捕收剂乳化对煤泥浮选效果影响的研究.pdf

第51卷第2 期2023年4月文章编号：10 0 1-357 1（2 0 2 3）0 2-0 0 2 0-0 6捕收剂乳化对煤泥浮选效果影响的研究周宗丰，赵晴，高光宇，刘锋，许吉祥，朱宏政（1.淮北矿业股份有限责任公司淮北选煤厂，安徽淮北2 350 2 5；2.安徽理工大学材料科学与工程学院，安徽淮南2 32 0 0 1)摘要：针对传统捕收剂油滴尺寸大导致细小煤颗粒过量吸附，增大捕收剂用量抑制细小煤颗粒上浮，进而增加后续处理成本的问题，研究了捕收剂乳化对煤泥浮选效果的影响。通过设计乳化装置，在实验室进行了不同乳化条件的效能研究，并采用乳化捕收剂对准北选煤厂四个矿别的煤样进行了浮选试验。试验结果表明：当油水比为2:1，搅拌转速为110 0 r/min，搅拌时间为10 min时，乳化效果最好；在此条件下，各矿煤泥浮选综合指标最佳，精煤灰分均为最低，且精煤可燃体回收率最高。关键词：煤泥浮选；药剂乳化；捕收剂；乳化器；可燃体回收率中图分类号：TD943Effect of emulsification of collector on slime flotationZHOU Zongfeng,ZHAO Qing,GAO Guangyu,LIU Feng,XU Jixiang,ZHU Hongzheng”(1.Huaibei Coal Preparation Plant,Huaibei Mining（G r o u p)Co.Lt d.,H u a i b e i 2 310 2 5,Ch i n a;2.School of Materials Science&Engineering,Anhui University of Science and Technology,Huainan 232001,China)Abstract:The problems with the use of traditional collectors involve excessive absorption of collector,depression of floating of ultrafine coal particles,and hence increase of costs of subquent processes be-cause the collectors used have generally a large size of droplets.To deal with this situation,a study ismade on the effect of emulsification of collector on slime flotation.Based on the results of laboratory teston different emulsification conditions with a specifically designed emulsifier,flotation test on of the coalsamples collected from four different mines is carried out by Huaibei Plant using emulsified collector.Testresults show that a best emulsification result can be obtained at an oil-water ratio of 2:1,an agitatingspeed of 1 100 r/min and an agitating time of 10 minutes;and under these conditions,there can be seenthe obtainment of the best comprehensive flotation indicator,a lowest ash value of concentrate productand highest recovery of combustible matter.Keywords:fine coal flotation;emulsification of agent;collector;emulsifier;recovery of combustiblematter目前选煤厂普遍使用的油性浮选药剂一般难溶于水，油滴尺寸大会导致细煤颗粒过量吸附，粗颗粒难以浮出2-4。增大药剂用量会增加粗煤粒上浮量，然而却会抑制细煤粒上浮。针对这一问题，必须改善药剂效能。乳化是将浮选药剂在清水收稿日期：2 0 2 3-0 2-2 55责任编辑：李梅D0I:10.16447/ki.cpt.2023.02.004基金项目：安徽省高校优青项目（2 0 2 2 AH030085）作者简介：周宗丰（19 7 7 一），男，安徽准北人，高级工程师，硕士，从事煤炭清洁加工提质工作。Ema i l：12 7 6 2 9 8 2 42 q q.c o m，T e l：0561-4998183。引用格式：周宗丰，赵晴，高光宇，等，捕收剂乳化对煤泥浮选效果影响的研究J】选煤技术，2 0 2 3，51（2）：2 0-2 5.ZHOU Zongfeng,ZHAO Qing,GAO Guangyu,et al.Effect of emulsification of collector on slime flotation JJ.Coal Preparation Technol-0gy,2023,51(2):20-25.20选煤技术COALPREPARATIONTECHNOLOGY文献标志码：A中分散成微细聚团，制成乳浊液，再将乳浊液加人到浮选矿浆中混合，由于乳浊液的宏观性质呈水性，因此，它与矿浆容易混合。乳化后的浮选药剂表面积也会增大，这就增大了药剂与颗粒的碰撞几率5。Vol.51No.2Apr.2023第51卷第2 期国内学者的研究结果表明，采用乳化剂乳化煤油可显著提高0.5 0 mm粒级煤泥的浮选选择性，尤其是部分氧化的难浮选煤泥的分选。李吉辉等7 对比分析了柴油、柴油+调浆、乳化柴油及乳化柴油+调浆对煤泥浮选效果的影响规律，结果表明，与采用柴油作为捕收剂相比，高剪切调浆和柴油乳化条件下的精煤可燃体回收率分别提高3.78和1.9 5个百分点，柴油用量由3 2 5g/t分别降至2 2 5g/t和10 0 g/t。李志斌等8 利用胶体磨制备乳化柴油，并对柴油乳化参数进行了分析研究，结果表明，药剂乳化能够显著改善浮选效果。于跃先等9 采用ZS乳化药剂作为捕收剂对褐煤半焦进行浮选试验，表明ZS乳化药剂可以节省7 9%的药剂用量，使药剂消耗降至1kg/t以下，同时提高了精煤产率和浮选完善指标。基于上述国内学者对药剂乳化的研究，设计了乳化装置进行了乳化效果研究，并使用淮北选煤厂煤样进行试验，研究了捕收剂乳化对煤泥浮选效果的影响。1乳化原理及乳化器结构药剂乳化是分散药剂，增大药剂表面积的药剂处理方式10 。以药剂分散为圆形液滴为例，当药滴直径变小时，药剂液滴的分布面积增大，经理论算法计算，随着药剂液滴直径变小，药剂与矿浆的接触面积成百倍地增加1-13乳化的目的是充分分散大尺寸药剂液滴基于此设计了浮选药剂乳化器，如图1所示。乳化桶药剂儿水图1浮选药剂乳化器Fig.1 Sketch of the agent emulsifier水由喷嘴给入搅拌桶，在喷嘴作用下，水速增大，喷嘴四周形成负压；在负压作用下，药剂被吸人管道，与水充分混合；水和药剂进人搅拌桶后，在叶轮高速剪切作用下充分乳化；最终，乳化药剂由上方出料口排出。叶轮为三层结构，上层叶轮驱动液体向下运动，下层叶轮驱动液体向上运动，中间叶轮为多孔结构且叶轮较短，可有效促进药剂与水的充分混合周宗丰等：捕收剂乳化对煤泥浮选效果影响的研究乳化效果研究2.1买实验室乳化装置实验室药剂乳化系统由搅拌器、烧杯、药剂、水组成。使用一台JOANLAB加热数显磁力搅拌器，型号为HSC19 T，转速范围2 0 0 2000rad/s，最大搅拌量为5L，加热功率为600W。烧杯的量程为10 0 mL，用于量取去离子水和柴油捕收剂混合物。柴油捕收剂为现场生产所使用的捕收剂。去离子水使用实验室超纯水机制备，电导率0.1 s/cm，电阻15 MQ/cm。2.2试验方案与步骤使用捕收剂与去离子水在机械搅拌的作用下使捕收剂发生乳化，使两种互不相容的混合液变为水包油小液滴。设计正交试验研究了搅拌转速、油水混合比和搅拌时间对乳化效果及破乳时间的影响。正交试验因素水平设计见表1。表1正交试验因素水平设计Table 1Design of levels of factors in orthogonal test因素A因素C水平搅拌转速/(rmin-l)1110021 40031 70042.000首先使用10 0 mL的烧杯按照方案中油水混合14-15比量取去离子水与柴油捕收剂共6 0 mL，然后使用磁力搅拌器按照设定转速和设定时间搅拌，使去离搅拌器子水与柴油捕收剂混合物完全乳化为微小液滴。待搅拌结束时，立即使用注射器取少量乳化药剂至观察装置中，利用高速摄像系统捕捉拍摄乳化微小液滴颗粒图像。在搅拌结束的同时使用秒表开始计时，并观察乳化药剂的破乳时间，待烧杯中油水混合物出现明显分界面时结束计时，记录乳化药剂的破乳时间。将拍到的乳化药剂颗粒图像使用Pro-Analyst分析软件观察分析，测量乳化后的水包油颗粒尺寸并记录。2.3试验结果与分析使用高速摄像机捕捉拍摄的乳化颗粒图像如图2所示。利用ProAnalyst分析软件测量选定区域的乳化颗粒的尺寸，每张图片测量2 0 0 个颗粒尺寸，然后根据公式（1）求其索特尔平均直径，测量结果见表2。212023年4月2 5日乳化。2孚因素B油水比例搅拌时间2:123:154:185:110第51卷第2 期选煤技术2023年4月2 5日O（a）乳化程度较高时图2 乳化捕收剂微细颗粒图像Fig.2 Images of emulsified collector droplets中的ki。(1)Table 3Analysis of results of experiment表2正交试验结果Table 2Orthogonal test results试验破乳时间/平均AB编号12345678910111213141516对正交试验结果做直观分析，结果见表3。表3中K,表示任一列上水平号为i时所对应的试验结果之和。试验指标为破乳时间,在因素A所在的第一列上,第1、2、3、4号试验中因素A取1水平，因此K,为第1、2、3、4号试验结果之和,K，=2 4.3+18.3+27.3+28.7=98.6;第5、6、7、8 号试验中因素A取2 水平,因此K，=2 5.7+17+18.3+19.3=80.3;以此类推，可得K，=8 8、K 4=10 6.7。在因素B所在的第二列上,K，=116.0,K，=7 9.0,K，=86.6,K4=92.0。因素C所在第三列上,K，=8 3.9,K,=86.4,K,=98.9,K4=104.4。表3中k;=K,/s,其中s为任一列上各水平出现的次数,k,表示因素取水平i时试验结果的算术平均值。试验中s=4,A因素所在第一列中,k=98.6/4=24.65,k=80.3/4=20.075,k=88/4=22,k4=106.7/4=26.675。同理,可计算出因素B、因素 C22（b）乳化程度较低时表3正交试验分析试验破乳时间/平均AB编号1C2S直径/mm11121314212223243132333441424344C111231124.3218.327.334214334124321直径/mm124.3218.3330.214 840.273 350.173 228.70.159 725.70.186 817.00.257 318.30.241 51