煤泥浮选药剂综述

煤泥浮选药剂综述摘要：本文主要介绍了选煤厂在煤泥浮选时常用的一些浮选药剂，这些药剂的种类和它们各自的作用机理，以及在选煤厂中的应用。

关键词：煤泥，浮选药剂，捕收剂，起泡剂，絮凝剂Status quo of coal slime flotation agents Abstract: some of the coal slime flotation agents which are mainly used in the coal preparation plant, its role in the mechanism of coal flotation and its application in the coal preparation has been presented in this paper.Key words: slime, flotation reagent, collector, foaming agent, flocculants0 前言浮选是由于不同固体矿物的表面性质差异，通过它们对矿浆中液体和气体作用不同而实现分选的。

有的矿物疏水、亲气，可粘附到气泡上，进入泡沫成为精矿，另一些亲水、疏气的矿物则不和所泡粘附，留在矿浆中成为尾矿。

浮选中矿物的表面性质差异主要是由于固体的不同组成和结构所致，由于浮选是包括固、液、气本相体系的过程，所以又和液相和气相的性质密切相关[1]。

煤泥浮选是利用煤与矸石表面物理化学性质的差异，并能过添加特定浮选药剂的方法来扩大煤与矸石间表机润湿性的差别，在固、液、气三相界面，选择性地富集低灰煤炭，从而实现煤与矸石分离的一种煤泥分选技术。

浮选之所以能广泛地应用于煤泥分选，重要的原因在于它能能过浮选药剂灵活地控制浮选过程，并按照人们的要求有效地实现煤与矸石分离，使煤炭资源得到综合高效利用[2]。

近年来，我国经济快速发展，对能源的需求不断提高，煤炭是我国的主要能源，其生产量与消费量约占能源的70%左右。

煤炭的产量不断增加，煤炭的合理利用越来越引起人们的重视。

随着煤炭开采机械化程度的不断提高，原煤中粉煤含量呈上升趋势，因而粉煤的洗选加工越来越为人们所重视，特别是对于我国稀有的炼焦煤资源，浮选更是一个不可缺少的选煤环节。

在浮选工艺中，浮选药剂对于浮选效果的改善起着重要作用。

浮选药剂可以改善浮选系统中气、液、气三相的性质，使产生的气泡大小、数量、寿命、升浮速度等满足浮选要求，还可以调整矿物的表面性质、矿物与其他物质的作用以及矿浆的性质，变不能浮矿物为可浮，使能浮的矿物更好浮，并提高浮选的选择性和浮选速度。

浮选效果的好坏，浮选药剂是重要的因素[3-6]。

1 煤泥浮选药剂的分类和作用浮选药剂的种类很多，既有有机化合物又有无机化合物，即有酸和碱又有不同的盐类等。

浮选药剂分类也有很多，最基本的是根据药剂的用途分类，通常分成三类，见表1。

表1在煤泥浮选中，一般主要使用两种药剂，一种是改善煤粒表面疏水性的捕收剂，另一种是降低气液界面张力的起泡剂，对于特殊的煤泥浮选，有时还要使用调整剂。

药剂的选择主要取决于煤泥的性质及其所含杂质的种类和数量。

能选择性的作用于矿物表面并使其疏水的有机物质称为捕收剂。

捕收剂作用于矿物-水界面，通过提高矿物的疏水性，使矿粒能更牢固地附着于气泡而上浮。

起泡剂为表面活性物质，主要富集在水-气界面，促使空气在矿浆中弥散成小气泡，防止气泡兼并，并提高气泡在矿化和上浮过程中的稳定性，保证矿化气泡上浮后形成泡沫层刮出。

2 捕收剂2.1 捕收剂的分类捕收剂按其在水中的解离程度分成两大类：非离子型捕收剂和离子型捕收剂。

非离子型捕收剂主要是非极性烃类油和不溶性的酯类。

离子型捕收剂分子结构中一般有两个基团：极性基团和非极性基团。

极性基团能够活泼地与矿物表面发生作用，使捕收剂固着到矿物表面；非极性基起疏水作用。

在煤泥浮选中广泛采用非极性烃类油作为捕收剂，特别是煤油、轻柴油和改性煤油等，占煤泥浮选捕收剂的80% ～90%。

国内外选煤厂煤泥浮选常用的捕收剂多数是石油产品，主要是煤油、轻柴油，还有一些人工合成的非极性烃类油捕收剂，如我国的FS201、ZF浮选剂等。

此外还有一些其他工业副产品。

2.2 非极性烃类油与矿物表面的作用机理非极性烃类油能否吸附到矿物表面并起作用，主要取决于是它们与水和矿物表面作用力的大小。

非极性烃类油的主要成分为脂肪烃、环烷烃和芳香烃，属于非极性分子。

分子之间由色散力聚集在一起。

而水分子是极强性分子，水分子与非极性烃类油分子之间的作用力为诱导力和色散力，并以色散力为主。

水分子本身的吸引力比油分子之间的作用大，所以，油不溶于水，有很好的疏水性。

在煤泥分选中，大部分的煤粒表面是非极性的，因此，煤粒与油分子之间的表面张力小于煤粒与水分子之间的表面张力，非极性烃类油可以在煤粒表面展开。

非极性烃类油在煤粒表面形成疏水的油膜，进一步提高了煤粒表面的疏水性。

而矸石绝大部分表面是极性表面，有很强的亲水性，矸石与油分子之间的表面张力远大于矸石与水分子之间的表面张力，矸石表面被水分子覆盖，开成水化膜。

非极性烃类油不能在矸石表面被水分子吸附，或仅能吸附极少量的烃类油到局部疏水部位，基本上不能提高矸石的疏水性。

从而扩大了煤粒与矸石表面润湿程度的差别，促使分选顺利进行。

2.3 常用的非烃类油捕收剂2.3.1 煤油煤油是应用较广的煤泥浮选非极性烃类油捕收剂。

它是石油裂解时的馏分产品，主要成分是C11~C16的烷烃，不易溶于水，一般只具有捕收性能，当芳烃含量较大时，具有一定的起泡性能。

根据不同的煤种，煤油的用量一般为吨干煤泥0.5~2 kg，用量过大时有显著的消泡作用。

由于煤油组分中活性较高的馏分含量比柴油高，成分也比较稳定，所以浮选时，捕收性能和选择一般都优于轻柴油[7]。

2.3.2 轻柴油和页岩柴油柴油是目前较广泛使用的非极性烃类油捕收剂，浮选一般用0号或10号轻柴油，用量常为1～3kg/ t (煤泥) 。

轻柴油具有馏分高、密度大、粘度大，在水中分散的油珠直径大和在煤表面展开的速度慢等特点，但疏水性强，被表面孔隙吸收的数量少，因此，用作低阶煤浮选时的捕收剂比较有利。

页岩轻柴油系页岩焦油所得馏出物经冷压脱腊，再经酸碱洗涤后的产品，页岩轻柴油中含有较多的不饱和烃(烯烃、芳烃) 以及含氧、含氮物质，所以页岩柴油具有较强的捕收性能和一定的起泡性能。

通常用于易选或中等可选煤泥的浮选，用量常为115～2kg/ t (煤泥)[6]。

2.3.3 FS-201、FS-202捕收剂FS-201是在180 ~280℃烯烃与苯在无水AlCl3催化下进行傅-克烷基化反应，再经碱洗、水洗、脱苯、精馏等步骤，得到的255℃以前的馏分，其主要成分是轻质烷基苯。

FS-201的药剂用量要比煤油低30%左右。

FS-202是以直馏煤油为原料，经过加氢、脱蜡并提取正构烷烃后的抽余油。

其中捕收活性较强的馏分达84%，芳烃含量占20%左右。

由于异构烷烃和芳烃含量较高，作浮选药剂使用时，浮选活性较一般油和轻柴油高，耗油量量比煤油低40%[1]。

FS-201、FS-202捕收剂与BET煤用捕收剂相比效果较差。

BET捕收剂主要成分是邻苯二甲酸二乙脂，对煤的浮选捕收性好，是一种选择性较高的煤炭脱硫降灰浮选药剂，其用量少，捕收性强，比GF、FS-202两种常用药剂有明显的优越性，分别是GF、FS-202用量的1/10和1/100，pH值对BET捕收性能影响也较小。

对于不同粒级煤的浮选，细粒级上浮量较低[8-9]。

2.3.4 燃料油和天然气冷凝油燃料油是煤炭、石油和页岩加工所得的重质产品，分为1~6个等级。

国内外选煤常用5号燃料油做捕收剂，其不仅可以作为选煤捕收剂，而且可以用于选矿。

天然气冷凝油是由天然气凝析油经精馏所得的煤油馏分。

我国四川省天然气资源丰富，西南地区的多数选煤厂用凝析油制得煤油、轻柴油作捕收剂。

国外也有采用。

2.3.5 ZF浮选剂ZF浮选剂是山东胜利炼油厂的煤油经烃类液相催化氧化制得，组成中含有烃类和烃类氧化物，两者的比例大致为60 ：40，外观呈棕黄色，透明，密度为0.85g/ cm3，pH值为6～7。

该浮选剂兼有捕收和起泡功能。

在技术指标相同的条件下，ZF浮选剂比其他药剂用量(起泡剂和捕收剂的总量)可降低一半左右，并可降低浮选精煤水分，但价格较高。

3 起泡剂3.1 起泡剂的作用机理目前通常采用的起泡剂能常是一种异极性表面活性物质，由两部分组成：一端为极性基，亲水；另一端为非极性基，亲气。

因此，起泡剂能在气-液界面上定向吸附和排列，起泡剂的起泡能力与这两个基团密切相关。

3.1.1 单纯起泡剂的作用机理起泡剂多数是杂极性表面活性物质，可以在气-液界面吸附浓集，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，以其极性端指向水，非极性端指向气。

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，同时还可增加气泡抗变形及破裂的能力。

3.1.2 起泡剂与捕收剂的共同作用机理一些捕收剂本身没有起泡作用，但能够在气泡表面吸附，对起泡剂的起泡作用产生影响。

例如，黄药本身是捕收剂，无起泡能力，但若与醇一起使用，就会要大。

这说明捕收剂与起泡剂在气-液界面联合作用，这种现象称为共吸附。

3.2 起泡剂的分类常见起泡剂分子中的碳原子数为5～11 个，具有起泡性质的有机化合物很多，如醇类、酚类、酮类、醚类及脂类。

历史上最早使用的起泡剂多是萜类天然植物产品，如松油、桉叶油、樟油等。

近年来人工合成起泡剂已取代天然起泡剂。

在生产中合应用的有FP - 101 起泡剂、GF 油和TR - 85 浮选剂等，这些药剂与煤油、轻柴油配合使用，使药剂的消耗大多降到1. 5 kg/ t 干煤泥左右。

美国主要采用甲基异丁基苄必醇(MIBC) 作起泡剂，由于其价格太高，国内选煤厂极少采用。

起泡剂的选择也应根据煤泥的性质而定，对细泥含量高的煤泥，应使用浮选选择性好的起泡剂。

常用的起泡剂分为三大类：天然类、工业副产品和人工合成品。

3.2.1 人工合成起泡剂目前用于选煤的起泡剂一般是一些人工合成起泡剂。

例如晋阳选煤厂自投产以来一直使用MF2 起泡剂，药剂消耗量比较大，浮选精煤灰分高，且过滤机滤饼水分大，同时给精煤产品装车造成很大困难。

为解决这一问题，对几种新型起泡剂进行了研究和试验分析，最终确定选用X - 316 起泡剂。

X- 316 是一种不溶于水的棕色油状液体，具有较强的起泡性能，提高了浮选精煤产率，降低了药剂消耗，取得了明显的经济效益。

[10]3.2.2 工业副产品起泡剂工业副产品起泡剂也是我国煤泥浮选应用较为广泛的起泡剂，充分利用工业副产品，通过有效加工，作为起泡剂使用是研制、开发浮选剂的一个重要途径，具有较高的经济效益和社会效益[11-12]。