不同条件对细粒精煤脱水效果的影响研究

2019-09-25王旺楠

山西化工 2019年4期

王旺楠

（山西焦煤西山煤电西曲矿选煤厂，山西古交 030200）

引言

我国是世界上最大的煤炭使用国，煤炭储量大，煤种齐全。但随着开采机械化的推广，以及原煤品质的逐年恶化，煤炭的洗选难度逐年增加。目前，我国仍是以湿法选煤为主，细粒精煤的脱水也成为选煤厂难以避免的工艺流程。而对于炼焦煤选煤厂，由于煤中的水分对炼焦过程百害无利，因此客户往往对精煤水分有着更加严格的要求，出口精煤水分一般不得超过8%。因此，研究如何更好的实现细粒精煤脱水，对于改善选煤厂经营效益具有重要现实意义。

1 样品及药剂准备

本文所用样品为淮南某炼焦煤选煤厂的细粒精煤产品，该厂主要入洗1／3焦煤。对试验样品进行粒度分析，样品粒度组成如表1所示。

表1 样品粒度组成表

如表1所示，该样品中－0.074mm粒级含量较高，达到了52.56%，其中0.074mm～0.045mm粒级占比最高，为39.28%，由此推测该粒级对于本样品的脱水效果将产生重要影响［1］。此外，样品各粒级的灰分分布相对平均，随粒级减小呈现小幅度的增大趋势，但总精煤灰分仅为4.17%，可以满足低灰精煤的试验要求。

试验主要使用了三种不同离子类型的疏水药剂进行脱水试验，并用强酸强碱进行溶液pH值调整［2］。主要试验药剂如表2所示。

表2 主要试验药剂

试验前，用去离子水将将3种疏水改性助剂配制成质量分数1%的溶液备用。

2 试验分析

以盘式真空过滤机为主要试验仪器，对不同药剂条件下的矿浆进行抽滤试验，并以抽滤时间和滤饼水分的高低作为脱水效果的评价标准。过滤压力0.05MPa，试验矿浆质量浓度200g／L。

2.1 药剂种类及用量对细粒精煤脱水效果的影响

分别使用三种离子类型的助剂进行脱水试验，使用去离子水配制200g／L矿浆，搅拌均匀后后矿浆pH值为7.2。分别改变不同助剂的使用浓度，记录其脱水时间及滤饼水分，如第76页图1、图2所示。

如图1所示，对于不同类型的助剂，当用量改变后对于过滤时间的影响规律有所差异。其中，阴离子型和阳离子型助剂在用量改变时，对过滤时间的影响规律基本一致，即过滤时间随着药剂用量的增加先缩短再延长，当药剂用量为60g／t时，过滤时间最短。同时，在相同药剂用量条件下，阳离子助剂作用下的过滤时间均少于阴离子助剂。不论药剂用量多少，过滤时间均少于不使用助剂时的过滤时间。而对于非离子助剂，当其用量增加时，过滤时间逐渐缩短，当药剂用量达到40g／t后，过滤时间基本保持稳定［3］。当药剂用量一致时，在三种类型的助剂中，非离子助剂作用下的矿浆过滤时间最长。这主要是由于，煤分子表面一般带有负电荷，因此阳离子助剂容易与煤颗粒表面作用，使之发生凝聚及絮凝反应，使较细的颗粒聚团沉降，从而在减少颗粒表面吸附水量的同时，减轻了过滤介质堵塞的问题，进而改善过滤效果。因此，当以过滤时间为过滤效果评价指标时，阳离子助剂的助滤效果最好，最佳使用量为60g／t，过滤时间最短为39s。

如图2所示，当助剂用量逐渐增多后，三种助剂对滤饼水分的影响规律基本一致。当药剂用量小于60g／t时，随着助剂用量的逐渐增多，滤饼水分逐渐降低；当助剂用量大于60g／t后，滤饼水分又逐渐升高，但仍始终低于不使用助剂时的滤饼水分［4］。同时注意到，当使用阳离子助剂时，在各个药剂用量下，其滤饼水分均是三种助剂中最低的，当助剂用量为60g／t时，滤饼水分达到最低，为27.9%。相对于其它两种助剂，阳离子助剂在使用过量时，滤饼水分的上升幅度相对较小。

综上所述，当以过滤时间和滤饼水分作为考察指标时，阳离子助剂的助滤效果最好，最佳使用量为60g／t，并且当用量过大时，对于助滤效果的影响相对较小。

图1 不同助剂在不同用量时对过滤时间的影响

图2 不同助剂在不同用量时对滤饼水分的影响

2.2 矿浆pH值对细粒精煤脱水效果的影响

根据试验结果，选用阳离子助剂进行不同pH条件下的脱水试验，助剂使用浓度为60g／t，矿浆浓度恒为200g／t，仍以过滤时间和滤饼水分为脱水效果的评价指标。试验结果，如图3所示。

图3 不同pH时细粒精煤脱水效果变化

如图3所示，随着矿浆pH值不断增大，过滤时间先缩短再延长，滤饼水分先降低再升高。当pH在7～8时，过滤时间最短［5－6］；当pH 为6时，滤饼水分最低。根据两条曲线的走势可以看出，在综合考虑过滤时间和滤饼水分的情况下，矿浆pH为6～7时，具有最佳的过滤效果。据此推断，该煤样的等电点大致在pH为6～7，此时煤颗粒表面的双电层厚度最薄，颗粒间排斥力最小，最容易与疏水药剂相吸附，从而达到使表面疏水，改善其过滤性能的效果。综上所述，在该煤样的脱水过程中，应将矿浆pH值控制在6～7的偏酸性范围内，即可得到最佳的过滤效果。