铁东选煤厂浮选药剂选择试验

沈笑君，梁传程，郝立伟

(1.黑龙江科技大学 矿业工程学院， 黑龙江 哈尔滨 150022；2.七台河宝泰隆煤化工股份有限公司，黑龙江 七台河 154603)

铁东选煤厂浮选药剂选择试验

沈笑君1，梁传程1，郝立伟2

(1.黑龙江科技大学 矿业工程学院， 黑龙江 哈尔滨 150022；2.七台河宝泰隆煤化工股份有限公司，黑龙江 七台河 154603)

针对七台河铁东选煤厂浮选精煤灰分高的问题，分别选用复合药剂MB2和MB25、捕收剂THT92和煤油、起泡剂仲辛醇进行浮选药剂选择试验和浮选速度试验，确定最佳浮选药剂种类及其用量。研究表明：在试验条件下，捕收剂选用THT92，起泡剂选用仲辛醇，且其用量分别为120、24.60 g/t时，煤泥浮选效果最好；此时，浮选精煤产率为59.50%，灰分为6.92%，浮选完善指标为67.73%，浮选精煤可燃体回收率为80.82%。该研究可为铁东选煤厂的煤泥高效浮选和精煤质量的提高提供一定参考。

煤泥；浮选药剂；浮选完善指标；可燃体回收率

浮选是回收煤泥中精煤的有效方法之一，一般浮选入料量占原煤入选量的10%～30%，浮选精煤量约占精煤总量的1/5。由此看来，浮选对于选煤厂煤泥水处理起着重要作用[1]。长期以来，柴油一直被作为选煤厂方便、经济的捕收剂，但该药剂对灰分高、可浮性差的煤泥浮选效果不理想[2]。如果更换高效浮选设备将会使投资成本增加，且国内的高效浮选设备不成熟，因此，选择高效浮选药剂成为改善浮选效果的重要渠道。

煤泥浮选药剂通常分为两种，即捕收剂和起泡剂，这两种药剂的种类和用量直接影响煤泥浮选效果。浮选药剂的种类不同浮选效果不同，药剂用量不同浮选效果也不同。药剂用量过少会影响浮选精煤产率，药剂用量过多会造成资源浪费，并使浮选选择性下降，进而使精煤质量降低。根据煤泥性质，选择合理的药剂种类，确定最佳药比和药剂用量，对煤泥高效浮选至关重要[3-4]。七台河铁东选煤厂浮选精煤灰分高达10.36%，掺入总精煤后影响其质量，进而影响选煤厂经济效益。为此，采用不同药剂对该厂煤泥进行浮选，以优化浮选药剂制度，降低浮选精煤灰分，提高企业经济效益和经营管理水平。

1 试验

1.1 设备、仪器与试剂

试验浮选机为XFD型单槽式浮选机(浮选槽容积为1 L，转速为1 700 r/min)，量热计为SetaramC80-Ⅱ型微量热仪，干燥箱为FT10型电热鼓风干燥箱，过滤机为XTLZ型多用真空过滤机。

浮选药剂包括MB2复合药剂、MB25复合药剂，捕收剂为煤油和THT92，起泡剂为仲辛醇。铁东选煤厂正在使用的捕收剂和起泡剂分别为煤油和仲辛醇。

1.2 煤样性质

试验煤样为七台河铁东选煤厂原煤，粒度<0.5 mm，挥发分为 26.17%，灰分为31.47%。煤样小筛分试验结果如表1所示。

表1 小筛分试验结果

由表1可知：由于<0.045 mm粒级灰分高(为33.17%)，高灰细泥含量多，浮选选择性低，采用常规药剂难以达到理想的浮选效果。

1.3 试验方法

试验过程中，严格按照GB/T 4757—2001《煤粉(泥)实验室单元浮选试验方法》中规定的试验步骤进行。

1.3.1 常规浮选试验

每次试验取煤样100 g，将其配制成浓度为100 g/L的煤泥水，预搅拌2 min，加入捕收剂后调浆1 min，加入起泡剂后调浆10 s，浮选3 min。试验结束后，将收集到的浮选精煤过滤、烘干、称重、分析，计算精煤产率和灰分。

1.3.2 药剂选择试验

每次试验取煤样100 g，将其配制成浓度为100 g/L的煤泥水，预搅拌2 min，捕收剂与起泡剂混合后加入煤泥水，调浆1.5 min，浮选3 min。试验结束后，将收集到的浮选精煤过滤、烘干、称重、分析，计算精煤产率和灰分。

1.3.3 润湿热的测定

每次试验称取0.200 0 g煤样，分别选用不同浮选药剂作为润湿液，测定药剂与煤样的润湿热。试验初始温度为30 ℃，恒温时间为2 h，数据收集时间为3 h。

1.4 评价指标

我国制定了多种比较与评价浮选效果的指标，最常用的有浮选精煤可燃体回收率、浮选完善指标、浮选精煤产率及数量指标等，试验选用浮选完善指标和浮选精煤可燃体回收率作为评价浮选效果的指标[3]。

浮选完善指标用于评定同一种煤在不同工艺条件下的分选完善程度，在评价浮选药剂制度和浮选工艺时具有良好的可比性，计算公式为：

式中：η为浮选完善指标，%；Ay为浮选入料灰分，%；Aj为浮选精煤灰分，%；γj为浮选精煤产率，%。

浮选精煤可燃体回收率计算式为：

式中：Ej为浮选精煤可燃体回收率，%。

2 试验结果及分析

2.1 常规浮选试验

将浮选药剂分为四组，第一组为MB2复合药剂，第二组为MB25复合药剂，第三组为捕收剂煤油和起泡剂仲辛醇，第四组为捕收剂THT92和起泡剂仲辛醇。分别采用四组不同药剂进行浮选试验，确定每组药剂的最佳药比和用量，并对四组药剂在各自最佳用量时的浮选效果进行分析。试验结果如表2所示。

由表2可知：就浮选完善指标和浮选精煤可燃体回收率来看，THT92和仲辛醇组合的指标较好。当THT92和仲辛醇用量分别为120、24.6 g/t时，浮选完善指标为67.73%，浮选精煤可燃体回收率为80.82%，浮选精煤灰分为6.92%，产率为59.50%，浮选尾煤灰分为67.54%，浮选效果最好，煤泥可浮性等级为极易浮。

表2 不同药剂种类和用量时的煤泥浮选结果

2.2 浮选速度试验

捕收剂选择THT92，起泡剂选择仲辛醇，用量分别为120、24.6 g/t，在此基础上进行浮选速度试验。试验结果如表3所示。

表3 浮选速度试验结果

由表3可知：前30 s内浮出的精煤量约占煤样总量的1/4，约占总精煤量的41.65%，此时浮选精煤灰分为5.44%，说明该煤样的浮选速度较快，需要的浮选时间短。

3 药剂与煤样作用的热效应

四种药剂与煤样作用的润湿热热流曲线如图1所示。由图1可知：四组药剂与煤样作用的润湿热分别为3.887 6、2.903 1、2.181 7、4.021 8 J/g，通过润湿热数据可以看出，第四组药剂与煤样作用的润湿热最高，说明捕收剂THT92能牢固地吸附在煤粒上，有利于提高煤表面的疏水性[5-6]。

图1 四种药剂与煤样作用的润湿热热流曲线

浮选药剂与煤接触后，药剂分子在煤粒表面附着、铺展，此过程会产生热效应。煤粒对液体的吸附能力越强，液体在煤粒表面铺展形成的接触角越小，产生的润湿热越大[7-8]。润湿热的数值可表征固-液体系的润湿性能，数值的大小反映固体与液体亲和力的强弱。极性矿物在极性液体中的润湿热较大，在非极性液体中的润湿热较小，非极性矿物的润湿热一般比较小。润湿热越大，说明矿物颗粒与水分子的亲和力越强，矿物表面越容易被润湿，表现为亲水性；润湿热数值越小，说明矿物颗粒与水分子的亲和力越弱，矿物表面越不容易被润湿，表现为疏水性[9]。煤表面的润湿热可用其表面因润湿而发生的焓变表示，即：

-Q=Hi=Hs1-Hsg，

式中：Q为比表面润湿热，J；Hi为润湿前后的焓变，J；Hsl为液-固界面比表面焓，J；Hsg为气-固界面比表面焓，J[10-11]。

4 结论

对于铁东选煤厂的煤泥来说，通过浮选试验可得出如下结论：

(1)当捕收剂选用THT92，起泡剂选用仲辛醇，且其用量分别为120、24.6 g/t时，煤泥浮选效果最好；此时，浮选完善指标为67.73%，浮选精煤可燃体回收率为80.82%，浮选精煤灰分为6.92%，产率为59.50%，浮选尾煤灰分为67.54%，煤泥可浮性等级为极易浮。

(2)浮选速度试验过程中，前30 s内浮出的精煤量较大，且浮选精煤灰分较低，说明该厂煤泥的浮选速度较快。

(3)四种药剂与煤样作用的润湿热热流曲线说明，THT92捕收剂能够牢固地吸附在煤粒上，可有效提高煤表面的疏水性。

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Experiment study on flotation reagent selection in Tiedong coal preparation plant

SHEN Xiao-jun1, LIANG Chuan-cheng1, HAO Li-wei2

(1. College of Mining Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin, Heilongjiang 150022, China；2.Qitaihe Baotailong Coal Chemical Industry Co Ltd, Qitaihe, Heilongjiang 154600, China)

To lower ash content of flotation concentrate in Qitaihe Tiedong coal preparation plant, taking MB2 and MB25 compound reagents, THT92 collector, kerosene, 2-octyl alcohol foaming agent respectively, flotation reagents selection and flotation velocity test are made to determine optimal reagents kinds and dosage. The results show that the best flotation effect is obtained when dosage of THT92 collector and 2-octyl alcohol foaming agent are 120g/t, 24.6g/t respectively; yield and ash of flotation concentrate, flotation perfection index, combustible recovery reaches 59.50%, 6.92%, 67.73%, 80.82%, respectively.

coal slime; flotation reagent; flotation perfection index; combustible recovery

1001-3571(2015)01-0020-04

TD943+.1

A

2015-01-21

10.16447/j.cnki.cpt.2015.01.006

黑龙江省教育厅科学技术研究资助项目(11541303)；黑龙江省普通高等学校重点实验室开放基金项目(2014-KF001)

沈笑君(1962—)，男，黑龙江省肇东市人，教授，博士，从事资源综合利用方面的教学和研究工作。

E-mail:shenxj569@sohu.com Tel: 13936130138