一种氧化煤泥的浮选方法 |
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| 申请号 | CN202010460002.4 | 申请日 | 2020-05-27 | 公开(公告)号 | CN111589590A | 公开(公告)日 | 2020-08-28 |
| 申请人 | 上海是大高分子材料有限公司; | 发明人 | 任天瑞; 张博; 贺蓬辉; 花文东; 李海徽; 张明倩; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种 氧 化 煤 泥的浮选方法，属于煤炭洗选加工技术领域。本发明通过对氧化煤泥进行 微波 处理，能够改变煤泥的表面官能团，降低亲 水 官能团的含量；能够改善氧化煤泥的漂浮性，通过微波处理使得氧化煤泥中水分含量降低从而提高其漂浮性。本发明通过使用柴油和 脂肪酸 甘油酯的 混合液 作为捕收剂， 丙烯酸 异辛酯、月桂醇和脂肪醇聚氧乙烯醚的混合液作为起泡剂，能够提高精煤产率，降低精煤灰分，并显著提高浮选效率。同时，本发明提供的方法操作简单，成本低廉，适用于工业化大批量生产，且对环境没有污染。 实施例 结果表明，本发明提供的方法精煤产率可达54.57％，可燃体回收率可达53.22％。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种氧化煤泥的浮选方法，其特征在于，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种氧化煤泥的浮选方法技术领域[0001] 本发明涉及煤炭洗选加工技术领域，特别涉及一种氧化煤泥的浮选方法。 背景技术[0002] 煤炭作为重要化石能源之一，在我国能源消费结构中占有重要地位，并且在相当长的时间内都不会改变。实现煤炭高效利用成为减少煤炭消耗量、降低碳排放、保护环境、实施可持续发展的重要举措。浮选是根据矿物表面物理化学性质的差异实现矿物分选的方法，是应用较为普遍的细粒煤分选和回收手段。 [0003] 由于受自然环境和开采条件的影响，细粒煤在开采、储存和运输过程中会发生氧化现象，造成其可浮性变差，难以高效回收利用。细粒煤发生氧化后，表面会形成大量的含氧官能团，如羧基、羟基和醚键等，煤粒表面极性增强，传统捕收剂(如煤油)在其表面铺展程度下降，无法有效地附着在氧化煤颗粒表面，导致浮选效率和精煤产率均较低。 发明内容[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种氧化煤泥的浮选方法，本发明提供的浮选方法能够提高氧化煤泥浮选效率，提高精煤产率。 [0005] 为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案： [0006] 本发明提供了一种氧化煤泥的浮选方法，包括以下步骤： [0007] (1)对氧化煤泥进行微波处理，得到微波处理氧化煤泥； [0008] (2)将所述微波处理氧化煤泥与水混合，调节pH值为6～8后得到微波氧化煤泥浆料； [0009] (3)将所述微波氧化煤泥浆料与捕收剂、起泡剂和调整剂混合，得到混合浆料；所述捕收剂包括柴油和脂肪酸甘油酯；所述起泡剂包括丙烯酸异辛酯、月桂醇和脂肪醇聚氧乙烯醚；所述调整剂包括聚丙烯酰胺和碳酸钠； [0010] (4)在通入空气的条件下对所述混合浆料进行刮泡，得到精煤泡沫和剩余浆料，从精煤泡沫中回收精煤，从剩余浆料中回收尾煤。 [0012] 优选的，所述微波氧化煤泥浆料中的微波处理氧化煤泥的质量浓度为80～120g/L。 [0013] 优选的，所述捕收剂中脂肪酸甘油酯的质量百分含量为20～30％； [0014] 所述起泡剂中月桂醇的质量百分含量为10～20％，脂肪醇聚氧乙烯醚的质量百分含量为15～25％，余量为丙烯酸异辛酯； [0015] 所述调整剂中聚丙烯酰胺和碳酸钠的质量比为1～3：1。 [0016] 优选的，所述捕收剂的加入量为微波氧化煤泥浆料质量的0.08～0.15％，所述起泡剂的加入量为微波氧化煤泥浆料质量的0.30～0.1％；所述调整剂的加入量为微波氧化煤泥浆料质量的0.01～0.03％。 [0017] 优选的，所述氧化煤泥的粒径为200～350μm。 [0018] 优选的，所述步骤(4)中空气的单位流量为0.2～0.3m3/(m2·min)；所述刮泡时的搅拌速率为1800～2000r/min，刮泡时间为5～8min。 [0019] 优选的，所述刮泡时向所述混合浆料中加入水和pH值调节剂，使混合浆料的体积维持在初始水平，pH值维持在6～8。 [0020] 优选的，所述回收精煤和尾煤的方法包括以下步骤： [0021] 对精煤泡沫进行过滤和干燥，得到精煤； [0022] 对剩余浆料进行过滤和干燥，得到尾煤。 [0023] 本发明提供了一种氧化煤泥的浮选方法，本发明先对氧化煤泥进行微波处理，得到微波处理氧化煤泥，再将所述微波处理氧化煤泥与水混合，调节pH值为6～8后加入捕收剂、起泡剂和调整剂，得到混合浆料，最后对所述混合浆料进行刮泡，回收精煤和尾煤。本发明通过对氧化煤泥进行微波处理，能够改变煤泥的表面官能团，降低亲水官能团的含量；能够改善氧化煤泥的漂浮性，通过微波处理使得氧化煤泥中水分含量降低从而提高其漂浮性，从而能够提高浮选效率和精煤产率。而且本发明通过使用柴油和脂肪酸甘油酯的混合液作为复合捕收剂，其对氧化煤的选择性更强，能更好的使煤炭颗粒吸附在气泡上；本发明使用丙烯酸异辛酯、月桂醇和脂肪醇聚氧乙烯醚的混合液作为复合起泡剂，其产生的泡沫大小适中，泡沫稳定性强，少量使用就能有很好的效果。同时，本发明提供的方法操作简单，成本低廉，适用于工业化大批量生产，且对环境没有污染。实施例结果表明，本发明提供的方法精煤产率可达54.57％，可燃体回收率可达53.22％。附图说明 [0024] 图1为实施例2浮选时刮泡过程中的实物图片； [0025] 图2为对比例1浮选时刮泡过程中的实物图片； [0026] 图3为不同微波处理时间的氧化煤泥的傅立叶红外光谱图； [0027] 图4为对比例3浮选时刮泡过程中的实物图片； [0028] 图5为对比例7浮选时刮泡过程中的实物图片。 具体实施方式[0029] 本发明提供了一种氧化煤泥的浮选方法，包括以下步骤： [0030] (1)对氧化煤泥进行微波处理，得到微波处理氧化煤泥； [0031] (2)将所述微波处理氧化煤泥与水混合，调节pH值为6～8后得到微波氧化煤泥浆料； [0032] (3)将所述微波氧化煤泥浆料与捕收剂、起泡剂和调整剂混合，得到混合浆料；所述捕收剂包括柴油和脂肪酸甘油酯；所述起泡剂包括丙烯酸异辛酯、月桂醇和脂肪醇聚氧乙烯醚； [0033] (4)在通入空气的条件下对所述混合浆料进行刮泡，得到精煤泡沫和剩余浆料，从精煤泡沫中回收精煤，从剩余浆料中回收尾煤。 [0034] 如无特殊说明，本发明所用试剂均为市售。 [0035] 本发明对氧化煤泥进行微波处理，得到微波处理氧化煤泥。在本发明中，所述氧化煤泥的表面具有含氧官能团，所述含氧官能团包括羧基、羟基和醚键中的一种或几种。在本发明中，所述氧化煤泥的粒径优选为200～350μm，更优选为250～300μm。本发明对所述氧化煤泥的来源没有特殊的要求，任意产地的氧化煤泥均能使用本发明的浮选方法进行浮选。 [0036] 在本发明中，所述微波处理的微波频率优选为2～5GHz，更优选为2.45GHz；功率优选为500～1000W，更优选为700W；时间优选为50～200s，更优选为100～150s。本发明对提供所述微波的设备没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的微波发射设备即可，具体的如LG微型微波炉。本发明通过对氧化煤泥进行微波处理，能够减少煤泥的表面官能团-OH和-COOH，降低亲水官能团的含量；能够改善氧化煤泥的漂浮性，通过微波处理使得氧化煤泥中水分含量降低从而提高其漂浮性，有利于浮选的进行。同时，在本发明中，所述微波处理还可以使氧化煤泥中的煤矸石发生碳化，降低煤泥的耐磨性，从而降低煤泥对浮选槽和过滤时板框压滤机的磨损，但不会显而易见改变煤的基本性能。 [0037] 得到所述微波处理氧化煤泥后，本发明将所述微波处理氧化煤泥与水混合，调节pH值为6～8后得到氧化煤泥浆料。 [0038] 本发明优选使用浮选机进行浮选，所述浮选机优选包括浮选槽、叶轮和位于叶轮叶片上方的进气阀。作为本发明的一个实施例，所述浮选机为XFD1.5L型充气单槽浮选机。在进行所述混合前，本发明优选对浮选机进行调试，所述调试的方法优选包括以下步骤： [0039] 向浮选机的浮选槽中加入水，开动并调试浮选机叶轮转速，使单位充气量达到规定值，停机，关闭进气阀门，放完浮选槽内的水。在本发明中，所述混合在浮选槽中进行。 [0040] 在进行所述混合时，本发明优选先将一部分水和微波处理氧化煤泥进行第一次搅拌，再加入余量水进行第二次搅拌。在本发明中，所述第一次搅拌加入的水量优选为全部水总质量的三分之一；所述第一次搅拌和第二次搅拌的速率独立优选为1000～1200r/min，时间独立优选为30～60s。本发明通过第一次搅拌使氧化煤泥充分润湿，通过第二次搅拌使水和微波处理氧化煤泥充分混合均匀。在本发明中，所述微波氧化煤泥浆料中的微波处理氧化煤泥的质量浓度优选为80～120g/L，更优选为90～110g/L，最优选为100g/L；所述微波氧化煤泥浆料的温度优选为10～30℃，更优选为20℃。 [0041] 混合后本发明调节浆料pH值为6～8，优选调节为7。在本发明中，所述调节pH值用调节剂优选为HCl溶液和/或NaOH溶液。本发明对所述HCl溶液和NaOH溶液的质量浓度没有特殊的要求，能够使氧化煤泥浆料的pH值达到要求即可。 [0042] 得到所述氧化煤泥浆料后，本发明向所述氧化煤泥浆料中加入捕收剂、起泡剂和调整剂，得到混合浆料。在本发明中，所述捕收剂包括柴油和脂肪酸甘油酯，其中脂肪酸甘油酯的质量百分含量优选为20～30％，更优选为25％；余量的柴油。在本发明中，所述捕收剂的加入量优选为氧化煤泥浆料质量的0.08～0.15％，更优选为0.1～0.12％。在本发明中，柴油和脂肪酸甘油酯均为非极性不饱和烃，对精煤有着良好的吸附作用，可以把精煤吸附到气泡表面，且其价格低廉，毒性小，选择性更高。 [0043] 在本发明中，所述起泡剂包括丙烯酸异辛酯、月桂醇和脂肪醇聚氧乙烯醚，其中月桂醇的质量百分含量优选为10～20％，更优选为15％，脂肪醇聚氧乙烯醚的质量百分含量为15～25％，更优选为20％；余量为丙烯酸异辛酯。在本发明中，所述起泡剂的加入量优选为氧化煤泥浆料质量的0.3～0.1％，更优选为0.5～0.8％。本发明使用丙烯酸异辛酯、月桂醇和脂肪醇聚氧乙烯醚的混合液作为起泡剂，形成的气泡大小适中，稳定性强，能够使更多的精煤附着在气泡表面从而被浮选出来。 [0044] 在本发明中，所述调整剂包括聚丙烯酰胺和碳酸钠；所述聚丙烯酰胺和碳酸钠的质量比优选为1～3：1，更优选为2:1。在本发明中，所述调整剂的加入量优选为氧化煤泥浆料质量的0.01～0.03％，更优选为0.02％。在本发明中，所述调整剂的作用是调节混合浆料的pH值，使尾煤颗粒凝聚在一起，便于尾煤与浮选液的分离。 [0045] 本发明优选依次向所述微波氧化泥煤浆料中加入捕收剂、起泡剂和调整剂，更优选加入捕收剂后进行第三搅拌，加入起泡剂后进行第四搅拌，加入调整剂后进行第五搅拌，得到混合浆料。在本发明中，所述第三搅拌、第四搅拌和第五搅拌的速率独立优选为500～800r/min，更优选为600～700r/min；所述第三搅拌和第四搅拌的时间独立优选为30s～ 1min，更优选为40～50min；所述第五搅拌的时间优选为1～2min，更优选为1.5min。 [0046] 得到所述混合浆料后，本发明在通入空气的条件下对所述混合浆料进行刮泡，得到精煤泡沫和剩余浆料，从精煤泡沫中回收精煤，从剩余浆料中回收尾煤。在本发明中，所述空气的单位流量优选为0.2～0.3m3/(m2·min)，更优选为0.25m3/(m2·min)。本发明优选在搅拌的条件下进行所述刮泡，刮泡后所得泡沫进入容器中存储。在本发明中，所述刮泡时的搅拌速率优选为1800～2000r/min，更优选为1900r/min。在本发明中，所述刮泡的方式优选为人工刮泡或机械刮泡，当刮泡的方式为机械刮泡时，本发明对刮泡设备没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的刮泡设备即可。在本发明中，所述刮泡的时间优选为5～8min，更优选为6～7min。 [0047] 在所述刮泡时，本发明优选向所述混合浆料中加入水和pH值调节剂，使混合浆料的体积维持在初始水平，pH值维持在6～8。在本发明中，所述水优选为持续加入，本发明通过加入水来弥补刮泡过程中混合浆料的体积损失，保证氧化煤泥中精煤的悬浮效果。在本发明中，所述pH值调节剂优选为HCl溶液和/或NaOH溶液；本发明对所述HCl溶液和NaOH溶液的质量浓度没有特殊的要求，能够使混合浆料的pH值达到要求即可。 [0048] 在本发明中，所述回收精煤和尾煤的方法优选包括以下步骤： [0049] 对精煤泡沫进行过滤和干燥，得到精煤； [0050] 对剩余浆料进行过滤和干燥，得到尾煤。 [0051] 本发明对所述过滤的方法没有特殊的要求，使用本领域熟知的过滤方法即可。在本发明中，所述干燥的温度独立优选为75～80℃，更优选为76～78℃，时间优选为10～18h，更优选为12h。本发明优选使用恒温干燥箱进行所述干燥。 [0052] 下面结合实施例对本发明提供的氧化煤泥的浮选方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。 [0053] 实施例1～4 [0054] 将粒径为0.3mm的煤样置于烘箱，在180℃恒温下氧化24h，制得人工氧化煤泥。 [0055] 对氧化煤泥进行浮选，浮选条件如下： [0056] (1)浮选机为XFD1.5L型充气单槽浮选机； [0057] (2)水质为去离子水； [0058] (3)氧化煤泥浆料温度：(20±10)℃； [0059] (4)氧化煤泥浆料浓度：(100±1)g/L； [0060] (5)刮泡时浮选机叶轮转速：1800r/min； [0061] (6)浮选机叶轮直径：60mm； [0062] (7)浮选机单位充气量：0.25m3/(m2·min)。 [0063] 具体方法如下： [0064] (1)使用频率为2.45GHz、功率为700W的微波处理氧化煤泥，时间分别为50s、100s、150s和200s； [0065] (2)向浮选机的浮选槽中加入水至槽内第二标线(第二标线为总液面的80％)，开动并调试浮选机使叶轮转速、单位充气量达到规定值，停机，关闭进气阀门，放完浮选槽内的水； [0066] (3)向浮选槽加水至第一标线(第一标线为总液面的30％)，启动浮选机，向槽内加入氧化煤泥，搅拌至氧化煤泥全部润湿后，再加水使液面达到第二标线，使用HCl溶液和NaOH溶液调节pH值为7； [0067] (4)加入柴油与脂肪酸甘油酯的混合液作为捕收剂(脂肪酸甘油酯的百分含量为25％，柴油的质量百分含量为75％)，加入量为1000g/t，在500r/min速率下搅拌1min； [0068] 加入丙烯酸异辛酯、月桂醇和脂肪醇聚氧乙烯醚的混合液作为起泡剂(丙烯酸异辛酯的质量百分含量为50％，脂肪醇聚氧乙烯醚的质量百分含量为30％，月桂醇的质量百分含量为20％)，加入量为500g/t，在500r/min速率下搅拌1min； [0069] 加入聚丙烯酰胺和碳酸钠作为调整剂，其中聚丙烯酰胺的用量为100g/t，碳酸纳用量为50g/t，在800r/min速率下搅拌2min，得到混合浆料； [0070] (5)向混合浆料中通入空气刮泡至3min后，停止刮泡，并关闭进气阀门及搅拌电机，对精煤泡沫和剩余浆料分别进行过滤和滤渣干燥，干燥温度分别为80℃，时间为12h，得到精煤和尾煤。 [0071] 对氧化煤泥(原煤)的灰分、精煤和尾煤的灰分和产率进行计算，将所的结果列于表1中。其中实施例2浮选时刮泡过程中的实物图片如图1所示，由图1可以看出，所得气泡不是透明的，上面有很多的煤炭颗粒附着，且气泡稳定性好，不易碎，比较稳定。 [0072] 对比例1 [0073] 对比例与实施例1的区别在于，没有进行微波处理，其余操作均相同。所得氧化煤泥浮选结果列于表1中。对比例1浮选时刮泡过程中的实物图片如图2所示，由图2可以看出，产生的气泡较为透明，表面上附着的煤炭颗粒较少，这是由于捕收剂对于没有进行微波预处理的氧化煤选择性差，很多煤炭颗粒没有附着在气泡表面而沉在溶液底部。 [0074] 表1实施例1～4和对比例1氧化煤泥浮选结果 [0075] [0076] 由表1可知，与不进行微波处理相比，实施例1～4中氧化煤泥(原煤)的灰分显著降低，说明微波处理能够使氧化煤泥中与矿物质结合的水分含量减少并使灰分降低。微波处理后，精煤产率可达54.57％，可燃体回收率可达53.22％，说明本发明浮选方法具有较高的浮选效率。 [0077] 不同微波处理时间的氧化煤泥的傅立叶红外光谱图如图3所示，由图3可以看出，根据微波预处理时间不同，特征值的强度不同，特征频率在3450cm-1处，-OH随着微波的时间不同，特征值不同；在1640cm-1处，-COOH随着微波的时间不同，特征值不同。说明微波过程对煤的脱水和氧化有显著的影响。 [0078] 实施例5～6 [0079] 实施例5～6与实施例2的区别在于，捕收剂用量分别为800g/t和1500g/t。浮选试验结果见表2。 [0080] 表2实施例5～6的浮选试验结果 [0081] [0082] 由表2可知，本发明捕收剂用量在800～1500g/t内，具有良好的精煤产率和可燃体回收率。 [0083] 对比例2～4 [0084] 对比例2～4分别对应实施例5、2、6，区别在于，捕收剂为柴油。浮选试验结果见表3。对比例3浮选时刮泡过程中的实物图片如图4所示，由图4可知，气泡上面附着的煤炭颗粒较少，导致气泡容易合并成大气泡，更容易破裂，这说明单独使用柴油作为捕收剂的选择性较差，无法使氧化煤泥附着在气泡表面。 [0085] 表3对比例2～4的浮选试验结果 [0086] [0087] 由表3可知，本发明所用捕收剂相较于传统柴油捕收剂，对精煤具有更好的选择性。 [0088] 对比例5 [0089] 对比例3与实施例2的区别在于，起泡剂为仲辛醇。 [0090] 对比例6 [0091] 对比例4与实施例2的区别在于，调整剂为聚丙烯酰胺。对比例5、6的浮选试验结果见表4。 [0092] 表4对比例5、6的浮选试验结果 [0093] [0094] [0095] 由表6可知，本发明提供的起泡剂和调整剂能够有效提高精煤产率。 [0096] 对比例7 [0097] 对比例7与实施例2的区别在于，无微波处理氧化煤泥的步骤，捕收剂为柴油。对比例7浮选时刮泡过程中的实物图片如图5所示，由图5可以看出，气泡上面附着的煤炭颗粒较少，导致气泡容易合并成大气泡，更容易破裂，这说明单独使用柴油作为捕收剂的选择性较差，无法使氧化煤泥附着在气泡表面。 [0098] 实施例7～8 [0099] 微波处理时间确定为100s，氧化煤泥浆料的pH值为6和8，其余操作与实施例2相同。 [0100] 对比例8～9 [0101] 微波处理时间确定为100s，氧化煤泥浆料的pH值为3和9，其余操作与实施例2相同。实施例7～8和对比例8～9的浮选试验结果见表6。 [0102] 表6实施例7～8和对比例10～11的浮选试验结果 [0103] [0104] 由表5可知，pH值能够影响精煤的产率，调节氧化煤泥浆料的pH值为5～7，精煤的产率较高。从表中还可以看出，氧化煤泥浆料在酸性条件下，浮选所得精煤灰分偏低，氧化煤泥浆料在碱性条件下，浮选所得精煤灰分偏高，但是酸性条件下精煤产率较低，因此浮选过程中pH最好在6～8之间。 [0105] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 |
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