浮选药剂联合使用及其在煤泥浮选中的应用研究

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邓 铭 , 杨 颋 , 李国洲 , 俞和胜
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(1. 潞安集团 司马煤业公司 , 山西 长治 047105; 2. 中国矿业大学 化工学院 , 江苏 徐州 221008 )
摘要 : 由于药剂协同作用的存在, 在将高活性的芳烃 MA 捕收剂和高选择性的煤油捕收剂 混合使用的时候, 完善指标最高可超过 53 , 在 MA 含量为 0 4 的时候精煤产率和灰分可达为 81 8 % 和 11 85 % , 相对于单一使用 MA 或煤油在保持高产率的同时 , 起到了降低灰分, 提高完 善指标的作用 。 关键词: 浮选药剂; 机理; 煤泥浮选
1 浮选药剂联合使用原理
浮选药剂的活性选择性原理认为反应活性低的 药剂对矿物的选择性较好 , 而活性高的药剂选择性 活性和选择性 , 有 2 条途
收稿日期 : 2007- 08- 14 作者简介 : 邓铭 ( 1968 - ), 男 , 安徽五河人 , 硕士 , 经济师 , 副总经理 , 主要从事经济和选煤技术管理等工作。
图 1 煤油 作捕收剂时的浮选效果
煤油做捕收剂时, 开始精煤产率 , 浮选完善指标, 精 煤灰分都随煤油用量的增大而提高 , 当煤油的用量 增加到 1200g / t干煤泥时, 达到他们的极值点, 此时 23
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的用量为煤油的 2 /3 。所以可以看出 MA 捕收剂的 活性明显高于煤油 , 选择性明显 低于煤油, 所以用 MA 的时候其精煤产率高, 但是灰分也高 , 而完善指 标相对煤油捕收剂没有明显的提高。 从图 3 中 可以看出当 2 种药剂混合 使用的时 候, 精煤产率和灰分都先升后降 , 在 MA 的 含量为 0 4 的时候达到最高点 , 为 81 8% 和 11 85 % , 但是 这个时候的完善指标却比较低为 46 55 。完善指标 在 MA 含量为 0 2 和 0 6 的时候 较高, 达到 53 以 上。从中可以看出当 2 种药剂混合使用的时候, 由 于协同作用的存在相对于 单一药剂作用的 最佳效 果, 回 收 率提 高 的不 很明 显 , 但 是 灰分 下 降了 约 1 % , 完善指标提高了约 10 % 。可 以看出混合使用 的时候保持了 MA 的高活性和煤油的高选择性, 这 可能是它们在煤粒表面穿插吸附的结果。
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洁净煤技术 2007年第 13 卷第 6期
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物理吸附, 容易解吸。而其中的一些杂极性辅助 A 组分, 它们穿插共吸附于煤泥表面, 增加了主要组分 M 在煤泥表面的吸附强度 , 使得煤泥表面的疏水性 增强。 ( 3) 结合体吸附。结合体吸附又称缔合体或聚 合体吸附, 即混合的几种浮选药剂之间彼此先发生 作用形成分子 - 分子、 分子 - 离子或离子 - 离子等 形式的结合体, 然后该 结合体再与矿 物表面作用。 药剂结合体可以类似于层叠型共吸附那样的药剂间 力强化吸附过程 , 也可以按药剂活性屏蔽恢复方式 达到强化药剂作用的目的。 ( 4) 助分散。助分散机理是指某些非离子型浮 选药剂和长链浮选药剂由于溶解分散能力差 , 常需 要与其他些表面活性剂联合使用, 这些药剂不直接 和矿物作用, 只起助分散、 助溶解的作 用 。常见 的方式有 2 种: 乳化和增溶。由于增加了药剂在矿 浆中的溶解分散度, 药剂消耗大幅度减少 , 药效变得 显著。如煤泥浮选中对药剂的乳化, 添加捕收剂乳 化组分的作用方式来达到助分散作用, 起到了加速 搅拌和改善浮选指标的作用。
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! 非极性分子的物理吸附。主要是各种非极性 烃类油的吸附 , 吸附力为色散力。据观察, 非极性油 的吸附主要发生在矿物与气泡粘着时的三相润湿周 边上。 ∀ 双电层吸附理论。矿物在水中由于表面一 种离子转入溶液或吸附于表面的趋势较大, 使表面 多余了定位离子电层。内层有矿物表面的定位离子 组成并由此而引来的相反离子, 形成表面双外层又 分为厚度约为 水离子半 径的紧 密层 ( 或 称斯 特恩 层 ) 及再向外的扩散层。由溶液内部至矿物表面的 总电位又称电极电位 (或化学电位 ); 至紧密层滑动 面的电位则通常作为电动电位。捕收剂离子及其它 离子可借静电力在双电层 中吸附并引起电 位的改 变。 # 化学吸附。认为捕收剂离子 ( 或分子 ) 的极 性基与组成矿物的离子或分子或原子发生键合的电 子转移, 形成化学吸附。塔加特提出溶度积假说 , 主 张用溶液反应的溶度积理论来解释药剂的化学吸附 和浮选行为。 ∃ 捕收剂在矿物表面或矿浆中反应产 物的吸附。浮选药剂与矿物表面的作用不仅药剂原 有组分与矿物本身作用, 在大多数情况下还包括一 系列复杂的反应过程, 其中包括许多氧化还原反应, 催化反应 , 以及在矿物表面不同位置上和不同阶段 中的各种类型的反应等。
所以有必要将芳烃与以烷基为主要成分的浮选药剂进行联合用药1浮选药剂联合使用原理浮选药剂的活性选择性原理认为反应活性低的药剂对矿物的选择性较好而活性高的药剂选择性必然较差一是使用多种官能团药剂通过多化合物在键合过程中的优势官能团相互作用或不同官能团之间的匹配得到好的浮选效果
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浮选药剂联合使用及其 在煤泥浮选中的应用研究
中图分类号 : TD 94 文献标识码 : A 文章编号 : 1006 6772( 2007) 06 0022- 03
目前国内煤泥浮选绝大多数使用煤油 , 轻柴油 作为捕收剂和化工副产品等起泡剂配合使用。在实 际的使用中油耗较大 , 特别是捕收剂的消耗很大, 造 成了对作为能源的价格较高的煤油轻柴油的额外消 耗 , 增加了浮选的成本。而且在浮选的过程中存在 质量不稳定 , 供应不可靠、 有沉淀或渣子, 堵塞管道 , 从而影响了生产 。现在以芳烃为 主要成分的药 剂用作煤泥浮选已经在一些选煤厂开始应用。芳烃 在浮选过程中化学性质活泼 , 容易和煤粒表面的碳 网和各官能团相互作用 , 牢固地吸附在煤粒的表面 上 , 捕收性能好。其油水界面张力较低, 在其他条件 相同时 , 有较好的分散度。浮选过程中, 很容易乳化 成粒度很小的油滴固着到矿物的表面, 提高其浮选 活性。但由于芳烃化合物活性较高, 因此 , 容易和水 分子结合, 发生水化作用, 亲水性也较强。本身的疏 水性不如饱和烃。另外产生的泡沫粘度较高 , 选择 性较烷烃低。所以有必要将芳烃与以烷基为主要成 [ 2] 分的浮选药剂进行联合用药 。
4 结

由于药剂的协同作用, MA 和煤油混合使用的时 精煤的产率为 65 1 % , 浮选完善指标为 43 9, 精煤 的灰分为 11 28 % 。此后精煤产率 , 完善指标和精 煤的灰分开始下降。 从图 2 可以看出用 MA 作捕收剂时 , 随着药剂 用量的加大 , 精煤产率 , 浮选完善指标, 精煤灰分都 逐渐提高, 当药剂用量为 800g / t干煤泥的时候精煤 产率和灰 分完善 指标 , 达 到最 高, 分 别为 80 5 %, 13 8 % , 43 3 , 此后均下降。对比图 1 和图 2 可以发 现 2 种捕收剂的最高完善指标几乎一样, 在最高完 善指标的时候, 芳烃 MA 作捕收剂时的精煤产率为 80 5 %, 而 煤 油 作 捕 收剂 的 最 高 精 煤 产 率 为 65 1 % , 但 是 此 时 MA 作 捕 收 剂 时 的 灰 分 却 为 13 8 % 比煤油作捕收剂高 2 52 % 。在最高点时 MA
浮选药剂联合使用及其在煤泥浮选中的应用研究
3 芳烃和煤油捕收剂联合用药在煤泥浮选 中的应用
实验考察了芳烃捕收剂 MA, 煤油单独用药和 联合用药的时候对同一种 煤泥浮选时候的 浮选效 果。主要从精煤产率, 精煤灰分和浮选完善指标 3 个方面来考察。试验起泡剂为 GF 油 , 用量为 100g / t干煤泥。实验煤泥来自徐州 天能集团永固煤 矿, 混合作用的时候药剂用量为 800g / t干煤泥。实验 结果如图 1~ 图 3 所示。从图 1 中可以看出, 当用
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径: 一是使用多种官能团药剂 , 通过多化合物在键合 过程中的优势、 官能团相互作用或不同官能团之间 的匹配得到好的浮选效果: 二是联合用药, 通过不同 药剂的搭配、 不同药剂的活性和选择性互补获得好 的选矿效果。 ( 1)效能互补。效能互补是组合用药时最常见 的作用方式, 不同特性的药剂联合使用 , 可对不同性 质的矿物及同一矿物的不均匀表面产生相适应的作 用, 提高药剂的效率。实验使用的活性较高的芳烃 浮选药剂 MA 将它与选择性能较好的煤油按适当的 比例组合使用 , 优势得到互补 , 用其煤泥时的其回收 率明显提高。 ( 2)共吸附。各种药剂共 同吸附在矿物表 面, 彼此促进、 强化与矿物的作用以获得好的浮选效果。 共吸附互相活化有 2 种模型: ! 穿插型 , 即同矿物作 用活性高的药剂在某些点上吸附 , 引起另一种药剂 分子 ( 离子 ) 穿插于其间 (与矿物表面垂直排列 ) 共 吸附 , 此时 , 定向排列的药剂烃链间有范氏力作用而 强化吸附 : ∀ 层叠型, 即高活性药剂先同矿物作用 改变其原有的特性 ( 如表面电性、 润湿性、 化学吸附 特性等 ), 再引起其它药剂在其上 发生二次层叠吸 附. 因药剂间有相互作用 , 也强化了药剂的作用。使 用 MA 捕收剂时, 其成分中的 M 组分在煤泥表面是
2 组合捕收剂作用类型研究
捕收剂在矿物表面的作用 , 总的说来 , 不外乎以 [ 5] 下几个方面 : ( 1) 物理吸附。特点是能量小 ( 有人提出约在 0 01~ 0 1电子伏特, 克分子 ), 或者说吸附热小 (几 千卡 /克分子或更小 ) , 吸附分子与固体表面距离较 大 , 在固体表面上具有流动性 ( 好似二维气体 ) 。吸 附力为范德华力或静电力。药剂分子 (或 离子 ) 与 矿物间不发生键合的电子转移或共有。物理吸附一 般没有选择性或选择性较差。并且易于解吸 , 通常 吸附量随温度上升而下降 ; ( 2) 化学吸附。特点是能量大 ( 约在 1 个电子 伏特 /克分子 ), 或说吸附热商 ( 几千卡 /克 分子 ) , 吸 附分子与矿物表面距离小 , 药剂分子与矿物间发生 键合的电子关系 , 吸附力本质上是化学力。化学吸 附一般具有选择性, 吸附比较牢固 , 不易解吸 , 通常 随着温度升高 (在一定范围内 )吸附量升高 ; ( 3) 表面化学反应。化学吸附进一 步发展, 常 常在矿物表面发生化学反应。表面化学反应与化学 吸附的主要区别是前者的反应产物在表面上构成独 立的相。 捕收剂与矿物作用的具体方式 , 已经提出了各 种看法 , 现将主要的列举如下:
候可以使药剂保持有 MA 的高活性和煤油的高选择 性, 从而提高精煤产率, 降低精煤灰分, 提高浮选完善 指标, 降低油耗, 进而降低浮选成本, 提高浮选效益。
The association app lication of flotation m edica m entm echanis m and the application research of flotation in coalm ud
DENG M ing , YANG Y an , L I Guo zhou , YU H e sheng
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(1. Lu A n G roup of Sima coal co mp any, Changzhi 047105, China; 2. Chem istry T echnology C ollege of Ch inese M ining Univers ity, Xuzhou 221008, China )
参考文献 : 杨亚平 . 细粒 级难选 煤用高 效浮选 药剂 的研 究 [ J]. 选煤技术 , 1998, ( 2). [ 2] 蔡璋 . 浮游选煤与选矿 [ M ]. 北京 : 煤炭工业出版社 , 1991 . [ 3] 王淀佐 . 选矿与冶 金药剂分 子设计 [M ]. 长沙 : 中南 工业大学出版社 , 1996. [ 4] 李中荣 . 原生钛铁 矿选矿技术 的进展 [ J] . 国 外金属 矿选矿 , 2001( 3). [ 5] P Som asundaran, F lotation A M. G audin M e m. V o . l 1976 . Vol I . P . [ 1]
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