药剂作用前后煤样颗粒与煤浆气泡作用的探究_孙璇.pdf

煤矿现代化2020 年第 2 期总第 155 期 煤炭在我国能源结构中占有举足轻重的作用， 在 我国社会未来发展的很长时间范围内， 煤炭消耗仍将 占有主要地位。煤炭属一次能源， 未经分选的煤炭不 仅有用成分低、 利用效率不高， 且给环境带来巨大的 压力。因此， 在大量应用煤炭前需对煤炭进行分选处 理。目前， 浮游选矿是分选细粒煤最常用的方法之 一[1-4]，实现煤泥高效浮选的关键是使煤颗粒与煤浆 中的气泡发生稳定的矿化作用， 同时尽可能阻止因夹 带的无机矿物质进入精煤产品[5]。这主要是根据矿物 表面物化性质的差异达到分选的目的。 在此过程中， 依据矿物、 水、 气泡、 药剂之间的作用方式， 再加以 机械及表面活性剂的调节， 最终实现煤泥的高效分 选。表面活性剂是一类具有亲疏特性的有机物的总 称， 其与水分子作用较强的亲水基团可以吸附在亲 水的界面， 使其对外显示疏水性； 疏水性的非极性 基团也可以通过疏水作用吸附，对外表现出亲水 性。这样的特性为化工过程界面的调节提供了支持 [6,7]。本文选择了三种阴离子表面活性剂， 通过浮选 速度与表面活性剂间的关系、 可燃体回收率及颗粒 - 气泡的粘附几率，探究了阴离子表面活性剂作用 前后， 煤颗粒和煤中矿物质与气泡间的粘附几率对 精煤浮选的影响。 1实验部分 1.1主要试剂 本试验所用到的主要试剂有 煤油 （化学纯 ） 密度 为 0.80g/cm3； 仲辛醇 （分析纯 ） 密度为 0.84g/cm3； 所用 的阴离子表面活性剂均购于中国日化所， 有十二烷基 磺酸钠 C12LAS （化学纯） ， 十二烷基二苯醚双磺酸钠 C12DPPS （化学纯） ，十六烷基二苯醚双磺酸钠 C16DPPS （化学纯 ） 。 1.2煤泥浮选试验 本文浮选试验使用 1.5LXFD 型单槽浮选机， 叶 轮转速为 1800r/min， 充气量 0.15 m3/m2 min， 捕收 剂及起泡剂的用量分别为 1000g/L 和 100g/t。 根据刮 泡 时 间 0.5min、 0.5min、 1.0min、 1.0min、 2.0min 的 不 同，依次得到精煤 1- 精煤 5 五种精煤产品和尾煤， 将所得的煤样抽滤后烘干称重，置于密封袋中保存 药剂作用前后煤样颗粒与煤浆气泡作用的探究 孙璇 （霍州煤电集团辛置煤矿 ，山西 霍州 031412 ） 摘要 为了探究表面活性剂预处理后煤浆浮选时气泡 - 颗粒粘附几率，本文选择了三种阴离子表 面活性剂十二烷基苯磺酸钠 C12LAS、十二烷基二苯醚双磺酸钠 C12DPPS和十六烷基二苯醚双磺酸 钠 C16DPPS， 探究了精煤产品及影响精煤的三种主要的无机矿物质浮选速度， 矿物质与煤颗粒在浮 选过程中对于气泡的粘附几率。 结果表明 阴离子表面活性剂的加入明显增强了石英对精煤的相对污 染程度； 且在煤泥浮选过程中， 刮泡开始的 0～0.5min 内， 浮选速度受表面活性剂预处理影响较大。 关键词 煤泥浮选 ； 无机矿物质 ； 粘附 ； 碰撞 中图分类号 TD323文献标识码 A文章编号 1009- 0797 （2020 ） 02- 0108- 03 Study on the Interaction between Coal Sample Particles and Coal Slurry Bubbles before and after Pharmaceutical Action SUN Xuan （Huozhou Coal- ElectricityGroup CompanyXinzhi Coal Mine ， Shanxi Huozhou031412 ） Abstract In order toexplore the bubble- particle adhesion probabilityofcoal slurryflotation after pretreatment with surfactants, three anionic surfactants sodium dodecylbenzene sulfonate C12LAS, sodium dodecylbenzene ether bisulfonate C12DPPS and sodium cetyldiphenyl ether bisulfonate C16DPPS were selected in this paper to investigate the flotation speed of coal and three main inorganic minerals affecting cleaned coal products. Then the adhesion probability of minerals and coal particles to bubbles in the flotation process were investigated. By comparing coal particles, the effects of surfactants on the adhesion probability of bubbles between minerals and coal particles in the flotation process were investigated. The results showthat the addition ofanionic surfactant can obviously enhance the relative pollution degree of clean coal, and the flotation speed is greatly affected by the pretreatment of surfactant within 0- 0.5 minutes from the beginning of scraping bubbles in the slime flotation process. Key words coal flotation ; inorganic minerals ; effective sticking; effective collision 108 ChaoXing 煤矿现代化2020 年第 2 期总第 155 期 备用。 1.3粘附几率的测定 为了描述矿物质从入料原煤进入到精煤中概率， 引入 “有效粘附几率” [8]的概念， 表示气泡与颗粒发 生碰撞后浮选过程中各精煤产品中气泡 - 颗粒的粘 附几率， 其计算公式如下 1 ） 气泡 - 煤颗粒粘附几率[8]， 颗粒与气泡碰撞 后， 最终形成颗粒 - 气泡联合体进入精煤产品后其煤 颗粒占总煤颗粒的比值 PL mL mL0 式中 PL为气泡 - 煤颗粒粘附几率， ； mL为浮 选精煤中煤颗粒质量， g； mL0为浮选入料中煤颗粒总 质量， g。 2 ）精煤可燃体回收率。 ELγL100- Ad,L 100- Ad,f 式中 EL为精煤回收率， ； γL为浮选精煤产 率， ； Ad,L为浮选精煤灰分， ； Ad,f为浮选入料灰分 计算值， 。 3 ） 气泡 - 无机矿物质颗粒粘附几率。 Pm,j mm,i mm,o 式中 Pm,j为气泡 - 煤颗粒粘附几率， ； mm,i为浮 选精煤中无机矿物质颗粒质量， g； mm,o为浮选入料中 无机矿物质颗粒总质量， g。 4 ） 无机矿物质浮选回收率。 Em,iγm,iAd,L Ad,f 式中 Em,i为无机矿物质浮选回收率， ； γm,i为 浮 选矿物质产率， 5 ） 浮选速度[8]。 vf,kEL Δt 式中 vf,k为浮选速度， ； Δt为浮选时间段， s k10- 30s、 230- 60s、 360- 120s、 4120- 180s、 5180- 300s。 2结果与讨论 2.1煤泥浮选精煤浮选速度与表面活性剂的关系 根据 1.3 中浮选速度计算公式可以求得精煤经 表面活性剂处理后的浮选速度， 添加表面活性剂的量 为 30g/t， 选取三种阴离子表面活性剂做对比， 比较碳 链长度及亲水头基差异对精煤分选浓度的影响。 从图 1 可以看出， 添加表面活性剂后的浮选速度顺序为精 煤 1＞ 精煤 2＞ 精煤 3＞ 精煤 4 ＞ 精煤 5，这与实际浮 选试验及文献[5]均吻合。 图 1精煤浮选速度与表面活性剂间关系 2.2煤泥浮选时气泡 - 煤颗粒粘附几率 图 2气泡 - 煤颗粒年粘附几率 从图 2 可以看出， 经表面活性剂处理前后， PL的 值差别不是很大，且整个过程中的变化趋势相似， 这 说明表面活性剂的吸附对 PL几乎不发生较明显的影 响。这是因为， 阴离子表面活性剂在煤样表面由于疏 水基团间的相互作用发生吸附， 表面活性剂的亲水基 团朝向溶液， 这就增强了煤粒表面的亲水。当添加表 面活性剂 C12LAS 的量增加后， 可燃体回收率的值减 小。 这是因为， 随着表面活性剂用量的增加， 其在煤表 面形成了多层吸附。 2.3煤泥浮选时气泡 - 高岭石粘附几率 图 3气泡 - 高岭石粘附附几率 从图 3 可以看出， 在 0.5min 时， 煤样经 C12DPPS 处理后其 Pm,K值达到最大， 1.0min 后，原煤及表面活 性剂处理后煤样的 Pm,K值几乎相差不大。这是因为 C12DPPS 的加入使高岭石产生了夹带效应[8]， 且阴离 子表面活性剂的吸附使高岭石表面变得更加疏水， 使 得高岭石易浮， 而 C12LAS 的加入反而抑制了高岭石 109 ChaoXing （上接第 107 页 ） 4结语 该拔销装置主要优点是结构紧凑，操作方便， 简 单实用。 特别适用于井下狭窄空间拆解支架。 总重只 有 48 千克， 拉销力达到 126kN， 一般情况下只要销轴 没产生塑性变形， 都能顺利将销轴拉出。只需操控操 纵阀和链条截止条，两人配合轻松完成拔销工作， 安 全高效。 以金鸡滩煤矿 108 工作面为例， 该工作面共有支 架 180 架，表 3 为该拔销装置应用后的数据统计， 原 本一个班组需要一个半月完成的工作量， 利用拔销装 置仅需 9 天即可完成，有效保障了煤矿生产的连续 性， 该装置的应用得到用户的认可， 具有一定的推广 和应用价值。 参考文献 [1] 崔述铠. 液压支架用液控单向阀控制压力影响因素的研 究与分析[J].煤矿机械， 2014， 36 （10） 81- 83. 作者简介 巩明 （1985-） ， 男， 山东邹城人， 工程师,现主要从事液压 支架、 带式输送机的研究工作。 （收稿日期 2019- 5- 14） 煤矿现代化2020 年第 2 期总第 155 期 的可浮性。 2.4煤泥浮选时气泡 - 方解石粘附几率 图 4气泡 - 方解石粘附附几率 图 4 表明，原煤及吸附 C12LAS 后的 Pm,C 的值 相差不大；而吸附 C12DPPS 和 C16DPPS 后，在前 3.0min 内， Pm,C 值波动较大，这是因为 C12DPPS 与 C16DPPS均含有两个苯环和醚基，而 C12DPPS 使方 解石容易与气泡发生粘附进入到精煤中[8]， 且阴离子 表面活性剂的加入对方解石的污染没有抑制作用。 2.5煤泥浮选时气泡 - 石英粘附几率 图 5气泡 - 石英粘附附几率 从图 5 可以看出， 在前 1.0min 中， 表面活性剂的 加入反而显现出相反的结果， 1.0min 后，表面活性剂 的加入对其 Pm,Q 的值几乎不发生影响，且 Pm,Q 相 差特别小。 这说明阴离子表面活性剂的加入对石英的 浮选回收抑制很明显。这是因为石英属于亲水矿物， 阴离子表面活性剂的吸附使其亲水性增加。 3结论 1 ） 煤泥浮选过程， 刮泡的前 0.5min 内， 表面活 性剂的处理使得煤颗粒 - 气泡的粘附几率达到最大 值， 其余时间段， 表面活性剂对其粘附几率影响较小； 2 ） 阴离子表面活性剂的加入可以抑制高岭石对 精煤的污染，反而增加石英方解石对煤样的精煤浮 选的影响。 参考文献 [1] 王怀法. 近三年来浮选技术的进展 [J]. 选煤技术, 2006 （5） 33- 39. 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