浮游选煤培训资料

浮游选煤的依据对小于05MM的细粒级煤泥最有效的分选方法是浮游选煤法。它是根据矿物表面性质的不同，即根据他们在水中对水、气泡、药剂的作用不同，通过浮选法高效分离出有用矿物和废渣。煤泥浮选是依据煤和矸石表面润湿性的差异进行分选的，其实质是疏水的煤粒粘附在气泡上，亲水的矸石颗粒滞留在煤浆中，从而实现彼此分离。浮选是在固、液、气三者相互接触的界面上进行的。这三者称为三相，即固相、液相及气相。所以，讨论浮选过程，就必须研究三相界面上所发生的表面现象。有关表面现象的知识，则是浮选原理的基础。矿物表面的润湿现象荷叶上的水滴呈球形是人所共见的自然现象，这表明荷叶的表面是疏水的（即亲气的）。凡是表面疏水的固体颗粒，在水中都能粘附在气泡上。疏水性和润湿性互为反义词。当三相接触时，液相在固相表面铺展开，排斥气相而占据固相表面的现象称为润湿现象。例如，将水滴到石蜡表面，水滴成球形，这表明石蜡表面疏水性好，润湿性差；而在玻璃表面水滴会自动铺展开来，这表明玻璃润湿现象，疏水性差，润湿性（亲水性）好。将水滴到光亮的煤炭表面，像石蜡一样，水滴成球形；滴到矸石表面，像玻璃一样，水滴会自动铺展开。也就是说水与煤炭、水与矸石之间的相互作用也是不同的。人们把易被水润湿的表面（如矸石表面）称为亲水表面，把不易被水润湿的表面（如煤炭表面）称为疏水表面，相应的矿物分别称为亲水性矿物和疏水性矿物。气泡从煤的表面排开水层并与其粘附；相反的是气泡不能从矸石的表面排开水层实现粘附，仍保持球形。煤的表面是疏水的，而如果矸石颗粒中主要成分是已单体解离的硅酸盐类、碳酸盐类和氧化物类的极性矿物，那么它们的表面是亲水的，所以能够以浮选的方法将其分离出去。但煤的表面性质是不均匀的，某些部位也亲水。所以，为了扩大煤粒与矸石颗粒可浮性的差别，在浮选过程中加入非极性油类捕收剂。这类捕收剂疏水性强，能吸附在煤粒表面形成油膜，增大其接触角；非极性油类不易吸附在矸石颗粒表面，从而提高煤粒表面的疏水性，增强了煤粒与气泡粘附的能力。气泡的矿化过程浮选过程中，矿粒有选择性地附着在气泡上的现象称为气泡的矿化。矿化气泡的形成有三种形式1、大泡形成的矿化气泡因大气泡的上浮运动，在重力作用的影响下，只有少量细煤泥聚集于大气泡的尾部。在大泡表面也可能粘附高灰分的泥质。2、群泡形成的矿化气泡。许许多多的微泡粘附在大粒度的煤粒上，使其上浮。该矿化形式对粗粒浮选有重要意义。3、气絮团形成的矿化气泡。浮选过程中，许多煤粒与气泡相互粘附，形成了煤粒、气泡、小油滴的集合体，即气絮团，达到了最大程度的矿化。在工业生产的浮选机中这三种形式形成的矿化气泡都可能出现，但以气絮团形式为主。煤粒与气泡的接触方式煤粒与气泡的碰撞附着煤粒与气泡的碰撞附着与浮选机中流体的流动状态、气泡和颗粒的大小以及二者的相对运动轨迹等有关。粗粒与气泡附着有碰撞、水化层减薄、水化层破裂和接触周边展开四个阶段。微细颗粒与气泡的附着方式有两种情况一是水化层破裂，形成三相接触周边；二是水化层不破裂，只要煤粒与气泡之间距离小到一定程度，在一些复杂因素影响下，也可以相互粘附。按水力学对流态的划分，液流中涡流程度大的属湍流状态，反之属层流状态。在绝大多数浮选机中尤其在搅拌混合区属湍流状态。湍流中颗粒和气泡的运动方向不定，颗粒和气泡的碰撞可以发生在气泡的各个部位，同时，湍流强度对颗粒和气泡碰撞附着及矿化气泡的浮产生较大的影响。颗粒和气泡的碰撞概率除受湍流影响外，还受煤浆浓度和气泡数目的影响。若湍流强度大、煤浆浓度高和气泡数目多，颗粒和气泡的碰撞附着概率则提高。但湍流强度提高后，颗粒从气泡上的脱落率也增大。颗粒越粗，表面亲水性越强，湍流的这种副作用越显著，因此，湍流强度增加后，颗粒上浮率并不一定提高。在工业条件下，要保证粗粒的最大产率，应选择适宜的湍流强度。对细粒物料可采用稍高的湍流强度，这不但对附着有利，而且可以产生更多的小气泡，有利于提高微细颗粒的碰撞概率和浮选速度。湍流中颗粒所受到的脱落力引起颗粒脱离气泡的脱落力主要有颗粒在煤浆中所受的重力、涡流引起的离心力、流体的剪切力、颗粒间的冲击力和气泡滑行过程中的惯性力，随着湍流强度的增大，脱落力也增大，所以在湍流条件下，浮起的最大颗粒尺寸仅为层流条件下的十分之一。析出微泡与煤粒附着近年来，国内外的一些浮选机开发研制单位更着力于利用煤浆中析离出的空气在煤粒表面形成微小气泡来强化浮选过程。按照气体在液体中的溶解度与压强成正比的规律，若煤浆的压强突然减小，气体的溶解度也随之下降，于是气体在煤浆中呈过饱和状态，它们就以微泡形式析离出来。微泡析出的过程微泡析出取决于以下三个因素一是煤浆中初始的空气溶解度；二是煤浆降压程度；三是是否具有疏水性较强的固液界面。试验表明施加的压强越大，气泡尺寸越小，气泡与液体接触面积越大，气体溶解的速度就越快。这在浮选工艺中是不难实现的，如在煤浆进入浮选机前，预处理时加入起泡剂，起泡剂为表面活性物质，能降低气液界面表面张力，可大大提高气体在煤浆中的溶解速度。不添加起泡剂时，随着降压幅度的增加，微泡直径增大。添加起泡剂后，微泡直径明显减小，而且数量大大增加。微泡有利于矿化。再如喷射式浮选机利用对煤浆施加压力的原理，增加空气的溶解度。压力剧烈降低，使溶于煤浆中的空气以微泡形式析离出来。（在浮选机中的主要表现形在一些特殊结构的浮选机内，如真空浮选机，在煤浆表面抽气造成负压；喷射式浮选机是将加压煤浆喷入机槽，使压强突然降低。）在煤浆的旋涡运动中心，压力大为降低。机械搅拌式浮选机的叶轮叶片前方为高压区，其后则为低压区，叶轮甩出煤浆时，引起压力的波动。煤浆由浮选机底部向上流动时，静压力逐渐降低。瞬间降压幅度越大，空气的析出量就越大，并以微泡形式析出。当煤浆压力剧烈降低时，气体有选择性地在疏水性强的颗粒表面析出大量微泡。据试验观察，在疏水性良好的煤粒表面上有几十个甚至数百个微泡，而在亲水性很强的石英表面就没有发现微泡的存在。微泡容易在疏水性良好的固体表面析出的原因是固液界面是液体分子间的断裂面（即薄弱区），在固体表面附近的极性水分子取向排列的有序性随固体表面疏水性增高而降低。水分子与疏水性表面联系越弱，水化层越薄，由煤浆中析出的气体分子就越容易渗透过水化层在固体表面形成微泡。研究还指出疏水性矿物表面的微孔、裂纹和缺口被气体分子充填，即存在有“气体幼芽”，它们便成了微泡析出的核心。在试验中还发现起泡剂对微泡大小是有影响的。三、矿化泡沫层矿化泡沫层是气泡、夹水层、煤粒形成的三相泡沫。矿化气泡浮至浮选机液面聚集为矿化泡沫层（简称泡沫层）。气泡在上升过程中，因受水的静压力减小，气泡由小变大。因受重力作用，气泡间的水层向下流动，因此气泡之间的水层自下而上由厚变薄，泡沫层上面的大气泡变形显著。理想的三相泡沫由矿化充分、大小适中的气泡组成，不发粘，游动性好。在浮选过程中可以观察到由气絮团形成的矿化泡沫，这种泡沫含大量的煤粒，质量较好。虚泡的矿化程度差，含有大量水，气泡大且易碎。泡沫层中的煤粒影响着泡沫的稳定性。当气泡矿化程度很高时，煤粒在气液界面密集粘附，相当于给气泡“装甲”。三相泡沫形成过程中，除携带疏水性煤粒进入泡沫层外，还不可避免地夹带部分亲水的矿物颗粒。由于亲水矿粒与气泡附着不牢固，在气泡兼并、破灭、重组过程中率先脱落，并随气泡间的下降水流落回到液相。这样就形成了三相泡沫层的最上层富集有附着牢固、质量好的疏水煤粒，即沿泡沫层高度由下向上，精煤质量有所提高。这种可浮矿物沿泡沫层高度的富集现象，称为三相泡沫的二次富集作用。这种作用有利于提高精煤质量，所以在浮选时，要保持一定厚度的泡沫层。因此应注意浮选机流态、刮泡方式和速度、药剂制度、液面高低等，为二次富集作用创造必要条件。影响煤泥可浮性的主要因素煤泥的可浮性是指通过浮选提高煤粉（泥）质量的难易程度。煤泥的自然属性即它的物质组成和化学成分决定着煤泥可浮性的难易程度，煤泥的其他物理性质也对煤泥的可浮性产生影响。一、各种煤岩成分的浮选性质从煤岩组成看，煤通常可分为镜煤、亮煤、暗煤和丝炭。这四种煤岩成分的非可燃体来源是不同的镜煤、亮煤的含灰物质来自于成煤原始植物的本身，其灰分较低；而暗煤、丝炭的含灰物质来自于成煤过程中矿物杂质的混入，其灰分高，亲水性强。镜煤煤岩成分单一，表面平整，含有大量性质不活泼的无结构基质，孔隙数目少，可浮性好；亮煤的可浮性也较好；暗煤的可浮性居中；丝炭表面孔隙多，亲水性强，可浮性最差。丝炭严重影响焦炭质量，而浮选能高效地按煤岩成分分选，将丝炭排除在外。煤泥的密度组成在一定程度上也反映出其可浮性的难易程度。因为低密度的煤泥中所富集的煤岩成分是疏水性好、灰分低的镜煤和亮煤。煤粒密度的增加，通常是由于矿物杂质含量增加，因而其灰分也增加。随着煤泥灰分含量增高，接触角减小。中间密度级的含量越高，煤与矿物杂质单体解离程度就越差，煤的可浮性也就越差。但要着重指出的是，浮选是依据煤与矿物杂质之间润湿性的差异而不是二者之间的密度差异进行分选的。因此对浮选入料的密度组成分析，只能在一般情况下作大致的定性判断。在有些场合，煤泥的密度组成并不能确切地反映出煤泥的可浮性的难易。二、煤的变质程度按煤的变质程度把煤分为褐煤、烟煤和无烟煤。随着煤变质程度的加深，性质不活泼的部分不断增加，即碳含量相对增加，氢氧等官能团支链随着煤分子排列的规则化增强而减少即氢含量相对减少，使煤的表面疏水性递增，煤的可浮性变好。中等变质程度的煤表面疏水性最高。煤的疏水性与煤的变质程度的关系如图所示。当煤变质程度进一步增高至无烟煤阶段，官能团支链显著减少，芳香核环缩合程度增高，相应的煤核结构单元的尺寸减小，而网面间距增大。因为煤核层面为疏水，而网面的断口为亲水，所以无烟煤的表面疏水性低于中等变质程度（碳含量最大的煤即是中等变质程度的煤）的烟煤。不同变质程度的煤，具有不同的孔隙度。变质程度低的煤具有较高的孔隙度，中等变质程度的煤具有较小的孔隙度，而变质程度高的煤孔隙度又增加。孔隙度对煤的可浮性有很大影响。孔隙度高的煤具有高度的吸附能力。煤浆中的煤粒要与水、浮选剂等接触，因为孔隙多使毛细现象显著，必然增强煤粒表面对水和浮选剂的吸附作用。由于润湿现象和表面张力的作用，直径小于的毛细管内液柱升高的现象，称为毛细现象，见图。毛细现象表明；在一定温度下，毛细管越细，液体对管壁润湿性越好，液体进入毛细管中就越多。孔隙吸水使得煤表面水化程度加强。这一现象还改变了煤粒与浮选剂的作用机理，使之复杂化。煤粒表面孔隙多，往往使浮选剂耗量增加，选择性下降。三、煤表面的氧化程度煤表面发生氧化后，增加了煤表面的亲水性，使煤泥可浮性降低。煤易氧化，而且在水中氧化比在空气中氧化更为激烈，因为水和煤中的含氧官能团产生氢键结合，加剧氧化，所以应尽量缩短煤粒在水中的浸泡时间。此外煤中的芳香烃侧链与空气中的氧也会发生氧化。如果芳香网格上存在含氧、氮、硫的官能团，也能促使煤表面氧化。因此煤表面能团数量多少，是决定煤是否易氧化的主要因素。煤的抗氧化能力随变质程度的加深而增强。按各煤岩成分来说，抗氧化能力由弱到强的顺序为丝炭、暗煤、亮煤、镜煤。应避免在贮煤场长久堆放的煤炭和靠近地表煤层的风化煤入浮。四、矿物杂质和嵌布特性矿物杂质煤中矿物杂质分为粘土矿物、氧化物和氢氧化物矿物、硫化物矿物、碳酸盐矿物、石膏和其他矿物。煤中矿物杂质的成分和特性与聚煤环境以及成煤后所经历的各种地质作用及开采过程有关。煤中矿物杂质是煤的组成部分，它们不仅影响煤的发热量，而且影响煤的表面化学性质。按矿物杂质对浮选效果产生的影响，将它们简单归类如下。1、易泥化的矿物杂质这类杂质主要是粘土物质，包括高岭土、泥质页岩、粘土等，在浮选过程中由于水浸和搅拌作用，易产生泥化现象。所谓泥化就是矿物杂质遇水浸泡碎散成细微颗粒。大量的细泥物质吸附于煤粒表面，使煤粒表面失去疏水性或部分失去疏水性。这种现象的危害性表现为一方面会阻止煤粒与气泡的粘附，造成煤粒损失于尾矿中，另一方面会随浮起的煤粒进入精煤，对精煤造成污染。矿物杂质严重泥化时会使浮选过程受到干扰，严重影响分选作业，可以采用脱泥浮选、降低煤浆浓度、加强泡沫二次富集作用或精煤再选的措施来消除或减轻这类不利的影响。硫化物由于燃煤导致严重的大气污染，煤炭脱硫已引起世界各国的普遍重视。发达国家选煤的重点已转向脱硫。鉴于疏对钢铁质量的严重危害性，从炼焦精煤中脱硫早为人们所重视。2、煤中疏分为有机硫和无机硫两类。选煤工业目前无法脱除有机硫，只能脱除无机硫硫铁矿硫。与煤共生的硫铁矿，含有一定数量的有机物质，所以比自然界的硫铁矿要有更好的可浮性。用常规方法浮选时，硫铁矿必将污染精煤。尤其采用过量起泡剂时，污染更为严重。加大充气量和提高叶轮转速，也会促使硫铁矿浮起。另外，大部分硫铁矿在浮选过程的最后阶段浮起，所以，延长浮选时间也不利于煤的分选。为了在浮选中脱除无机硫，必须采用经济、安全、高效的抑制剂来抑制硫铁矿物的浮起。如我国进行的抑制剂和联苯双酚的试验研究，均取得了一定的效果。目前正在研究一种微生物表面处理后的浮选方法，即利用具有一定亲水性的细菌微生物，如氧化硫杆菌或氧化亚铁菌等，对硫铁矿物的选择性吸附，使硫铁矿物表面亲水性增强受到炭化程度影响的矿物杂质与煤共生的一些矿物杂质，受到炭化程度的影响，含有一定数量的有机物质，因此具有一定的疏水性。这类物质主要有炭质页岩、油页岩、泥板岩等。由于它们具有疏水性，在浮选过程中难免有一部分混入泡沫而污染精煤。其影响程度与它的解离程度、炭化程度、药剂制度等有关。3、可溶性矿物杂质，属于此类矿物杂质的有硫酸盐及其他盐类，其中包括石膏及其他可溶性盐类。当它们的溶解度增大时，煤浆中电解质的浓度也相应提高。电解质吸附于煤粒表面，形成亲水膜，降低煤粒的可浮性，对浮选过程的各个阶段都产生影响。所以应分析矿浆中电解质性质，进行必要的调整，以消除其影响（7添加剂7添加剂是一种改善煤泥浮选效果的辅助捕收剂，可以与目前使用的所有捕收剂、起泡剂和复合浮选剂配合使用，显著改善氧化煤浮选效果。（）煤泥浮选促进剂促进剂是一种能够改善捕收剂和起泡剂效果的浮选剂，是浮游选煤的重要辅助剂。它从世纪年代开始开发，其组成多为表面活性的有机化合物，可溶于轻柴油，也可与多数起泡剂兼溶，能提高难浮煤的产率，降低其他浮选剂用量，并改善粗粒煤的浮选。目前产品有,33、8AB7、丁基氢氧化铁（7,5）,C5、“等系列。由于促进剂具有调整剂和乳化剂的性质，因此在浮选过程中的作用是促进和提高烃类油在煤浆中的分散度，生成细小的油滴，增加油滴与煤粒接触的机会，并使油滴均匀粘附在煤粒表面，增强油滴在煤表面粘着的强度，同时与其他浮选剂混合使用还可增强各种浮选剂的使用效果，提高选择性和浮选速度，提高精煤产率。起泡剂在浮选过程中，使用捕收剂，可提高煤粒表面的疏水性。此时，如果煤浆中有性质良好的气泡粘附煤粒上浮，就能有效实现分选。我们知道，在纯水中气泡是极不稳定的，它们相互接触后便立刻兼并，形成大泡，上升到水面就马上破灭。这种性质的气泡是无法实现泡沫浮选的。造成气泡破灭的原因有三个一是气泡互相接触碰撞时，气泡间水层受气泡本身的挤压而变薄，直至消失，从而使气泡互相兼并。二是气泡在上升到液面的瞬间，气泡上部的气液界面跟流体内部相通的水层在两个相界面的压力和液体本身的重力作用下，水受挤压向下流出（见图），水层变薄，直至消失，于是气体就逸出水面。三是在水层很薄时，水的蒸发速度起到明显作用，促使气泡破裂。一、起泡剂的作用起泡剂本身不产生气泡。在向充气煤浆中添加起泡剂后，它能将气流分散成大量直径合适，并具有一定稳定性的小气泡，气泡与疏水性煤粒粘附，实现矿化，升浮到液面，形成泡沫层。为什么起泡剂具有这样的作用呢因为起泡剂是杂极性分子，其极性基亲水，与水分子强烈地互相吸引，所以朝向水层，而非极性基处于空气中或气泡内。这样起泡剂就在气液界面上实现单分子层的定向吸附和排列。起泡剂的主要作用有以下几个方面。控制气泡大小依据起泡剂的化学组成，它们属表面活性物质。所谓表面活性物质是指能降低气液界面表面张力的物质。在煤浆中添加起泡剂后，降低了气液界面的表面张力。因此，在同样充气量的条件下，能产生更多的气液界面，即数量多、直径小的气泡，以满足泡沫浮选的需要。试验表明，煤浆中没有添加起泡剂时，气泡的平均直径约为，加入起泡剂后，气泡的直径可以减小到。维持气泡稳定起泡剂在气泡表面形成了水化层，其极性基吸引水分子，减慢了水从气泡上部向下流动的速度，当气泡上升到液面时，破裂时间得以延缓。在气泡表面定向排列的起泡剂分子也可以降低水的蒸发速度，延长气泡的寿命。这样，就维持了气泡的稳定性。减缓气泡兼并吸附在气泡上的起泡剂分子，其极性基朝向水，与水分子相互吸引形成水化层，当两个气泡相互接近时，水化层起到阻碍作用（见图）。并且，起泡剂的极性基同性电的相互排斥，也减缓了气泡的兼并。增加气泡的弹性在浮选机中气泡受到多种外力的作用，总是要变形的，这就要求气泡要有一定的弹性，能迅速恢复原状。众所周知，在同体积的几何体中，球体的表面积最小。在气液界面的表面张力作用下，起泡剂增大气泡弹性气泡通常呈球形当气泡上吸附单分子层的起泡剂之后，在外力作用下气泡表面积增大，在变形部位定向排列的起泡剂分子数量相应减少，表面张力增大，气泡表面积有自发缩小的趋势，于是又恢复了原状。也就是说在气液界面吸附起泡剂后，增强了反抗变形的能力。如果外力引起的气泡变形不很大时，气泡不致破裂，相当于增加了气泡的弹性（即气泡的机械强度）。延长气泡在煤浆中停留时间起泡剂能降低气泡升浮速度的原因有以下两点（）在起泡剂作用下，气泡呈球状不易变形，而球状物在水中的运动阻力大。（）由于起泡剂的作用，充入浮选机的空气分散成许多小直径的气泡。小气泡的升浮速度要比大气泡慢得多。由此延长了气泡在煤浆中的停留时间，使得煤粒与气泡接触碰撞的概率增大，促使矿化，加快分选速度。二、起泡剂组成对起泡性能的影响非极性基对起泡性能的影响浮选剂的表面活性是指降低表面张力（表面间作用力）的能力。对于不同系列的表面活性物质，烃基每增加一个碳原子，表面活性可以增大倍。表面活性越大，起泡能力越强。以煤炭浮选用起泡剂辛醇（）为例，辛醇分子的非极性烃链较长，非极性成分大，使整个分子趋向于疏水，故在水中溶解度小，因而能迅速富集到气液界面，形成稳定的泡沫，表现出良好的起泡能力。当起泡剂分子中非极性基烃链过短（个以下）时，起泡剂分子受到水分子的吸引力相对增大，它不易在气液界面上定向吸附，起泡性能差，大直径的气泡比例高，气泡数量少，上升速度快，不利于气泡和煤粒的粘附。但起泡剂分子中非极性基烃链过长，溶解度会显著降低，在水中的分散性变差，反而会使起泡能力下降，并且非极性基相互吸引形成的泡沫稳定性过大、发粘，不易消泡。实践经验和理论研究证明，醇类浮选剂活性最佳的是在非极性基中碳原子数个范围内，同时非极性基的长短要与极性基配合。另外，烃基属性对起泡能力也有影响，烃基为芳香烃的表面活性没有脂肪烃的大。极性基对起泡性能的影响极性基的结构和数量影响起泡剂的物理性质（如溶解度、解离度、粘度等）和物理化学性质（如煤炭表面性质等），因此，对起泡性能也有影响。（）极性基对起泡剂在水中溶解度的影响起泡剂溶解度的大小，对起泡剂性能及形成泡沫的特性有很大影响。一般溶解度低的起泡剂，必须强烈搅拌才能分散于矿浆中，除少量溶于水中之外，大部分集中在煤浆的表面，随泡沫层及水层排出，表现为起泡速度慢而持久，泡沫结构致密，泡径较小，泡沫较粘，对提高浮选精煤产率有利；溶解度大的起泡剂，溶于水中之后，大部分溶质留于溶液内部，在气液界面吸附量较少，这时必须消耗较多的起泡剂才能达到所需的起泡性能，表现为起泡速度快，泡沫结构疏松，泡径较大，泡沫较脆，气泡寿命较短，不能持久，必须多次不断地添加起泡剂才能维持起泡作用，但是能较好地避免高灰细泥夹带，对提高精煤质量有利。起泡剂溶解度的大小和起泡剂分子中的极性基和非极性基都有关系。就极性基而言，主要取决于其性质和数量，极性基与水分子作用力强的，其溶解度大。常见起泡剂的溶解度如表所示。（）极性基水化能力对起泡性能的影响起泡剂分子在水中发生水化作用，在气泡表面形成一层水膜，使气泡稳定不易破裂。因此，起泡剂中极性基水化能力越强，气泡稳定性也越强，如基水化能力强，很容易吸附到气液界面上，则泡沫发粘，选择性差，二次富集作用差。而基水化能力弱，形成的泡沫性脆，选择性好。三、影响起泡剂选择性的因素起泡剂分子量大小对选择性的影响就一般规律而言，分子量小的起泡剂选择性比分子量大的好，因为它受水分子吸引力强，溶解度大。分子量小的起泡剂能产生疏松的泡沫结构，泡沫发脆，泡径较大，易于消泡，有利于物料的脱水回收，有利于矿物杂质在浮选中不断地从泡沫中脱落，返回煤浆，促使精煤在泡沫中“二次富集”；分子量大的起泡剂则产生致密的泡沫结构，泡径较小，韧性大，泡沫粘而稳定，不易消泡，不利于脱水回收，在浮选时能承带负荷重的煤粒，对提高精煤产率有利，但也易将矿物杂质一起携带上来，故选择性差。起泡剂分子量大小对选择性的影响如表所示。由该表可以看出，醇分子量小，其用量比一般起泡剂大一些，但精煤灰分指标却比分子量大的醇低得多，选择性要好得多。表起泡剂分子量大小对选择性的影响起泡剂的极性基种类对选择性的影响一般地说，浮选时非离子型起泡剂（如醉类）的选择性比离子型起泡剂（如吡啶）的选择性好。这是因为非离子型起泡剂在水中不发生解离，化学性质不活泼，很少与无机矿物杂质起反应；而离子型起泡剂在水中易解离为离子，化学性质活泼，能与矿物杂质起物理化学反应，从而增强高灰分颗粒的浮游能力。起泡剂的捕收性能对选择性的影响作为浮选用的起泡剂，最好性质单一，不具有捕收性能。但由于起泡剂大多为杂极性，烃基的长短及结构不同均会使起泡剂在浮选时具有强弱不同的捕收性能，这一点已被大量浮选实践所证实。实践结果表明，为了保证精煤质量，可选用分子量较小（即烃基较短、碳原子数较少）、水化程度较高的起泡剂。对于自然疏水性较差的煤泥，为获取较高的精煤产率，可选用分子量较大（即烃基较长、碳原子数较多）、水化程度较低的起泡剂。起泡剂捕收作用的强弱，对于提高浮选精煤产率、降低其灰分等方面有着重要的影响。四、常用起泡剂的种类和性能起泡剂按其来源可分为三大类天然类、工业副产品类和人工合成品类。天然起泡剂该类起泡剂是由林木直接蒸馏和加工后的产品。由于林产品资源有限，所以天然起泡剂在选煤厂较少使用。（）松油松油是最早使用的天然起泡剂，主要成分为萜烯醇。萜烯醇含量随林木原料而异，约为。松油为淡黄色或棕色液体，密度为，起泡能力较强，一般无捕收性能。若杂质含量较多时，有一定的捕收性能。（）号油亦称松醇油，是我国选矿厂应用最为广泛的一种起泡剂。它是以松节油为原料，经水合反应制得，为淡黄色油状液体，密度为，主要成分为萜烯醇，含量高者可达，其余为萜烯类化合物。起泡性能好，无捕收能力，组成和性质较稳定。（）樟脑油樟树的枝、叶、根干馏得到原油，提取樟脑后再分馏便得到各种樟脑油。分为红、白、蓝三种白色油可作为起泡剂，选择性较松油好；红色油产生的泡沫发粘；蓝色油则兼有起泡性和捕收性。（）桉叶油桉叶经蒸馏得到，主要成分为桉叶醇，含量。起泡性比松油弱，但选择性好，用量较大些。工业副产品起泡剂我国选煤厂通常使用这类起泡剂。（）浮选剂以丁醇、辛醇为原料再经特殊加工所得，主要成分为乙基己醇、二甲基己醇、乙基丁酯、三丁基醚，密度为，红棕色油状液体，它兼有一定的捕收性能。由于浮选剂起泡性能强、用量小、选择性好，在我国选煤厂广泛地作为起泡剂使用。（）仲辛醇为蓖麻子生产葵二酸的副产品。仲辛醇分子式为（），其含量，密度为左右，淡黄色液体。由于仲辛醇用量较小、选择性好、能产生较小的气泡和较脆的泡沫层，也成为我国煤泥浮选应用较广泛的一种起泡剂。（）杂醇来源较广，也是选煤厂应用较多的起泡剂。如用发酵法制酒精时的副产品，其主要成分为丙醇、丁醇和戊醇的混合物。此类杂醇密度在左右，黄色透明液体，生成的泡沫较脆，选择性好。此外，化工厂用一氧化碳和氢合成甲醇工艺中也有此类杂醇副产品。（）酯油高压法羰基合成丁醇、辛醇时得到带支链结构的残液，以浓硫酸为催化剂，使其反应生成酯类化合物，主要是含支链的酯油。工业试验证明，酯油作为煤泥浮选的起泡剂，其效果与仲辛醇类似。充分利用工业上的各种副产品，并进行有效加工，作为起泡剂使用，这是研制、开发浮选剂的一个重要途径，具有较高的经济效益和社会效益。人工合成起泡剂该类起泡剂是人们根据所浮选的矿物特性专门生产的化工产品。（）醚醇类起泡剂该类起泡剂是由石化产品合成的新型起泡剂，有甲基醚醇、乙基醚醇、丁基醚醇等。我国生产的乙基醚醇是由还氧丙烷和乙醇在苛性钠催化下聚合而成的，也称醚醇油。该类起泡剂可以严格按照还氧丙烷数目和醇的碳链长度由人工合成，其起泡性能也可以预先设计。起泡能力随还氧丙烷数目及醇的烃链碳原子数增加而提高，与此同时捕收性能增加，选择性降低。该类起泡剂水溶性较高，泡沫结构致密，不发粘，选择性好，易消泡，用量少，能生成大量对浮选有利的小于的小气泡，但价格贵。（）醚类起泡剂该类起泡剂是一种新型起泡剂，国内的号油属此类，成分为三乙氧基丁烷。该类起泡剂又称丁醚油，主要原料是合成聚乙烯醇过程中的副产品，来源广泛。工业用的号油中含少量树脂杂质，呈橙黄色，带水果香味。号油价格低，起泡能力较号油强，用量仅为号油的一半，生成的泡沫脆。该类起泡剂在尾矿水中很快分解、氧化，失去有害作用。人工合成起泡剂有很多优点，也是研制、开发利用浮选剂的一个重要途径。在煤泥浮选过程中，影响其可浮性的因素极为复杂，既包含有煤泥本身的浮游特性，同时又有浮选过程中多种工艺条件的影响。为了得到比较好的技术指标，浮选中除了使用捕收剂和起泡剂外，必要时还可以配合使用合适的调整剂，它是控制矿物与捕收剂之间作用的一种辅助浮选剂。选煤中可能使用的调整剂主要有介质值调整剂和抑制剂。一、介质值调整剂介质值调整剂的作用值对煤与矿物杂质的可浮性影响很大。各种浮选剂只有在一定的值范围内，才能达到效能最高，用量最小。此外，值调整剂对于消除水中离子的有害影响、调整细泥的分散和絮凝有重要的作用。（）调整煤浆酸碱度煤粒表面与非极性油类捕收剂之间的作用属物理吸附，煤粒表面电性决定了非极性油类能否与其吸附，而煤浆的值（即酸碱度）直接影响煤粒表面电性，也就是说，值决定了油类捕收剂能否有效吸附在煤粒上。各种矿物浮选都有最佳的值范围，煤泥只有在中性或弱碱性煤浆中，才能有最佳的可浮性，所以当煤浆呈酸性时（在我国属极少数现象），就应该考虑添加介质值调整剂来调整煤浆的酸碱度。（）消除有害成分影响煤泥浮选时黄铁矿硫的脱除，理论上既可采用浮煤抑硫正浮选法，也可采用浮硫抑煤反浮选法，抑制剂是其中的关键。由于黄铁矿的可浮性较好，捕收煤用的捕收剂也都能捕收黄铁矿，采用常规的浮煤抑硫正浮选法脱硫时不仅抑制剂用量多、费用高，而且效果也不太显著。为了脱除更多的黄铁矿，美国曾采用两段反浮选法脱硫（见图）第一段为常规浮选，浮出精煤，但含硫量较高；第二段为精煤反浮选，抑制精煤，浮黄铁矿。反浮选时使用的捕收剂为黄药（黄原酸盐），其中为烃基（戊基），为碱金属离子（钾）。在值小于时，黄药易于捕收黄铁矿。调整剂为硫酸，将煤浆的值调整到小于。在有机硫含量低时，两段反浮选法脱硫比较有效，用于处理美国东部易选煤时取得了较好的效果，一般能脱除煤中的黄铁矿硫。这种反浮选脱硫方法能否在工业上广泛应用的主要关键之一是对酸性水的处理。（）调整细泥的分散与凝聚煤泥浮选中有不少粘土类细泥，它们在煤粒表面形成覆盖，使浮选精煤产率降低，灰分增高。通过改变煤浆值来控制细泥在煤粒表面的覆盖，实际中应用的值调整剂多数是细泥的分散剂或凝聚剂。介质值调整剂的种类和性质（）石灰即氢氧化钙（），由氧化钙吸水而成，为白色粉状物质，溶于水中的氢氧化钙完全电离，溶液呈强碱性（）。（）碳酸钠一种弱酸强碱盐，无色固体，易溶于水，在水溶液中先电离为钠离子和碳酸根离子（），碳酸根离子再水解使溶液显碱性（，）。碳酸钠水溶液显弱碱性，值在之间。（）硫酸分子式为，无色液体，是一种强酸，在水溶液中电离出大量的氢离子。浮选时可用硫酸作酸性调整剂，一般配成的浓度，直接加入浮选机或矿浆预处理装置中，调节煤浆的值。二、抑制剂影响浮游选煤指标最主要的矿物有两类泥质矿物和硫化矿物。前者包括高岭土、水云母、绿泥石、蒙托石、泥质页岩等，后者主要为黄铁矿、白铁矿等。这些矿物质以细粒或微细粒嵌布，如果单体解离不彻底则难以分离，粒度过细时，解离得好，但又会降低选择性。泥质矿物易泥化，含量较高时使浮选过程受到干扰，严重影响分选作业，此外，硫化矿物的可浮性和煤相近，加上其组成和结构的碳质污染，使其可浮性更接近煤，影响精煤质量。因此，必要时需采用良好的浮选剂或流程来抑制煤中的矿物质。抑制剂的作用为了提高煤中矿物质表面的亲水性，削弱其对捕收剂的吸附能力，增大与煤的可浮性差异，可在矿物表面形成亲水性薄膜，抑制其可浮性，阻止捕收剂与被抑制矿物的相互作用。其亲水膜越牢固，抑制作用也越强。抑制剂在矿物表面形成的亲水性薄膜有以下几种形式（）在矿物表面形成难溶性亲水化合物薄膜；（）在矿物表面形成胶体吸附膜；（）在矿物表面形成离子吸附膜。抑制剂的种类和性质（）石灰石灰是黄铁矿的抑制剂，在值大于时，能有效抑制黄铁矿。它在煤浆中生成大量的离子，与氧化的黄铁矿表面作用生成亲水性的氢氧化铁薄膜（）和（）。（）羟基烷基黄原酸盐与黄铁矿、白铁矿以及煤中的硫化物能形成难离解的比较稳定的亲水性化合物，是典型的黄铁矿抑制剂。（）氮硫化合物氮硫化合物是黄铁矿系列抑制剂，在黄铁矿表面形成氮硫化合物的亲水吸附膜，抑制黄铁矿而不抑制煤，可在值的较宽范围内使用。（）淀粉和糊精淀粉是一种高分子糖类化合物（），经水解后可制得易溶性的糊精，是方解石、白云石的抑制剂。应用时有一定的用量范围当用量低于时，能显著提高浮选效果，此时矿物受到抑制，有助于煤粒浮选；当用量高于时，煤和矿物表面都被亲水的胶体薄膜所覆盖，缺乏选择性。（）单宁（烤胶）主要成分为水溶性没食子酸和鞣花酸，具有很强的亲水性，是白云石、方解石和石英的抑制剂。应用时有一定的用量范围，在低浓度时，抑制作用具有选择性，如用量在以上，浮选过程受到强烈抑制。单宁的作用与煤浆的值有关，值为碱性时是粘土细泥的分散剂，值为酸性时变成粘土细泥的凝聚剂。（）六偏磷酸钠（）为无色透明物质，在空气中易潮解，于的温水中易溶解，是方解石、石英、硅酸盐的抑制剂。六偏磷酸钠也是粘土细泥胶溶剂，依靠磷酸根离子在煤浆中调整细泥表面吸附可交换的阳离子，减少细泥的有害影响，效果十分明显。（）羰甲基纤维素和亚硫酸纸浆碱液二者均属于高分子聚合物，它们是石英、方解石、碳质页岩的抑制剂，也是粘性细泥的分散剂。浮选时在矿物表面形成亲水的胶体吸附膜，用量低时抑制作用的选择性最好。用光度计研究微细矸石泥粒的沉降动力学时发现，羧甲基纤维素和亚硫酸纸浆碱液对细泥具有胶溶作用，有助于分散细泥和提高浮选过程的选择性。（）硫化钠（）是浮游选煤的有效调整剂。加入煤浆中不仅能提高煤粒的疏水性，而且能抑制矿物的有害作用。它是一种强碱弱酸盐，水解后的水溶液呈强碱性。浮选时在硫化钠的硫氢离子作用下，煤粒表面亲水的活性中心含氧基数量减少，使表面疏水性提高，增强了非极性浮选剂对煤粒的捕收作用。硫化钠对矸石有抑制作用，低浓度时吸附在矸石矿物表面，促使负电荷增高，增加亲水性，使浮选的选择性得到显著改善。调整剂的种类和作用众多，并且同一种调整剂在不同的条件下，可以有不同的作用，有时可同时起两种或更多的作用。在实际浮选中，通常按其所起的主要作用来划分调整剂的种类。浮选剂的选用煤泥浮选剂的选用对浮选结果起着决定性的作用。一、浮选剂的选用原则由于煤炭成矿地质年代和所含组分的不同，在浮选分离时的情况也各不相同。具体到浮选剂的选用，应通过试验对比验证的方式，选取对煤泥作用显著的浮选剂。原则上从以下几方面考虑（）根据所浮煤泥的性质来选用浮选剂，并且所选用的浮选剂性能稳定，能获得最佳的工艺指标和技术经济效果，使浮选费用降低到最低限度。（）浮选剂来源丰富，无毒，无味，对环境不产生污染。（）泡沫易于消泡，以利于输送和过滤脱水。二、浮选剂的选用主要取决于煤泥的性质及其所含矿物杂质的种类和数量。浮选易选煤时，对浮选剂浮游能力的要求可以低些，但浮选表面疏水性差的煤时，就必须使用浮游能力强的浮选剂。对于高灰分细泥含量多的煤泥，应选择具有良好选择性的浮选剂，必要时还需添加抑制剂或分散剂，以有效地减少黄铁矿在精煤中的含量。捕收剂的选用煤泥浮选的捕收剂，主要是非极性烃类油，油的品种不同，碳氢化合物的分子量不同，浮选效果也不同。低分子量的油，容易在煤粒表面展开，但油膜不稳定，并可渗透到煤的孔隙中去，使得浮选剂耗量增加。工业上使用最广泛的捕收剂是煤油和轻柴油，但是由于石油原料的加工方法不同，因此同是煤油或轻柴油，它们的化学组成也不同，因而具有不同的捕收能力和选择性。例如直馏煤油和裂化煤油、加氢煤油，直馏轻柴油和裂化轻柴油等的浮选效果都不相同。一些油具有较低的捕收能力、较高的选择性，而另一些油却与之相反。凝固点不同的油，浮选效果也有非极性烃类油组分中的芳烃化合物捕收作用强，但产生的泡沫粘度也较高，选择性比烷烃低。烯烃具有双键，因而比饱和烃具有较高的捕收性能，但选择性稍差，且泡沫带水量增多。异构烷烃与相同碳数的正构烷烃相比，由于侧链多，沸点和凝固点较低，可以提高浮选效果。异构体的支链还占有较大空间，能提高煤粒表面的疏水效果，并节省浮选剂用量。一些研究者认为煤是极为复杂的化合物，任何单一成分的非极性烃类油都不会是最佳的捕收剂。为了改善浮选剂性能，对煤有最佳的捕收性能，芳烃和烷烃组分合理配合的混合物应是最好的捕收剂。煤用捕收剂最佳化学组成芳烃，正构环烷烃，其他不饱和烃。起泡剂的选用起泡剂的种类繁多，化学组成差别甚