1 前言

我國已探明煤炭儲量超過8000億t。煤炭的燃燒產生了大量的氣態和固態污染物,由此帶來了嚴重的環境問題。煤炭洗選可顯著降低灰分和硫分。

我國原煤入洗率僅為22%,實施潔凈煤技術要求各種煤炭都要洗選。在我國現階段采用的煤炭洗選工藝中,浮選仍是細粒煤分選的最有效的方法。我國煉焦選煤廠幾乎全部設有浮選作業,每年經過浮選處理的煤泥數量約占入洗煤總量的20%。隨著采煤機械化的發展,原煤中煤泥含量日益增加,浮選入料的總量也會增加。

我國選煤廠普遍存在浮選效率低､藥耗高的問題。煤泥粒度細是個主要原因。且隨著采煤機械化的發展和煤層的變化,我國煤粉量相對增多,可浮性也變差,這個問題將變得更加突出。傳統藥劑浮選細粒難,選煤大多效果較差,并且復合浮選藥劑的品種還遠遠不夠。表面活性劑的加入可以降低藥耗量,提高精煤產率,改善精煤質量,且無毒無害,操作簡便,是當今研制復合浮選藥劑的主要趨勢。

2 表面活性劑的浮選試驗

實驗中選用了6類表面活性劑,有陰離子型､非離子型和高分子型表面活性劑。這些表面活性劑的性質表明,它們對煤的浮選均有可能具有促進作用。首先對多種表面活性劑進行篩選,選取煤樣為大同煤樣,浮選入料灰分為13.92%。采用11種表面活性劑進行小浮選實驗,煤漿濃度100g/L,實驗用XFDM型浮選機,容積為1.5L,輕柴油用量為1000g/t,GF油用量:柴油用量=1∶10。表面活性劑均配成0.1%的水溶液。結果顯示,FS系列表面活性劑中,FS1效果較好,而FS2與FS3使精煤產率下降,抑制了浮選。ZM系列表面活性劑中,ZM3效果顯著,而加入ZM1和ZM2后精煤產率大大地下降了。SU､XC1､WB和LN幾種表面活性劑在2種用量下精煤產率均有所提高,FS1､ZM3､LN､SU､WB和XC16種表面活性劑在適當用量下,使精煤產率平均增加了3.8個百分點,而精煤灰分比不加表面活性劑的精煤灰分下降了0.7%,尾煤灰分也大大地提高了。選用此6種表面活性劑做進一步的浮選試驗。

(1)浮選藥劑最佳藥量實驗

選用大同煤樣進行探索最佳藥量的浮選試驗。原煤灰分為15.74%。

①     空白試驗。在不加表面活性劑時,調節捕收劑和起泡劑的用量,浮選實驗結果見表1。      

②根據空白實驗結果選取柴油用量1067g/t,GF油230g/t。調節表面活性劑用量分別在5､10､15和20g/t時作浮選試驗,結果見圖1和圖2。

當FS1試劑用量為10g/t時,精煤產率提高了3.73%,灰分下降0.2%。ZM3用量為5g/t時,精煤產率提高了5.93%,灰分降低了0.4%。LN用量為10g/t時,精煤產率提高了6.13%,灰分降低了0.5%。SU用量為5g/t時,精煤產率提高了5.47%,灰分降低了0.33%。WB用量為5g/t時,精煤產率提高了7.20%,灰分降低了0.65%。XC1用量為10g/t時,精煤產率提高了4.60%,灰分降低了0.55%。這幾種表面活性劑平均使精煤產率提高了5.5%,灰分平均降低0.44%。與柴油用量為1333g/t時的空白試驗相比,精煤產率平均增加了1.5%,灰分下降了1%,所以在精煤產率､灰分相當的情況下節油20%以上。

③降低油比實驗。選用表面活性劑的最佳用量,減少柴油用量進行浮選實驗,柴油用量為800g/t,GF油用量為230g/t,實驗結果見表2。

6種表面活性劑使精煤產率平均提高6%,灰分低于空白值。與柴油用量1067g/t的空白試驗相比,精煤產率相近,灰分下降0.6%～1%,節油25%。

綜合考慮浮選效果､浮選速率及表面活性劑的用量對精煤產率及灰分的影響,LN在提高產率及浮選速度上效果明顯,XC1降低灰分效果顯著,所以選取LN和XC1進行驗證實驗。實驗用XFD型單槽浮選機,容積為1L,礦漿濃度為80g/L,實驗用煤為景泰煤樣,原煤灰分為20.93%。

從結果可看出,加入XC1后精煤產率提高了3.23%,灰分下降了0.55%。在柴油用量為600g/t時,精煤產率與空白實驗結果相近,灰分下降了0.84%,節油率為40%。加入LN后,柴油用量為1000g/t時,精煤產率提高了5.13%,灰分有所增加,原因可能是捕收劑用量過大。柴油用量為800g/t時,加入LN后精煤產率提高了2.05%,灰分降低了0.29%,節油20%以上。

3 結論

(1)通過對非離子型､陰離子型及高分子型表面活性劑的浮選實驗發現,6種不同類型的表面活性劑均有促進作用,起到了提高精煤產率､改善精煤質量､節油明顯和浮選速度快的效果。

(2)LN與XC1成本為60元/kg。以入洗原煤250萬t､入浮率為20%的洗煤廠為例。柴油按2.8元/kg､精煤按200元/t計算,使用LN創利247.38萬元,使用XC1可創利94.38萬元。而且這幾種表面活性劑無毒,使用安全,生物降解性好,對環境無污染,具有很好的應用前景。