CN110898999A - 一种煤焦油基煤泥浮选药剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤焦油基煤泥浮选药剂，所述浮选药剂由下述重量份的物质组成：非极性烃类油10‑90份，煤焦油10‑85份，失水山梨醇脂肪酸酯0.5‑2份，聚乙二醇0.5‑2份，乙酸丙酯0.5‑1份。上述物质混合后经搅拌、加热、再搅拌，如此循环1‑10次后，静置0.5‑48小时获取上层稀液，制得煤泥浮选药剂。本发明通过将非极性烃类油与煤焦油混合，可以大幅提高煤泥中可燃体回收率，改善浮选效果。

Description

一种煤焦油基煤泥浮选药剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及煤泥浮选药剂及其制备方法，尤其涉及一种煤焦油基煤泥浮选药剂及其制备方法。

背景技术

中国是一个富煤少油的国家，煤炭作为中国最主要的化石能源。虽然随着经济发展，其他一次能源（石油、天然气）消费量逐渐增多，但中国“富煤、贫油、少气”的能源储备特点以及煤炭明显的成本优势，决定了在未来相当长的时间内，煤炭在一次能源消费结构中的主导地位不会改变。煤炭是有机和无机材料的混合物，因此在使用前需要分选。随着国民经济的高速发展，能源需求量不断增加，中、高变质程度的煤被大量开采，储量日益减少，然而，储量大，易获取的低阶煤和氧化煤由于难以有效的分选，没有得到很好的利用。

煤炭高效分选技术是实现煤炭资源清洁高效利用的重要前提。煤泥是煤炭开采和分选加工过程中产生的一种副产品，约占入选原煤量的12%～18%。随开采和洗选过程中机械化程度不断增强，原煤中煤泥含量不断提高，分选任务不断加大，煤泥还呈现出“细、杂、贫、难”的特点。其中，浮选是目前分选小于0.5mm煤炭最成熟、最有效的方法，广泛用于工业生产。在浮选中，常使用浮选机和浮选柱分选细粒煤（<0.5mm）。一般而言，煤具有天然的疏水性，但这种疏水程度不足以有效地浮选，通常需要非极性烃类油如柴油作为捕收剂以进一步提高煤颗粒的可浮性。然而，细粒煤的分选回收受到如原煤性质、煤的粒度、煤的氧化程度等诸多因素的影响。

然而，对于低阶/氧化煤以及炼焦中煤等难浮难选煤泥而言，其表面往往含有大量的活性基团，这些基团亲水性强，可浮性差，传统的烃类油不容易在其表面黏附-铺展，导致在高药剂用量的情况下煤泥浮选效果依旧很差。为解决该技术难题，目前的研究主要集中于研制高效的浮选药剂或者药剂组合方法，表面改性等以提高难浮煤表面的疏水性和选择性。具体包括在浮选过程中添加各种表面活性剂，磨矿预处理、加热加压预处理、微波或者超声波预处理、高剪切调浆等技术手段。虽然上述手段可改善难浮煤的浮选效果，但是表面改性的成本较高，难以工业化。煤焦油作为煤炭干馏的产物，是煤炭在高温（即高能量输入）下热解出的物质，在低温/常温下，煤焦油容易与煤颗粒发生黏附。煤焦油中含有大量的芳香族化合物，且绝大部分为带侧链或不带侧链的多环、稠环化合物和含氧、硫、氮的杂环化合物，并含有少量脂肪烃、环烷烃和不饱和烃，这些物质不仅可以有效的黏附在煤颗粒的非极性区域，而且可以通过大π键或氢键黏附在煤颗粒的极性区域。在以往的研究中，有学者发现经简单处理的乳化煤焦油和改性后的低温煤焦油可以提高精煤或粉煤灰精炭产率，还有学者分析了煤焦油的馏分-洗油或在褐煤中添加煤焦油混合磨矿对煤泥浮选的影响。除此以外也有少数的学者将煤焦油直接应用于煤泥浮选，但是这些方法均不能大幅度提高精煤中可燃体回收率，且煤焦油或洗油直接应用于浮选，成本较高，应用过程中有大量的煤焦油流失，对环境造成污染。煤焦油作为一种黏度很大的混合物，在矿浆中极难分散，而且其中有大量对煤泥浮选无用的物质，如果不对煤焦油进行处理，将会形成对煤焦油资源的大量浪费。因此，本发明通过非极性烃类油萃取煤焦油中的物质，利用二者的协同作用，或配合失水山梨醇脂肪酸酯、聚乙二醇和乙酸丙酯作为本发明中的辅助成分，可以改善矿浆稳定性，增强矿浆的起泡性和药剂在矿浆中的分散性，最终实现煤泥浮选精煤产率的大幅度提高，可燃体回收率大幅增加。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在克服现有技术存在的缺陷，提供一种煤焦油基煤泥浮选药剂及其制备方法，用以精煤提质，克服非极性烃类油在煤泥浮选回收精煤的传统技术的不足，进而为解决现存的稀缺煤和低阶/氧化煤炭资源无法有效回收再利用提供思路。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

煤焦油基煤泥（细粒煤）浮选药剂，所述浮选药剂由下述重量份的物质组成：非极性烃类油10-90份，煤焦油10-85份；

所述非极性烃类油包括：煤油，改性煤油，柴油，燃料油，天然气冷凝油等非极性烃类油捕收剂；

所述的煤焦油包括：低温煤焦油、中温煤焦油和高温煤焦油。

进一步改进方案是，所述煤焦油基煤泥浮选药剂，还包含失水山梨醇脂肪酸酯0.5-2份，聚乙二醇0.5-2份，乙酸丙酯0.5-1份。

本发明煤焦油基煤泥浮选药剂的制备方法，其步骤是：

将非极性烃类油、煤焦油、失水山梨醇脂肪酸酯、聚乙二醇和乙酸丙酯按比例混合，经搅拌、加热、再搅拌，如此循环1-10次，静置0.5-48小时后，上层稀液作为煤泥浮选药剂；

所述加热，加热温度为40-200℃；所述搅拌，搅拌时间或再搅拌时间为1-30分钟。

本发明公开的浮选药剂中，非极性烃类油作为萃取煤焦油中有效组分的溶剂，其本身对煤泥表面的非极性区域具有疏水化作用，对煤泥表面的极性区域无明显的改性效果。而煤焦油中大量的芳香族化合物可以通过大π键或氢键黏附在煤颗粒的极性和非极性区域，有效改善煤颗粒表面疏水性。通过在非极性烃类油与煤焦油多次搅拌-加热，强化萃取了煤焦油中对煤泥浮选有益的组分，最终非极性烃类油和煤焦油的混合药剂通过协同作用可以有效提高煤颗粒表面的疏水性，失水山梨醇脂肪酸酯、聚乙二醇和乙酸丙酯可以增强浮选泡沫的稳定性、起泡性和药剂在矿浆中的分散性，极大提高煤泥浮选精煤产率，增加可燃体回收率。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。

实施例1

煤焦油基煤泥浮选药剂，原料按煤油10重量份与低温煤焦油90重量份，进行配比。将煤油、低温煤焦油按比例混合，经搅拌、加热、再搅拌，如此循环10次，静置0.5小时后，上层稀液作为煤泥浮选药剂；所述加热温度为100℃；所述搅拌时间和再搅拌时间均为20分钟。

实施例2

煤焦油基煤泥浮选药剂，原料按改性煤油90重量份，中温煤焦油10重量份，失水山梨醇脂肪酸酯0.5重量份，聚乙二醇2重量份，乙酸丙酯1重量份进行配比。经搅拌、加热、再搅拌，如此循环8次，静置24小时后，上层稀液作为煤泥浮选药剂。所述加热温度为150℃；所述搅拌时间和再搅拌时间均为1分钟。

本实施例制备的煤焦油基煤泥浮选药剂用于细粒煤泥浮选，具体浮选工艺流程如下：

1.将粒度在0.5mm以下的细粒煤泥（原料）加入浮选槽中，加入自来水调浆，搅拌1-3min；

2.在步骤1的矿浆中加入捕收剂，搅拌1-3min后加入起泡剂，搅拌0.5-1min；

3.在步骤2的矿浆中充入气泡进行浮选。浮选时间为3-5min,分别收集泡沫浮出的颗粒和矿浆中停留的颗粒，作为最终的精煤、尾煤产品。

4.所述步骤1中的细粒煤泥为不粘煤。

5.所述步骤2中的捕收剂为本发明制备的新型捕收剂与单纯的非极性烃类油对比，用量分别为500、1000、1500、2000g/t干煤泥。

6.所述步骤2中的起泡剂为仲辛醇，用量为150g/t。

7.所述步骤3中，在不同药剂用量时，本发明制备的新捕收剂较传统的非极性烃油类捕收剂，在精煤灰分不变的情况下，得到的精煤产率分别增加23.52%，53.64%，58.21%，51.46%。

实施例3

与实施例2基本相同，所不同的是：

原料按柴油50重量份，高温煤焦油50重量份，失水山梨醇脂肪酸酯2重量份，聚乙二醇0.5重量份，乙酸丙酯0.5重量份进行配比。经搅拌、加热、再搅拌，如此循环5次，静置48小时后，上层稀液作为煤泥浮选药剂。所述加热温度为60℃；所述搅拌时间和再搅拌时间均为5分钟。

本实施例制备的煤焦油基煤泥浮选药剂用于细粒煤泥浮选与实施例2基本一致，不同的是：

1.本实施例中的细粒煤泥为长焰煤。

2.本实施例中的捕收剂为用量分别为5000，7000，9000，11000g/t干煤泥。

3.本实施例中的起泡剂用量为1000g/t。

4.本实施例中，在不同药剂用量时，本发明制备的捕收剂较传统的非极性烃油类捕收剂得到的精煤产率分别增加8.18%，13.01%，21.45%，24.35%；精煤灰分分别降低了2.01%，4.35%，1.99%，2.10%。

实施例4

与实施例2基本相同，所不同的是：

原料按燃料油40重量份，高温煤焦油85重量份，失水山梨醇脂肪酸酯1重量份，聚乙二醇1重量份，乙酸丙酯0.8重量份进行配比。经搅拌、加热、再搅拌，如此循环3次，静置36小时后，上层稀液作为煤泥浮选药剂。所述加热温度为40℃；所述搅拌时间和再搅拌时间均为30分钟。

本实施例制备的煤焦油基煤泥浮选药剂用于细粒煤泥浮选与实施例2基本一致，不同的是：

1.本实施例中的细粒煤泥为炼焦煤。

2.本实施例中的捕收剂用量分别为200，500，800g/t干煤泥。

3.本实施例中的起泡剂用量为50g/t。

本实施例中，在不同药剂用量时，本发明制备的捕收剂较传统的非极性烃油类捕收剂得到的精煤产率分别增加2.44%，3.11%，4.28%；精煤灰分变化了-0.21%，-1.35%，+0.99%。

实施例5

与实施例2基本相同，所不同的是：

原料按天然气冷凝油50重量份，高温煤焦油60重量份，失水山梨醇脂肪酸酯1重量份，聚乙二醇1重量份，乙酸丙酯0.8重量份进行配比。经搅拌、加热后静置12小时后，上层稀液作为煤泥浮选药剂。所述加热温度为200℃；所述搅拌时间和再搅拌时间均为15分钟。

本实施例制备的煤焦油基煤泥浮选药剂用于细粒煤泥浮选与实施例2基本一致，不同的是：

1.本实施例中的细粒煤泥为气煤。

2.本实施例中的捕收剂用量分别为300，600，900g/t干煤泥。

3.本实施例中的起泡剂用量为100g/t。

本实施例中，在不同药剂用量时，本发明制备的捕收剂较传统的非极性烃油类捕收剂得到的精煤产率分别增加5.33%，8.21%，10.59%；精煤灰分变化了-0.54%，+0.28%，+1.55%。

Claims (5)

1.一种细粒煤浮选药剂，其特征在于：所述浮选药剂由下述重量份的物质组成：非极性烃类油10-90份，煤焦油10-85份。

2.根据权利要求1所述的细粒煤浮选药剂，其特征是：所述非极性烃类油为煤油、改性煤油、柴油、燃料油或天然气冷凝油。

3.根据权利要求1所述的细粒煤浮选药剂，其特征是：所述的煤焦油为低温煤焦油、中温煤焦油或高温煤焦油。

4.根据权利要求1、2或3所述的细粒煤浮选药剂，其特征是：含有失水山梨醇脂肪酸酯0.5-2份，聚乙二醇0.5-2份，乙酸丙酯0.5-1份。

5.一种权利要求1-4之一所述的细粒煤浮选药剂的制备方法，其步骤是：

将非极性烃类油、煤焦油、失水山梨醇脂肪酸酯、聚乙二醇和乙酸丙酯按比例混合，经搅拌、加热、再搅拌，如此循环1-10次，静置0.5-48小时后，上层稀液作为煤泥浮选药剂；

所述加热温度40-200℃；所述搅拌时间或再搅拌时间为1-30分钟。