新型浮選藥劑論文

1、新型浮選藥劑論文一:浮選原理及新型浮選藥劑浮選是利用礦物親水性的差異而實現(xiàn)礦物分離的方法。易被水濕潤的表面稱為親水表面,難被水潤濕的表面稱為疏水表面。煤各部分的顯微組分是不同的,煤粒表面的大部分為非極性區(qū)域,部分為極性區(qū)域。有機組分的表面主要是非極性區(qū)域,礦物雜質(zhì)等的表面主要是極性區(qū)域。煤粒在水中,其表面的質(zhì)點和水分子互相極化,從而產(chǎn)生程度不同的水化作用。極性區(qū)域的水化作用較強,能生成較厚且較穩(wěn)定的水化層,從而表現(xiàn)出親水性。非極性區(qū)域的水化作用弱,甚至沒有水化作用,表現(xiàn)出疏水性。浮選時,在攪拌和起泡劑的作用下產(chǎn)生氣泡,氣泡和煤中的疏水表面相接觸時,因水化層較薄容易破裂,結(jié)果使氣泡和煤中的有機組

2、分黏在一起而上浮。而當(dāng)氣泡和由煤中的礦物雜質(zhì)構(gòu)成的親水表面相接觸時,要克服較厚的水化層的阻擋是困難的,故難以使其上浮。當(dāng)煤粒表面吸附液相中的離子或分子后,其水化作用的大小程度會變化,故可通過向水中加入藥劑的方法來擴大被分離組分間親水性的差別,并產(chǎn)生大量合適的氣泡,促進有機組分的上浮。按其作用可把這些藥劑分為兩類。其中一類屬于起泡劑,它們能在氣-液界面上促進氣體向水中的擴散,從而生成大量均勻、穩(wěn)定性好的氣泡。另一類屬于捕收劑,其主要作用是在固-液相界面上增加有機組分的疏水性,從而使煤粒和氣泡結(jié)合的更牢固。捕收劑浮選是細粒煤泥精選的最為有效的方法,煤泥浮選過程中通常要加入捕收劑來提高煤顆粒表面的疏

3、水性,捕收劑多為煤油、輕煤油,約占8090%。而這類浮選藥劑普遍存在藥耗量過大的問題,而且,對于細粒煤含量較多和低變質(zhì)程度的焦煤,由于其可浮性和選擇性更差,因而浮選藥劑耗量更大。煤泥浮選中烴類油用量一般在噸干煤泥12kg,隨著油價上漲,浮選藥劑費用將大幅度上升,從而導(dǎo)致浮選成本上升,最終影響到選煤廠的經(jīng)濟效益,近年來,世界各國都在研制新型高效的浮選藥劑,以求降低成本,提高精煤產(chǎn)率。以下是新型捕收劑的種類。第一類:ZNX-0711捕收劑ZNX-0711捕收劑是一種新型煤泥浮選捕收劑具有捕收性能好、浮選速度快、分選效率高的特點。采用這種捕收劑在實驗室進行了煤泥浮選的對比試驗,并在選煤廠進行了工業(yè)應(yīng)

4、用。實驗結(jié)果表明:ZNX-0711用于煤泥浮選,其性能明顯好于煤油和柴油。理論分析:煤泥浮選涉及到氣、液、固三相,是一個相當(dāng)復(fù)雜的過程,不同變質(zhì)程度的煤具有不同的可浮性,浮選藥劑的作用正是通過調(diào)節(jié)氣、液、固三相的界面性質(zhì),增加了煤與礦物之間是的表面性質(zhì)的差異,從而實現(xiàn)了煤與礦物顆粒的有效分離。煤泥浮選的前提條件就是要提高煤顆粒的疏水性,增大煤顆粒與雜質(zhì)的表面疏水性差異。烴類油(柴油、煤油等是一種疏水性物質(zhì),它與水互不相溶,在礦漿中不能形成細小的分散相,只能以液滴的形式存在,導(dǎo)致烴類油與煤粒發(fā)生接觸碰撞時附著的概率較小,而且烴類油滴在短時間內(nèi)還會發(fā)生聚集成大的油滴,從而導(dǎo)致較大的油滴被細小煤粒過

5、量吸附而提前浮出,造成浪費,使精煤中的泥質(zhì)較多,精煤灰分升高。ZNX0711捕收劑中含有一些極性有機物質(zhì),這些極性有機物質(zhì)一端為極性基因,一段為非極性基因,一方面可使捕收劑中的非極性烴類油組分很好地分散在煤漿中增加非極性組分與煤表面的接觸機會,另一方面極性端又易與煤表面局部親水區(qū)域的含氧官能團作用,飛極性端指向水,改變了局部的疏水性。ZNX0711捕收劑中的極性組分和非極性組分從整體上提高了煤粒表面疏水性,從而大大提高了煤泥浮選的效果。ZNX0711捕收劑是一種新型高效的煤泥浮選捕收劑,具有較好的捕捉性能,分選效率高,可提高煤泥浮選的精煤產(chǎn)率。洗煤廠工業(yè)生產(chǎn)實踐表明,ZNX0711捕收劑可以取

6、代煤油或柴油用于煤泥浮選,明顯降低了選煤藥耗,使浮選精煤產(chǎn)率大幅提高,為選煤廠帶來巨大的經(jīng)濟效益。第二類:對捕收劑進行乳化作用用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒉妒談┤榛笫褂?不僅可以降低藥劑用量,還能改善浮選條件,減輕高灰細泥對浮選精煤的污染。理論分析:在浮選過程中,藥劑經(jīng)乳化后之所以能減少用量,主要是因為捕收劑經(jīng)乳化后,它的粘度下降,分散度大大提高,由于“油?！弊冃?相應(yīng)的在煤粒表面形成的“油膜”也就變薄,這就是能減少用量的主要原因。從理論上講油膜厚度僅需1至2個分子厚度,但實際上由于油水的互不相溶,極大的限制了捕收劑在水中的分散度,造成油液滴過大。油液滴過大不僅浪費了捕收劑,而且還會導(dǎo)致捕收劑再被煤粒吸附

7、的同時一并將煤泥表面的細泥覆蓋,導(dǎo)致細泥的污染。根據(jù)中國一些洗煤廠浮選精煤質(zhì)量的分析結(jié)果可知油膜過厚、粘度偏高、二次富集效果不好,是造成細泥污染嚴重的主要原因。捕收劑經(jīng)乳化后粘度下降,也就減輕了高灰細泥在煤粒表面的粘附,從而提高了“二次富集”的效果,降低了細泥對精煤的污染。近幾十年的有關(guān)文獻表明,在捕收劑化學(xué)乳化的研究中,國內(nèi)外專家進行了大量的有益工作。概括而言,主要是在乳化劑的優(yōu)化和強化乳化工藝方面進行了大量的研究探究。在乳化劑的優(yōu)化方面有選用單一的表面活性劑作為乳化劑到優(yōu)選由2種或多種表面活性劑復(fù)配成的乳化劑。在乳化工藝方面,近年來趨向于采用綜合方式依次對藥劑進行攪拌,高壓噴射切割、超聲破

8、碎和均化、強磁化等處理。這樣制得的乳化液分散相顆粒較小,穩(wěn)定性也有所提高;但乳化工藝有些復(fù)雜,因此,增強乳化劑的自乳化效能是簡化乳化工藝的有力手段。起泡劑隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展,我國煤炭產(chǎn)量不斷遞增,特別是為了出口優(yōu)質(zhì)煤炭,對原煤必須進行洗選。且隨著采煤機械化的發(fā)展和煤層的變化,我國煤粉量相對增多,入洗原煤中約有20%左右的細煤粒進入循環(huán)水,沉降成煤泥,可浮性變差。浮選技術(shù)是最重要的選礦技術(shù)之一。浮選過程包括三個主要的步驟:通過化學(xué)藥劑來選擇性的改變礦物的表面性質(zhì),即改變礦物表面的疏水性或親水性;疏水性礦物顆粒與氣泡之間的接觸和粘附;可浮性礦物顆粒與不可浮顆粒的分離。起泡劑在第二和第三步起最重

9、要的作用。起泡劑的作用主要是影響氣泡和礦物顆粒的接觸,并能在泡沫層中使由于疏水性而粘附在氣泡上的礦物顆粒與夾雜的親水性顆粒分離。浮選結(jié)果的好壞,浮選藥劑是重要的因素。起泡劑多數(shù)是雜極性表面活性劑,可以在氣液界面吸附濃縮,降低氣液表面能,使氣泡體系能量降低,促使空氣分散,生成直徑較小的氣泡,并能在相界面上進行定向排列,使其極性端指向水,非極性端指向空氣,由于極性端和水分子發(fā)生作用,在氣泡表面形成一層水化層,阻礙了氣泡的兼并,同時還可以增加氣泡抗變形及破裂的能力。起泡劑非極性基越長,氣泡能力就應(yīng)越強,同時非極性基的長短要與極性基配合。針對選煤中起泡劑用量大,精煤產(chǎn)率低的問題研制出了以下新型起泡劑。

10、第一類:微生物起泡劑微生物起泡劑是一類由微生物合成的、結(jié)構(gòu)不同的表面活性分子。與化學(xué)起泡劑相比,它們除了具有降低表面張力、穩(wěn)定乳化液和發(fā)泡功能外,還具有一般化學(xué)合成的表面活性劑所不具備的無毒、能被生物降解等性能,不會對環(huán)境造成污染和破壞,因此有很好的應(yīng)用潛力。微生物起泡劑的提取過程是:取發(fā)酵液,6000r/min離心20min;離心上清液用4M HCI 調(diào)PH至2.3,開始有絮狀沉淀,4放置24h后,12000r/min離心20min,除去上清液,沉淀用0.5M NaOH調(diào)節(jié)PH值為中性,冷凍干燥后得到起泡劑粗品。經(jīng)過科學(xué)家實踐證明,在起泡劑與捕收劑用量固定的情況下,采用微生物起泡劑粗品其精煤

11、產(chǎn)率介于仲辛醇和雜醇油之間,精煤灰分略低于雜醇油。對于實驗所采用的煤泥,采用微生物起泡劑粗品的浮選效率略好于雜醇油,能有效降低表面張力,且起泡劑穩(wěn)定性較好。因此能夠作為傳統(tǒng)浮選起泡劑的代用品。當(dāng)然對于其他煤泥的浮選效果,仍需要進一步的開展研究。此外,進一步研究采用排放量大的有機廢物發(fā)酵生產(chǎn)微生物起泡劑、降低成本,也是使得綠色浮選藥劑盡快走向市場的前提。第二類:新型合成起泡劑丁醚油(即合成起泡劑l13三乙氧基丁烷,俗稱四號油的研究與試制工作,已為浮選生產(chǎn)提供了一種新型合成起泡劑。它的分子結(jié)構(gòu)式為: CH3一CH一CH:一CH一O一C:萬5 O一C ZH,O一C:H, 純品是無色油狀液體,粗制品由

12、于含有少量樹脂雜質(zhì),呈橙黃色帶有水果香味。在酸性介質(zhì)中水解而放出經(jīng)基丁醛。經(jīng)基丁醛很容易被氧化變成旦一經(jīng)基丁酸。因此它在尾礦水中也能較快的被水解,相繼被氧化,是一種無毒的起泡劑。第三類:微乳化型起泡劑GH起泡劑是以多種表面活性劑、高級醇和輔助劑按獨特工藝制成的一種微乳型起泡劑。該產(chǎn)品為琥珀色液體、不易燃、不易揮發(fā)、使用安全;使用中無明顯刺激性氣味,略有高級醇香,無任何沉淀雜質(zhì)。浮選時泡沫是礦粒上浮的媒介,因此起泡劑是浮選過程中必不可少的藥劑。為了使有用礦物有效的富集在空氣與水的界面上,必須利用起泡劑產(chǎn)生大量的泡沫,制造大量的界面。好的起泡劑應(yīng)具有良好的起泡性、一定的選擇性,還應(yīng)具有適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性

13、,穩(wěn)定性太低,礦化后泡沫在上浮的過程中容易發(fā)生兼并而破滅;過于穩(wěn)定,泡沫自浮選機排出后,上時間不兼并破滅,因此不宜運送,更不利于下一步的濃縮機烘干。而GH選煤起泡劑的特性有以下幾點:(1產(chǎn)生的泡沫大小分布合理,韌性適中,粘度不高。如浮選的氣泡太大則氣泡個數(shù)小,氣泡的總面積小,附著的礦粒也少,浮選效果差;氣泡過小附著礦粒之后上浮困難。(2具有好的流動性、因GH起泡劑是微乳化液所以在水中分散性好,易于跟非極性礦物結(jié)合,尾礦水中殘留量小,更有利于循環(huán)水多次利用。(3GH選煤起泡劑無毒、無刺激性氣味、不易燃、便于運輸和添加操作。第四類:復(fù)合型起泡劑起泡劑由極性基和非極性基組成的表面活性劑,絕大多數(shù)是非

14、離子型的?，F(xiàn)用起泡劑主要有雜醇油類、浮選油類或工業(yè)化工廢料,氣味大、毒性大對生產(chǎn)工人的健康很不利。選煤起泡劑B是用于煤泥浮選的一種表面活性劑復(fù)合型起泡劑,表面活性劑在氣-水界面吸附能力大,而在煤炭表面不發(fā)生或很少發(fā)生吸附,能大大地降低表面張力,增大了空氣在煤漿中的彌散,改變氣泡在煤漿中的大小和運動狀態(tài),降低向礦漿中充氣攪拌的動力消耗,并能在礦漿面上形成浮選需要的泡沫層。且起泡劑的氣泡致密性穩(wěn)定、選擇性好、反應(yīng)速度快,不受溫度和ph值影響,用量小。該產(chǎn)品閃點高不易燃、不易揮發(fā)、使用安全;使用中無明顯刺激性氣味。無任何沉淀雜質(zhì),凝固點低、無需保溫或加熱,冬季低溫使用不會變稠便于使用。顏色為深褐色或

15、黑色油狀液體,無不良氣味。調(diào)整劑調(diào)整劑用于調(diào)整其它藥劑與礦物表面的作用,調(diào)整礦漿的性質(zhì),提高浮選的選擇性。調(diào)整劑是控制礦物與捕收劑作用的一種輔助藥劑,調(diào)整劑按作用可分為活化劑、抑制劑、pH 礦漿調(diào)整劑、分散與絮凝劑四類。目前用于選煤的調(diào)整劑并不多,但要解決煤泥可浮性差的最有效、最簡單的方法是加入調(diào)整劑?，F(xiàn)已研制的OC系列調(diào)整劑是一種非離子型添加劑,能與氧化煤中的多種含氧官能團形成化學(xué)吸附。配成一定濃度的OC水溶液與煤泥充分攪拌后接觸角能增大1014,這說明形成的化學(xué)吸附使煤的疏水性變好。此外,把OC加入有捕收劑的煤泥水中,能降低油水界面張力,促進油滴在水相中的分散,使油滴與煤粒接觸,有利于氣泡

16、礦化,從而改善浮選的選擇性。二:浮選藥劑的選用浮選藥劑的選擇和使用是提高煤泥浮選效率最重要的環(huán)節(jié)之一。當(dāng)浮選易浮煤時,可以選擇浮選活性略低的捕收劑,但浮選表面疏水性差的煤時,應(yīng)使用浮選活性高的藥劑。對于分選細泥含量高的煤泥,就應(yīng)該選擇具有良好選擇性的藥劑,必要時還需要添加調(diào)整劑。起泡劑的選擇應(yīng)視煤泥中所含高灰分煤泥的數(shù)量及浮選機的充氣情況而定。對細泥含量大的煤泥,不宜采用起泡率高、氣泡直徑小、壽命長的起泡劑,以便減少細泥被泡沫層機械夾帶,提高浮選的選擇性。在浮選粗顆粒含量高的煤泥時,宜采用起泡率高、氣泡直徑小、壽命長的起泡劑,這有助于顆粒與氣泡間的固著。捕收劑的選用1. 煤泥系統(tǒng)的捕收劑,主要

17、是非極性烴類油,油的品種不同,碳氫化合物的分子量不同,浮選效果也不同。低分子量的油,容易在煤粒表面展開,但油膜不穩(wěn)定,并可滲透到煤的孔隙中去,使浮選劑耗量增加。2. 煤是極為復(fù)雜的化合物,任何單一成分的非極性烴類油都不會是最佳的捕收劑。為了改善浮選藥劑性能,對煤有最佳的捕收性能,芳烴和烷烴組分合理配合的混合物應(yīng)是最好的捕收劑。起泡劑的選用起泡劑的種類繁多,化學(xué)組分差別大,因此具有不同的化學(xué)性質(zhì)。極性基比例較高的起泡劑,具有較高的親水性和較低的起泡性能,而非極性基比例較高的起泡劑則具有較高的表面活性。起泡劑的選擇,視煤泥中所含高灰細泥的數(shù)量以及浮選機的充氣情況而定。對細泥含量大的煤泥,不宜采用起

18、泡率高、氣泡直徑小、壽命長的起泡劑,以便減少細泥被泡沫層機械夾帶,提高浮選的選擇性。在浮選粗顆粒含量高的煤泥時,宜采用起泡率高、氣泡直徑小、壽命長的起泡劑,這有助于顆粒與氣泡間的固著。對于煤漿充氣量大的浮選機,應(yīng)該采用起泡率較高的起泡劑。 選擇起泡劑時，還應(yīng)注意到所用的起泡劑應(yīng)對煤漿 PH 值的變化不敏感，且不與溶液中 的礦物鹽離子發(fā)生作用。當(dāng)煤漿中鹽離子含量高時，應(yīng)避免使用離子型的起泡劑。 調(diào)整劑的使用 在煤泥浮選中，一般只使用兩種浮選劑，一種是改善煤粒表面疏水性的捕收劑，另一種 是起泡劑。調(diào)整劑在煤泥浮選中使用不多，但隨著市場對煤質(zhì)量要求的進一步提高，調(diào)整劑 的使用可能會受到一定程度的重視。煤漿酸堿度調(diào)整劑可以使用石灰、碳酸鈉、鹽酸等。使 用調(diào)整劑是為了使煤漿具有適宜程度的酸堿度， 例如松油、 煤油等在堿性煤漿中使用效果較 好。 使用現(xiàn)在常規(guī)的浮游選煤技術(shù)條件，無法脫除黃鐵礦硫，而且在很多場合下，浮選精煤 中的硫分要高于入料中的硫分，即黃鐵礦顆粒與煤粒一起浮起，并富集在精煤之中。為了抑 制自然疏水性較強的黃鐵礦，可采用的調(diào)整劑有石灰、碳酸鈉等。 消除細泥對精煤污染的調(diào)整劑可使用石灰、食鹽、氯化鋁等，因為煤漿中極細的泥質(zhì)含 量多時，能吸附在煤將表面，增高精煤灰分，同時也因煤粒表面的親水性而降低精煤產(chǎn)率。 浮選劑的使用受許多因素的影響， 對煤泥浮