新型浮选药剂论文

新型浮选药剂论文

一：浮选原理及新型浮选药剂

浮选是利用矿物亲水性的差异而实现矿物分离的方法。易被水湿润的表面称为亲水表面，难被水润湿的表面称为疏水表面。煤各部分的显微组分是不同的，煤粒表面的大部分为非极性区域，部分为极性区域。有机组分的表面主要是非极性区域，矿物杂质等的表面主要是极性区域。

煤粒在水中，其表面的质点和水分子互相极化，从而产生程度不同的水化作用。极性区域的水化作用较强，能生成较厚且较稳定的水化层，从而表现出亲水性。非极性区域的水化作用弱，甚至没有水化作用，表现出疏水性。

浮选时，在搅拌和起泡剂的作用下产生气泡，气泡和煤中的疏水表面相接触时，因水化层较薄容易破裂，结果使气泡和煤中的有机组分黏在一起而上浮。而当气泡和由煤中的矿物杂质构成的亲水表面相接触时，要克服较厚的水化层的阻挡是困难的，故难以使其上浮。

当煤粒表面吸附液相中的离子或分子后，其水化作用的大小程度会变化，故可通过向水中加入药剂的方法来扩大被分离组分间亲水性的差别，并产生大量合适的气泡，促进有机组分的上浮。按其作用可把这些药剂分为两类。其中一类属于起泡剂，它们能在气-液界面上促进气体向水中的扩散，从而生成大量均匀、稳定性好的气泡。另一类属于捕收剂，其主要作用是在固-液相界面上增加有机组分的疏水性，从而使煤粒和气泡结合的更牢固。

捕收剂

浮选是细粒煤泥精选的最为有效的方法，煤泥浮选过程中通常要加入捕收剂来提高煤颗粒表面的疏水性，捕收剂多为煤油、轻煤油，约占80~90%。而这类浮选药剂普遍存在药耗量过大的问题，而且，对于细粒煤含量较多和低变质程度的焦煤，由于其可浮性和选择性更差，因而浮选药剂耗量更大。煤泥浮选中烃类油用量一般在吨干煤泥1~2kg，随着油价上涨，浮选药剂费用将大幅度上升，从而导致浮选成本上升，最终影响到选煤厂的经济效益，近年来，世界各国都在研制新型高效的浮选药剂，以求降低成本，提高精煤产率。以下是新型捕收剂的种类。

第一类：ZNX-0711捕收剂

ZNX-0711捕收剂是一种新型煤泥浮选捕收剂具有捕收性能好、浮选速度快、分选效率高的特点。采用这种捕收剂在实验室进行了煤泥浮选的对比试验，并在选煤厂进行了工业应用。实验结果表明：ZNX-0711用于煤泥浮选，其性能明显好于煤油和柴油。

理论分析：

煤泥浮选涉及到气、液、固三相，是一个相当复杂的过程，不同变质程度的煤具有不同的可浮性，浮选药剂的作用正是通过调节气、液、固三相的界面性质，增加了煤与矿物之间是的表面性质的差异，从而实现了煤与矿物颗粒的有效分离。

煤泥浮选的前提条件就是要提高煤颗粒的疏水性，增大煤颗粒与杂质的表面疏水性差异。烃类油（柴油、煤油等）是一种疏水性物质，它与水互不相溶，在矿浆中不能形成细小的分散相，只能以液滴的形式存在，导致烃类油与煤粒发生接触碰撞时附着的概率较小，而

且烃类油滴在短时间内还会发生聚集成大的油滴，从而导致较大的油滴被细小煤粒过量吸附而提前浮出，造成浪费，使精煤中的泥质较多，精煤灰分升高。

ZNX—0711捕收剂中含有一些极性有机物质，这些极性有机物质一端为极性基因，一段为非极性基因，一方面可使捕收剂中的非极性烃类油组分很好地分散在煤浆中增加非极性组分与煤表面的接触机会，另一方面极性端又易与煤表面局部亲水区域的含氧官能团作用，飞极性端指向水，改变了局部的疏水性。ZNX—0711捕收剂中的极性组分和非极性组分从整体上提高了煤粒表面疏水性，从而大大提高了煤泥浮选的效果。

ZNX—0711捕收剂是一种新型高效的煤泥浮选捕收剂，具有较好的捕捉性能，分选效率高，可提高煤泥浮选的精煤产率。洗煤厂工业生产实践表明，ZNX—0711捕收剂可以取代煤油或柴油用于煤泥浮选，明显降低了选煤药耗，使浮选精煤产率大幅提高，为选煤厂带来巨大的经济效益。

第二类：对捕收剂进行乳化作用

用适当的方法将捕收剂乳化后使用，不仅可以降低药剂用量，还能改善浮选条件，减轻高灰细泥对浮选精煤的污染。

理论分析：

在浮选过程中，药剂经乳化后之所以能减少用量，主要是因为捕收剂经乳化后，它的粘度下降，分散度大大提高，由于“油粒”变小，相应的在煤粒表面形成的“油膜”也就变薄，这就是能减少用量的主要原因。从理论上讲油膜厚度仅需1至2个分子厚度，但实际上由于油水的互不相溶，极大的限制了捕收剂在水中的分散度，造成油液滴过大。油液滴过大不仅浪费了捕收剂，而且还会导致捕收剂再被煤粒吸附的同时一并将煤泥表面的细泥覆盖，导致细泥的污染。根据中国一些洗煤厂浮选精煤质量的分析结果可知油膜过厚、粘度偏高、二次富集效果不好，是造成细泥污染严重的主要原因。捕收剂经乳化后粘度下降，也就减轻了高灰细泥在煤粒表面的粘附，从而提高了“二次富集”的效果，降低了细泥对精煤的污染。

近几十年的有关文献表明，在捕收剂化学乳化的研究中，国内外专家进行了大量的有益工作。概括而言，主要是在乳化剂的优化和强化乳化工艺方面进行了大量的研究探究。在乳化剂的优化方面有选用单一的表面活性剂作为乳化剂到优选由2种或多种表面活性剂复配成的乳化剂。在乳化工艺方面，近年来趋向于采用综合方式依次对药剂进行搅拌，高压喷射切割、超声破碎和均化、强磁化等处理。这样制得的乳化液分散相颗粒较小，稳定性也有所提高；但乳化工艺有些复杂，因此，增强乳化剂的自乳化效能是简化乳化工艺的有力手段。

起泡剂

随着现代工业的飞速发展，我国煤炭产量不断递增，特别是为了出口优质煤炭，对原煤必须进行洗选。且随着采煤机械化的发展和煤层的变化，我国煤粉量相对增多，入洗原煤中约有20%左右的细煤粒进入循环水，沉降成煤泥，可浮性变差。浮选技术是最重要的选矿技术之一。浮选过程包括三个主要的步骤：通过化学药剂来选择性的改变矿物的表面性质，即改变矿物表面的疏水性或亲水性；疏水性矿物颗粒与气泡之间的接触和粘附；可浮性矿物颗粒与不可浮颗粒的分离。起泡剂在第二和第三步起最重要的作用。起泡剂的作用主要是影响气泡和矿物颗粒的接触，并能在泡沫层中使由于疏水性而粘附在气泡上的矿物颗粒与夹杂的亲水性颗粒分离。浮选结果的好坏，浮选药剂是重要的因素。

起泡剂多数是杂极性表面活性剂，可以在气—液界面吸附浓缩，降低气—液表面能，使气泡体系能量降低，促使空气分散，生成直径较小的气泡，并能在相界面上进行定向排列，使其极性端指向水，非极性端指向空气，由于极性端和水分子发生作用，在气泡表面形成一层水化层，阻碍了气泡的兼并，同时还可以增加气泡抗变形及破裂的能力。起泡剂非极性基