1、超純煤的選制工藝專題之二超純煤油團(tuán)聚脫灰工藝的影響因素曾凡謝華中國礦業(yè)大學(xué)北京研究生部（北京100083）抽9本文在專題之一的基礎(chǔ)上，論述了油團(tuán)脫灰法制取起純媒的一些主旻影響因素，并指出了提青分逸效果的謔徑.影響因素關(guān)錠訶蔑純煤油團(tuán)一俺分法油團(tuán)一浮選法國內(nèi)外對常規(guī)油團(tuán)脫灰工藝的影響因素都做過廣泛的研究。通過試驗研究，筆者認(rèn)為.影響其脫灰效果的因素主要有五個，本文即對其進(jìn)行詳細(xì)闡述。1入料煤的性質(zhì)油團(tuán)脫灰工藝中，入料煤的性質(zhì)對其脫灰效果的影響很大.入料煤的性質(zhì)由有機物和礦物雜質(zhì)兩方面決定,其中有機所的表面性質(zhì)極為關(guān)鍵，而它又和煤的變質(zhì)程度密切相關(guān)。變質(zhì)程度高的煙煤，表面親油蔬水性好，易于團(tuán)聚，脫

2、灰率高，用油量少。而年輕煤表面富含官能團(tuán)，親水性強，孔隙發(fā)達(dá)，耗油量大。如不進(jìn)行預(yù)處理，即使大油量情況下也不能團(tuán)聚。此時可用脂肪酸、醇、胺類等表面活性劑及電解質(zhì)或加熱進(jìn)行改性處理。油團(tuán)聚過程的狀態(tài)變化見圖1,£1團(tuán)聚過程狀態(tài)變化其自由能的變化如下：F=孔一F,=（5-S）+S（；萬）式中：S、S、5分別為煤一油、煤一水和油一水界面張力/為體積因子，即油滴半徑R和煤粒半徑&的比值"（竟）氣一般為0.55«根據(jù)熱力學(xué)第二定律.式中dFVO時，過程可自發(fā)進(jìn)行，有利于油團(tuán)聚。變質(zhì)程度高的煙煤，表面疏水親油。隨變質(zhì)程度增高/”變小變大。當(dāng)團(tuán)聚劑類型定時"3

3、是定值，于是是的負(fù)值越大，團(tuán)聚越容易進(jìn)行。而年輕煤表面性質(zhì)相反，使"的負(fù)值接近于零或&"（）,于是過程不能自發(fā)進(jìn)行.此時應(yīng)選血較小的團(tuán)聚劑或加入少量表面活性劑處理。因為異極性分子以極性基吸附在煤表面極性區(qū)域.以非極性基朝水定向排列，可提高煤和中性油的親和力.使S變小、外3增大。表面活性劑分子還以上述方式和油滴作用，降低油水界面張力，促進(jìn)中性油滴微細(xì)化和在煤表面展布。結(jié)果AF的負(fù)值增大，有利于團(tuán)聚。如神木煤，其變質(zhì)程度低.如未經(jīng)處理，根本不發(fā)生團(tuán)聚。但和酵類作用后，不但能很好地團(tuán)聚，而且精煤產(chǎn)率提高，精煤質(zhì)量有明顯灰善。煤中的礦物雜質(zhì)大多數(shù)屬極性親水物質(zhì)，但不同類型的

4、礦物，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)各不相同，因此油團(tuán)行為也術(shù)同.Z.Blaschke用重選精煤配不同礦物作原料，以芳炷含量不同的柴油作橋連液，研究無機質(zhì)對油團(tuán)行為的影響結(jié)果表明，含石英的精煤灰分比含粘土的低1%,而且損失在尾礦中的煤量少。圖2是水洗精煤配不同訐石的試驗結(jié)果。從中可見，柴油中芳煌含量低于50%時，含粘土的團(tuán)聚產(chǎn)物出量都低于含石英的，而且隨芳煌信的減少急劇降低.含石英的精煤出量僅隨芳燃含量增加略有提高。粘土是煤中最常見、最最大的雜質(zhì)。由于其顆粒細(xì)、比表面積大，而且表面電性復(fù)雜易產(chǎn)生互凝等現(xiàn)象，對于這些增加精選次數(shù)等措施來改善分選效果。2人料粒度和灰分油團(tuán)法制取超純煤的先決條件是有機質(zhì)與無機質(zhì)的單體

5、解離解離程度越高產(chǎn)品質(zhì)量越好，但可燃體回收率則隨粒度減小而降低。這可能是粒度減小.比表面積增大，造成油量不足所致.入料灰分的影響很大。入料煤質(zhì)量越好，精煤的數(shù)質(zhì)最指標(biāo)越高.為獲得超純煤而又能簡化工藝，一般對入料都應(yīng)預(yù)先分選,使其灰分降至10%以下。入料灰分越低，精煤質(zhì)量越好.這點對油團(tuán)一篩分法尤為重要。3橋連液的性質(zhì)及用量橋連液的使用是油團(tuán)聚脫灰最基本的手段，其性質(zhì)和用量對分選效果有至關(guān)重要的影響。筆者利用大同一號煤（見專題之一中的圖2礦物雜成對油團(tuán)行為的彰響不利因素，此時應(yīng)采用:氐濃度、添加分散劑和序號精煤臼量成分.表3）,研究了各種橋連液的作用，結(jié)果表見U從表1可見«1橋連液對獨

6、團(tuán)一浮逸脫灰工藝的影響.橋連液名稱主要成分比重帖竺笑c用量，12戊烷煤油CtHttd-c“娩短和少量芳煌140280Ctf分物0.62630.780.84>60361.710.731.42中三次粗選3工藝油CCM正構(gòu)和異構(gòu)烷煌19034118分物0.8712.3389.S31.46粗選4柴油C“C“猊短、始煌、芳煌150-36518分物0.852393.591.S6祖選5一號芳煌1902491悔分物0.9030.6837S.361.67te選6二號坊煌241-298CW分物,烷基票和禁占95%以上0.9652.22389.321.67te選76011多烷芳煌0.927388.792.35

7、te選8混合油煤油+原油0.84239S.111.77祖選1011混合油混合油混合油,混含油混合油混合油混合油煤油+油柴油+脫輕油柴油+原油柴油+重柚柴油+芳煌工藝油+宜油一號芳短+重油一號若經(jīng)+偎油二號莠燒+焦油0.8980.87?0.8980.8390.8740.9708S.939S.0593.5693.6394.3194.9885.3577.5567.471.311.801.671.481.481.381.411.411.67一次精逃選選選選選選選選蛆怛祖祖怛祖祖粗（1）重質(zhì)髭類比輕質(zhì)髭有更強的橋連力,油蜃超過某限量時選擇性也變差.重質(zhì)燃如重油、瀝青、焦'油等，常溫時就呈膠林，粘

8、度高，必須進(jìn)行預(yù)處理，苫則即使在煤漿中經(jīng)過高速攪拌也不能有效分散,從而影響煤粒團(tuán)聚效果.（2）芳炷的橋連力和選擇性都遠(yuǎn)不如烷炷。這點和浮選有所不同。炷類各蛆分的浮選活性的順序是：芳烷烯炷異構(gòu)烷髭環(huán)烷炷>正構(gòu)烷蜂，多環(huán)芳燃單環(huán)芳燃，多烷基芳炷非烷基芳炷.選擇性相反。但油團(tuán)聚時，芳髭并未顯示有多高的橋連力，而選擇性差卻表現(xiàn)得很充分。就拿物理性質(zhì)相近的M號芳炷和工芝油格比，只能說明橋連力相近，而選擇性號未汽其他芳劇5、7、16、17號）更不用比.上展現(xiàn)或說明中性油在浮選和油團(tuán)工藝中作用的同晃處，理解這點對合理選擇橋連液很有幫助。在油團(tuán)聚脫灰過程中，中性油不僅要能油包裹的各煤粒橋連成團(tuán)。所以，優(yōu)

9、良的橋連油必須和煤表面有高的親合力，同時還要有強的內(nèi)聚力。與碳數(shù)相同的芳髭和烷煌相比，它和煤表面雖有高的親合力（表現(xiàn)在潤濕熱高等方面.但內(nèi)聚力不足（表現(xiàn)在界面張力小）。因此以芳髭為主的中性油不可能獲得高產(chǎn)率的精煤。但不能因此而否定芳處在、油團(tuán)聚中的作用。特別是對低變質(zhì)程度的煤當(dāng)煤一油間親合力不足,成為主要矛盾時,增加芳炷，尤其是增加多烷基芳髭、多環(huán)芳炷含量，不僅可提高精煤產(chǎn)率，也有助于改善產(chǎn)品質(zhì)最。反之，對變質(zhì)程度較高的煤,增大芳髭含量則會得到相反的效果。Blaschke和筆者所做的試驗都證明了這點（見表2和表1中的2、8、9、10、13號）.充分潤濕煤表面，以提高其疏水性，還要將被衰2柴油中

10、芳煌含對油團(tuán)聚的影響煤牌號及揮發(fā)分，不同芳烷含量下的情煤取分和收卑，%9.114.720.825.130.7>44、056.6灰分收率灰分收率灰分收率灰分收率灰分收率族分收率灰分收率動力煤,42.10000013、062.6017.925.06動力煤，40.515.9766.675.9369.626.6170.735.8870.007.9772.58.0272.56.3770.73氣煤，跖48.3699.277.5299.478.8799.118.1198.717.6598.956.2698.387.0698.90,黑煤,33.77.1996.487.6897.687.9198.637.

11、3597.757.4698.687.5698.267.3597.71主焦煤，22.110.4196.7410.7595.4010.9«96.0510.7196.9410.8697.5711.0294.0110.6593.41按上述原則，我們在常用捕收劑<煤油、柴油）中，加入不同比例的重油、脫輕油、芳髭等收到了良好的效果。不僅改善了分選指標(biāo),節(jié)約了用油量，還顯著降低了藥劑費用。這種藥劑制度很適合于油團(tuán)一浮選法。橋連液用量的影響見圖3。兩種工藝的結(jié)果都表明，橋連液用量少時，不僅精煤出量低，而且灰分還高。這對油團(tuán)一浮選法尤為突出。因治少時，團(tuán)粒小而含水多，夾雜無機礦物的量大，造成精煤

12、出包低，灰分高。隨用油量增大，逐漸形成較粗和結(jié)構(gòu)較姑實的團(tuán)粒，含水少，使分選效果達(dá)到最佳狀態(tài)。若繼續(xù)加大用油最，產(chǎn)品出量雖可達(dá)最大值，但灰分也隨之迅速增高.對大同一號煤采用油團(tuán)一浮選法，以柴油為橋連液時，最佳用最為2.5%左右.對于八一煤采用油團(tuán)一第分法，以戍烷作橋連液的最佳用量約為81.5%.大局一號煤油團(tuán)一浮選法x八一煤油團(tuán)一律分法圖3橋連液用It對分選指標(biāo)的肥響總之.不論哪種工藝，橋連液的用髭都是影響團(tuán)聚過程的最重要參數(shù)之一.4攪拌速度和時間的影響攪拌的作用在于將團(tuán)聚劑分散，乳化成小油滴，使煤一油、灰一水充分接觸，促使煤-油顆粒團(tuán)聚，因此它也是極重要的工藝條件之一.美國新墨西哥能源研究院

13、在1200017000r/min范圍內(nèi)，考察了攪拌速度的影響.發(fā)現(xiàn)提高攪拌速度可改善脫灰效果，但繼'續(xù)加速攪拌袖已形成的團(tuán)粒會起破壞作用，使精煤回收率降低.因此建議以高速攪拌將油分散成小液滴后，再降低速度使團(tuán)粒長大.攪拌時間的影響也相似.攪拌速度和攪拌時間有密切關(guān)系。宋少先以1800r/min的攪拌槽考察了攪拌時間的影響。結(jié)果表明，攪拌時間短時,精煤灰分高，可燃體回收率低。延長攪拌時間后，各種指標(biāo)都有改善，灰分迅速下降，可燃體回收率上升，攪拌時間至40min時趨于平衡.如果提高攪拌速度，趨于平衡的時間顯著縮短。我們以4000r/min的食品用攪拌器攪拌，5min即可得到理想的指標(biāo)。如再

14、延長時間，分選指標(biāo)反'而會惡化.以上規(guī)律，對變質(zhì)程度高、低的煤井無差別但Timpe等人指出，對細(xì)煤粉的油團(tuán)聚，提高攪拌速度能更進(jìn)一步改善脫灰效果.這也為我們的試驗所證實.5礦漿濃度和分選流程眾所周知，礦漿濃度對分選結(jié)果有很大影響濃度高的回收率高，但產(chǎn)品質(zhì)量差。濃度低時結(jié)果相反。試驗表明本文中的兩種工藝也符合這一規(guī)律楊巧文對平均粒徑3.23呻、灰分0,46%的大屯煤，采用戊烷為橋連液，考察了濃度對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。試驗發(fā)現(xiàn)精煤灰分隨人料濃度增高而呈直線上升.若采用第一次團(tuán)聚產(chǎn)物過篇脫水，然后稀釋、攪拌、打碎團(tuán)粒，加油再團(tuán)聚、過篩，如此反復(fù)多次的流程，這樣有利于脫灰，但降灰幅度很小，重短三次后灰分值基本不變。這說明機械央雜嚴(yán)重。因為油團(tuán)粒較粗且結(jié)實，難于打碎，不補加油又不能再團(tuán)聚，因此多次精選的效果不佳是必然的而在油團(tuán)一浮選法中，濃度影響的程度相對低些。圖4是我們對大同一號煤的試驗結(jié)果，濃度提高一倍后，精煤出量隨之提高,.但幅度不大，而精煤灰分卻顯著增高，但通M>精選又明顯降低。瞧精選二次即可達(dá)到要求，產(chǎn)率還很高.'宋少先用該方出以100g/L的高濃度，處理灰分16.65%的太西煤，經(jīng)一次精選便獲得灰分072%、可燃體回收率81