浮游选煤中抑制剂的应用及作用机理
【摘要】细粒煤的分选是选煤技术的重要课题之一，本文就利用羧甲基纤维素为抑制剂的方法，谈谈浮游选煤中如何取得较好的降灰效果。
【关键词】浮游选煤；羧甲基纤维素；作用机理
一、实验
本文所提出的实验，煤样为三分之一的焦煤，即将原煤进行破碎及筛分，根据相关标准制出实验所用的煤样。
浮选实验方法则根据相关的规范要求进行，做产物处理、结果整理以及误差处理按可比性试验，浮选实验为分步释放试验与可比性浮选试验。
然后进行红外光谱分析，对羧甲基纤维素、浮选精煤、尾煤以及吸附羧甲基纤维素后的浮选精煤与尾煤等五个样品做红外吸收光谱分析，对羧甲基纤维素的吸附机理做出讨论。
具体的可比性浮选试验结果如下表1所示，由表中试验结果可以看出，浮选精煤灰分为15.39%，灰分相对较高，因此有必要采取降低精煤灰分的措施。
表1：可比性浮选试验结果
产品名称一次试验二次试验综合
产率灰分产率灰分产率灰分
入料22.93 22.93
精煤87.94 15.23 87.06 15.93 87.52 15.39
尾煤12.04 73.02 12.92 73.89 12.48 73.45
计算入料100 22.19 23.09 23.09 100 22.64
进行分步释放试验的主要目的是为了了解基于一定灰分条件理论
最大产率。
试验条件如下：矿浆浓度：100g/l；柴油1000g/t，促辛醇100g/t。
由试验结果可以看出，精煤的理论产率在精煤灰分为10.5%时，产率为70%，而灰分比例在15.16%时，精煤产率上升至87.51%；在经过粗选以及一次精选后，灰分降至11.94%，相应的产率也下降至78.8%，数据证明经过一次精选，取得了较好的降低精煤灰分的效果，不过仍然无法低于10%。
为了使精煤灰分更低，可以抑制分散或者再精选泡沫产品。
在进行一次精添加抑制剂种类与用量的试验中，所用的抑制剂有羧甲基纤维素、变性淀粉以及水玻璃，添加羧甲基纤维素的效果最好，试验结果如下表2所示：
表2：一次精选添加抑制剂浮选试验结果
羧甲基纤维素用量精煤中煤尾煤累计灰分
产率灰分产率灰分产率灰分
0 75.62 10.53 10.66 38.25 13.69 73.42 22.12
20 73.66 10.48 13.06 37.92 13.24 73.42 22.42
30 69.66 9.98 17.18 32.43 13.13 73.83 22.21
40 63.24 9.69 23.33 26.91 13.42 73.56 22.27
试验条件如下：粗选加一次精选的浮选流程，将羧甲基纤维素在精选前加入，矿浆浓度100g/l，柴油1000g/t，促辛醇100g/t。
通过试验可知，在不添加羧甲基纤维素时，一次精选精煤灰分为10.54%，
抑制剂量越大精煤灰分越低，当抑制剂的用量达到30g/t时，精煤类分为9.97%，由此可以证明，一次精选添加羧甲基纤维素的降灰方案具备相当的可行性，羧甲基纤维素的最适宜用量则为30g/t。
二、工业试验
在某选煤厂进行相应的工业试验，基于相同的工艺参数，分别进行添加抑制剂与不添加抑制剂的对比试验具体结果如下表2所示。
试验条件如下：入浮深度95g/l，矿浆流量为每小时330方，捕收剂1000g/t，起泡剂100g/t，浓度为2%的羧甲基纤维素用量为40g/t。
通过工业试验结果表数据可以看出，未添加羧甲基纤维素时，二次浮选的精煤灰分只是由13.39%降至13.34%，效果并不明显，而在添加羧甲基纤维素之后，则由13.31%降至11.41%，有明显效果，不过产率也有所降低。
在试验过程中，羧甲基纤维素用量越大，浮选尾煤量受到抑制的越多，由此可见，对羧甲基纤维素用量进行适当控制，可以有效降低浮选精煤灰分。
表3：工业试验结果
试验项目入料
灰分1精煤1尾煤2精煤2尾煤
灰分产率灰分产率灰分产率灰分产率
未添加羧甲基纤维素19.72 13.39 86.31 59.67 13.67 13.34
86.17 45.02 0.13
添加羧甲基纤维素19.51 13.31 86.58 59.55 13.42 11.41
80.01 25.79 6.56
三、抑制机理
利用红外光谱分析研究羧甲基纤维素的吸附抑制机理，通过浮选精煤与吸附羧甲基纤维素后的浮选精煤样品的红外吸收光谱图可以看出，在添加了羧甲基纤维素之后，浮选精煤的特征吸收峰几乎未出现变化，也就是说吸附前后未产生亲新的官能团，证明羧甲基纤维素和浮选精煤不会产生吸附作用。
浮选尾煤的伸缩振动吸收峰在吸附前后发生了明显变化，该区域中尾煤吸附样的吸收强度也有明显提高；此外，在羧甲基纤维素样与尾煤吸附样的红外谱图中未产生新的官能团，证明该吸附为物理吸附。
通过上述分析可以得出以下结论，即矿浆中的羧甲基纤维素以碳氢键吸附在煤矸石的表面，羟基与醚基和水作用形成氢键，因此煤矸石表面的亲水性大大提高，使得煤和矸石的表面性质存在较大差异，最终对煤矸石起到一定的抑制效果。
四、结论
实验与分析得出，浮游选煤中添加羧甲基纤维素作为抑制剂具备一定的可行性，其对于降低精煤灰分有明显作用。
本文中羧甲基纤维素的用量为30g/t时，精煤灰分可以降低百分之一到百分之二；采用羧甲基纤维素作为抑制剂的作用机理为：羧甲基纤维素分子中的极性基可以不与煤产生作有，只吸附于矸石表面，则煤矸石表面的亲水性有所增，使得煤和矸石表面性质的差异进一步扩大，起到抑制煤矸石的作用。
参考文献
[1] 杨俊利,陈文卿.我国细粒分选技术研究现状及发展方向[j].煤, 2008 (6)
[2] 胡军.高硫煤脱硫降灰工艺与理论研究[d].北京:北京科技大学, 2007
[3] 赵瑶兴,孙祥玉.光谱解析与有机结构鉴定[m].合肥:中国科学技术大学出版社, 2002。