褐煤反浮选试验研究.pdf
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1、第 卷第期中 国 煤 炭V o l N o 年 月C H I N AC O A LA u g u s t 清洁利用移动扫码阅读引用格式:种梓铭,高 利 利褐 煤 反 浮 选 试 验 研 究 J中 国 煤 炭,():D O I:/j c n k i c c m CHON GZ i m i n g,GAOL i l i E x p e r i m e n t a l r e s e a r c ho nt h e l i g n i t er e v e r s e f l o t a t i o nJ C h i n aC o a l,():D O I:/j c n k i c c m 作者简介
2、:种梓铭(),男,陕西渭南人,硕士,工程师,主要研究方向为细粒煤分选.E m a i l:c h o n g z i m i n g c o m褐 煤 反 浮 选 试 验 研 究种梓铭,高利利(陕西能源赵石畔矿业运营有限责任公司,陕西省榆林市,)摘要通过研究褐煤反浮选捕收剂种类、浮选溶液环境、捕收剂和起泡剂用量对褐煤反浮选的影响,探究了一种有效提高褐煤分选效果的方法.研究表明,由于褐煤孔隙度大、水分高、含氧官能团多等特点导致其可浮性较差,因此在使用大量捕收剂的条件下,直接浮选难以获得较好的浮选效果.相比之下,反浮选可以提高浮选的选择性和回收率,进而获得更好的精煤产品.试验结果表明,在合适的反浮
3、选条件下,可获得产率为 、灰分为 的精煤产品.关键词褐煤;反浮选;十二胺;溶液环境中图分类号T D 文献标志码AE x p e r i m e n t a l r e s e a r c ho nt h e l i g n i t er e v e r s e f l o t a t i o nCHON GZ i m i n g,GAOL i l i(S h a a n x iE n e r g yZ h a o s h i p a nM i n i n gO p e r a t i o nC o,L t d,Y u l i n,S h a a n x i ,C h i n a)A b s t
4、 r a c tT h i sp a p e ri n v e s t i g a t e sa ne f f e c t i v em e t h o df o ri m p r o v i n gt h es e p a r a t i o ne f f i c i e n c yo fl i g n i t eb ye x p l o r i n gt h ei n f l u e n c e so f r e v e r s ef l o t a t i o nc o l l e c t o rt y p e,f l o t a t i o ns o l u t i o ne n v
5、i r o n m e n t,a n dd o s a g eo fc o l l e c t o ra n df o a m i n ga g e n to nt h el i g n i t er e v e r s e f l o t a t i o n T h es t u d ys h o w s t h a t t h e l o wf l o a t a b i l i t yo f l i g n i t e i sc a u s e db y i t sh i g hp o r o s i t y,m o i s t u r ec o n t e n t,a n do x
6、y g e n c o n t a i n i n gf u n c t i o n a l g r o u p s,s o i t i sd i f f i c u l t t oo b t a i ng o o df l o t a t i o nr e s u l t st h r o u g hd i r e c t f l o t a t i o nu n d e rc o n d i t i o n so fe x c e s s i v ec o l l e c t o rd o s a g e I nc o n t r a s t,r e v e r s e f l o t a
7、 t i o nc a n i m p r o v e t h es e l e c t i v i t ya n dr e c o v e r yo f f l o t a t i o n,r e s u l t i n gi nb e t t e rc l e a nc o a lp r o d u c t s E x p e r i m e n t a l r e s u l t sd e m o n s t r a t e t h a tu n d e r a p p r o p r i a t e r e v e r s e f l o t a t i o nc o n d i t
8、i o n s,c l e a nc o a l p r o d u c t sc a nb eo b t a i n e dw i t hay i e l do f a n da s hc o n t e n to f K e y w o r d s l i g n i t e;r e v e r s e f l o t a t i o n;l a u r y l a m i n e;s o l u t i o ne n v i r o n m e n t引言褐煤的用途非常广泛,不仅可作为发电厂的燃料,还可以作为化工原料、催化剂载体、吸附剂等.虽然褐煤是一种发热量低、水分大和含碳量较低且挥发
9、分较高的煤炭,但在能源保供形势下,褐煤的分选利用也越来越受到关注.浮选是解决 mm煤泥的有效方法,褐煤煤泥浮选在国内外均有研究,但难度大、普遍适用性较低,这主要是因为褐煤含水量大、孔隙度大、含氧官能团多等特点导致其天然可浮性差.在褐煤浮选过程中,传统的含油捕收剂通常难以得到低灰精煤.为了提高褐煤的可浮性,可采用药剂处理、低温热处理和微波处理等方法,但热处理和微波处理的成本较高,因此可以在褐煤浮选中添加表面活性剂、调整剂以改善褐煤浮选效果.VAMVUKA等研究人员通过添加表面活性剂可实现 的回收率;N I U等研究人员的研究发现,仅用煤油作为浮选褐煤的捕收剂,既不能提高回收率,也不能提高褐煤的可
10、选性,因此提出煤油乳化剂、煤油乳化剂表面活性剂的浮选药剂,浮选效果较好;罗道成等研究人员提出对褐煤表面进行造粒浮选的方法以提高褐煤浮选效果.由于褐煤易泥化、可浮性较差,很难利用泡沫将褐煤浮出,因此根据褐煤疏水性差的特点,使用反浮选,即在浮选过程中将脉石矿物浮出将有用矿物成为沉降物,该方法越来越受到关注.要实现褐煤反浮选,主要是实现褐煤和脉石矿物的分离.安泉通过实验证明玉米糊精对煤有明显的抑制作用.而脉石矿物的反浮选捕收剂主要有阳离子型和阴离子型.其中,阳离子型主要是胺类捕收剂,包括脂肪胺和醚胺;L I 研究了固体浓度、调浆时间、调浆速度等条件对亚烟煤反浮选效果的影响.但是目前关于褐煤反浮选中最
11、佳条件的研究较少,因此寻找合适的褐煤反浮选捕收剂、浮选条件、药剂用量,对褐煤的有效分选具有指导意义.试验研究 试验煤样笔者以窑街煤电集团酒泉天宝煤业有限公司采集的褐煤二号小类样品为研究对象,其挥发分为 、透光 率 为、G以 及Qg r,m a f M J/k g.煤样的粒度组成见表.表煤样的粒度组成粒级/mm占比/灰分/由表可 以 看 出,该 样 品 粒 级 褐 煤 以 mm为主,其占比为 .此外,该粒级的灰分为 ,明显高于其他粒级的灰分,表明该煤样中含有大量高灰细泥.X R D(X射线衍射仪)分析将煤样破碎至 mm,采用D A d v a n c e型X射线衍射仪对原煤进行矿物组分分析,扫描
12、范围为 .煤样X射线衍射图谱如图所示.图煤样X射线衍射图谱由图可以看出,该样品中含有多种矿物,其中石英是该样品中含量最多的矿物,其次是高岭石,其他各种矿物的含量均较低.此外,这些矿物的亲水性均较强,高岭石的易泥化会对浮选过程造成不利影响.石英是一种常见的硅酸盐矿物,其化学成分为S i O.在浮选过程中,由于其化学稳定性较高、硬 度 较 大 以 及 表 面 电 性 质 稳定,因此易于与氧化物、碳酸盐矿物等非金属矿物分离.然而,由于高岭石含量较高,易泥化的特性可能会导致浮选过程中产生泥状物,增加了处理难度.此外,斜蓝铜矾、水矾铜矿和氯铜矾石等含铜矿物的亲水性也较强,可能会对浮选过程造成干扰.F T
13、 I R(红外吸收光谱)分析红外吸收光谱是一种重要的分析手段,可以通过分析样品中吸收的红外辐射来确定样品分子中存在的化学官能团和化学键类型.本研究采用红外吸收光谱对褐煤煤泥样品进行定性分析,以对比样品红外光谱的特征基团频率.F T I R分析在N i c o l e ti S 红外光谱仪上进行,试验前首先进行样品制备,将m g样 品 在 研 钵 中 与 m g溴 化 钾(K B r)充分研磨,并在灯下烘烤以减少水分的影响,然后在 MP a的压样机中进一步压制m i n,以获得样品薄片.分析时将样品薄片置于分析室中,在 c m范围内扫描 次,扫描分辨率为c m.褐煤煤煤泥样品红外吸收光谱如图所示
14、.年第期 中 国 煤 炭 第 卷图褐煤煤泥样品红外吸收光谱由图可以看出,该样品红外吸收光谱最大峰值位于 c m处,为酚、醚、醇、酯的含氧团的伸 缩 振 动;同 时,峰 值 附 近 的 c m和 c m处也有明显吸收,同为酚、醚、醇、酯的含氧团的伸缩振动;此外,在 c m处出现第个吸收极值点,为COC骨架振动;在 c m红外吸收区域为CH和CH的对称和反对称伸缩振动;而在 c m红外吸收区域则为OH的伸缩振动.这些红外 吸 收 峰 的 存 在 表 明 样 品 中 含 有 CH、CH以及OH基团.此外,对照煤的特征红外吸收峰的归属,c m处红外吸收区域说 明 含 有 高 岭 石、蒙 脱 石 等 矿
15、 物,而 低 于 c m的红外吸收区域则说明含有一定量的硫化物.综合上述结果,煤样的红外吸收光谱表明其分子结构中含有多种含氧官能团,如OH、CO等,同时还含有少量的硫化物和石英等亲水性矿物.这些矿物和官能团的存在使得该煤样的亲水性较强,导致其可浮性较差.浮选试验采用X D F X型单槽浮选机,按照 煤粉(泥)实验室单元浮选试验方法标准(G B/T )的标准,对煤样进行实验室浮选探索.在试验过程中,选定入浮浓度为 g/L、充气量为 m/h、叶轮转速为 r/m i n作为主要操作参数.浮选操作过程如下:首先在浮选槽中加入适量清水,并加入反浮选捕收剂搅拌m i n,随后加入煤样搅拌 m i n,再加
16、入抑制剂搅拌 m i n,最后加入起泡剂搅拌 s开始刮泡,刮泡时间为m i n.其中起泡剂选取仲辛醇,抑制剂选取玉米糊精.在反浮选过程中,选取反浮选效率作为反浮选效果的评价指标,计算见式():j AAjAA ()式中:反浮选效率,;j 浮选浮物产率,;A 计算入料灰分,;Aj 浮选浮物灰分,.试验结果分析 捕收剂种类对褐煤反浮选的影响胺和铵盐是矿物浮选中常用的捕收剂,主要用于回收有色金属氧化矿以及铝硅酸盐矿物如石英、长石、云母等和钾盐等.而褐煤中的主要矿物主要为石英和高岭石,本研究采用十四烷基三甲基溴化铵(T T A B)和十二胺作为捕收剂,探究捕收剂种类对褐煤反浮选的影响.T T A B和十
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