(yàn)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(fā)分高、發(fā)熱量高、抗碎強(qiáng)度高的特點(diǎn)。煤樣工業(yè)分析如表1所示。

表1 試驗(yàn)煤樣工業(yè)分析Table 1 The industrial analysis of coal samples

1.2 試驗(yàn)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(tuán),利用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀測定分析樣品組分分離與鑒定。

1.2.2浮選試驗(yàn)方法

參照GB/T 4757-2013《煤粉(泥)實(shí)驗(yàn)室單元浮選試驗(yàn)方法》,選用XFD-IV型實(shí)驗(yàn)室用浮選機(jī),浮選槽容積為1 L,葉輪轉(zhuǎn)速為1 800 r/min,充氣量為1 L/min,刮板轉(zhuǎn)速30 r/min。結(jié)合企業(yè)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(jìn)氣閥門開始刮泡,刮泡持續(xù)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(shè)計(jì)對比浮選試驗(yàn)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(jié)果和討論

2.1 FTIR 和GC-MS測定結(jié)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(chǎn)品,屬于混合物,對照圖1結(jié)合已知結(jié)構(gòu)的2類基礎(chǔ)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(qū)域出現(xiàn)收縮峰,該吸收峰為C-H伸縮振動吸收,說明樣品結(jié)構(gòu)中有甲基、亞甲基、次甲基;在1 600 cm-1～1 300 cm-1區(qū)域出現(xiàn)吸收峰,該吸收峰為C=C伸縮,說明樣品結(jié)構(gòu)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(jié)合圖譜檢索利用專業(yè)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(jié)合紅外結(jié)果得出LB-3-1化學(xué)組分如表2所示。

表2 LB-3-1化學(xué)組分表Table 2 The chemical components of LB-3-1

2.2 浮選試驗(yàn)結(jié)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(chǎn)率、灰分結(jié)果與捕收劑的關(guān)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(chǎn)率和灰分與捕收劑用量的關(guān)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(chǎn)率增加的同時灰分也增加,煤油用量為1.1 kg/t時產(chǎn)率最高，為62%,灰分18%，繼續(xù)增加煤油用量,產(chǎn)率降低而灰分不變;LB-3-1用量與煤油用量相同時,精煤產(chǎn)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(chǎn)率在用量為1.1 kg/t時達(dá)到最高78%,此時灰分為15%,再增加LB-3-1用量精煤產(chǎn)率不再增加。在起泡劑用量改變?yōu)?.05 kg/t時,隨著煤油用量增加,精煤產(chǎn)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(chǎn)率最高為83%,灰分為15.2%,用量繼續(xù)增加,精煤產(chǎn)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(jié)果變化不大。

從上述結(jié)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(chǎn)率為78%,灰分15%,符合客戶要求。從機(jī)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(qiáng)的疏水性和捕收性能,因此可以作為捕收劑使用。從經(jīng)濟(jì)角度來看,LB-3-1是化工副產(chǎn)品,屬于廢物再利用,成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于煤油,能夠?yàn)槠髽I(yè)節(jié)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(chǎn)率提高至78%,為企業(yè)帶來較好的經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)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(qiáng)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(jié)果優(yōu)于煤油為捕收劑、其他浮選條件相同的浮選結(jié)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(chǎn)率為78%,灰分15%,符合客戶要求,能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來較大經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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

[2] 王暉,鐘宏.浮選藥劑應(yīng)用研究現(xiàn)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(shù)[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2004.

[5] 中國煤炭工業(yè)協(xié)會.煤粉(泥)實(shí)驗(yàn)室單元浮選試驗(yàn)方法(GB/T 4757-2013)[S].北京:煤炭工業(yè)出版社,2013.