地沟油在煤炭浮选中的应用研究毕业论文.doc

内蒙古科技大学本科生毕业设计（论文）手册题 目：地沟油在煤炭浮选中的应用研究摘要目前煤碳分选方法主要是泡沫浮选。影响泡沫浮选的工艺因素很多，如煤质、煤浆浓度、煤炭粒度和浮选药剂等，而其中药剂对浮选影响显著。目前国内外在提高煤炭浮选工艺指标的研究中使用新药剂尤其是使用既经济又高效的非传统药剂是一个非常可行的而且效果显著的方法。目前国内外的洗煤厂大都采用柴油等药剂做捕收剂。可是在经济全球化的大环境的影响下，石油价格不断攀升，从而导致选煤成本增加。而且在地球上可供我们人类所开采的石油资源越来越少。所以，我们必须去探索一种新型的可以替代柴油等药剂的捕收剂。众所周知，现阶段我国对用地沟油制生物柴油非常重视。这不仅可以降低成本、保护环境而且还在一定程度上缓解了能源危机，针对这一情况，论文主要从选煤药剂入手来降低选煤成本、合理利用地沟油，用地沟油代替全部或部分柴油作捕收剂。首先在完全相同的条件下，用相同剂量的柴油和地沟油分别做捕收剂来进行实验，为之后的试验研究设立参照。然后将柴油与地沟油按不同比例配制捕收剂进行实验，接下来用表面活性剂对捕收剂作用进行实验，再对药剂进行磺化来进行实验研究。试验得到的结果是：捕收剂柴油和地沟油均为1.8kg/t，起泡剂仲辛醇 170g/t；浮选操作参数：煤浆浓度80g/L，充气量0.14m3/h，叶轮转速为2100r/min，捕收剂作用时间1 min，起泡剂作用时间1 min，刮泡3 min。试验表明用地沟油作捕收剂分选效率较柴油略低，但选择性比柴油好，而且成本大幅降低。综合起来分析，用地沟油代替柴油做捕收剂是可行的，不但具有经济效益还具有环保效益，对建设资源节约型、环境友好型、社会也有十分重要的意义 。但用表面活性剂处理和对药剂进行磺化效果都不好，所以这两种方法是不可行的。 关键词：煤碳，地沟油，柴油，捕收剂，浮选。Application Study of Waste oil in the coal flotationAbstractAt present，Fine Coal Separation mainly uses flotationThere are many factors to influences floatation effect，such as coal quality，pulp density，coal size，flotation reagent and so onamong them，the kind and amount of reagent influence the flotation most remarkablySo using new reagent，especially using economical and efficient non-traditional reagent in coal flotation is an feasible efficacious method all over the world Most coal preparation plants at home and abroad such as the use of diesel with chemical collector. However, the overall environment of economic globalization under the influence of rising oil prices, resulting in Coal costs. And the earth for our human resources are less and less oil exploitation. Therefore, we have to explore a new alternative to diesel and other agents of the collector. As we all know, at this stage the system of waste oil for biodiesel with very seriously. This can not only reduce costs, protect the environment but also to some extent alleviate the energy crisis, the response to this situation, the paper mainly from the Preparation of pharmaceutical start to reduce the coal preparation costs, rational use of waste oil, waste oil instead of using all or part of the diesel as a collector. First, in exactly the same conditions, with the same dose of diesel and waste oil collector, respectively, to do the experiment, after the pilot study for the establishment of reference. Then diesel and cooking oil at different proportions collector experiment preparation, followed by surfactant on the role of collector experiment, again the sulphonation agent to conduct experimental research. Test results obtained are: collector diesel and cooking oil are 1.8kg / t, foaming agent octanol 170g / t; flotation operating parameters: concentration of coal slurry 80g / L, aeration rate 0.14m3 / h, the impeller speed is 2100r/min, the role of collector time 1 min, frother reaction time 1 min, shaving foam 3 min. Tests show that the use of waste oil as a collector separation efficiency is slightly lower than that of diesel, but better than diesel selectivity, and cost significantly reduced. Together analysis done with the waste oil instead of diesel fuel collector is feasible, not only cost effective but also has environmental benefits of building a resource-saving and environment-friendly, the community also has a very important significance. However, surfactant treatment and the sulfonated pharmaceutical bad effects, so the two methods is not feasible. Key Words：coal，waste oil，diesel oil，collectors，flotation目录摘要1Abstract 2 引言11 文献综述31.1 国内外煤炭降灰现状3 1.1.1 国内降灰现状3 1.1.2国外降灰现状 41.2 影响浮选工艺过程的因素6 1.2.1原煤性质对浮选的影响7 1.2.2 煤泥粒度对浮选的影响8 1.2.3 煤浆浓度对浮选的影响10 1.2.4 浮选机及辅助设备对浮选的影响11 1.2.5 浮选药剂对煤泥浮选的影响111.3吸附现象与可浮性15 1.4 本章小结172试验仪器与药剂及研究方法182.1试验仪器及药品182.2研究内容与方法192.2.1 论文研究的主要内容19 2.2.2选煤工艺试验方案- 20 -2.2.2煤泥浮选工艺试验方法20 2.2.3浮选效果评价指标222.3本章小结22 3原煤性质分析23 3.1实验用煤泥来源233.2煤质资料综合 23 3.3煤样粒度数质量分析243.4煤样分步释放试验分析25 4煤泥浮选试验294.1捕收剂种类试验294.2煤浆浓度试验324.3 最佳浮选工艺条件下精煤粒度分析35 4.4 本章小结36 结 论37参 考 文 献38 致谢40引言 我国是煤炭生产和利用大国之一，根据中国工程院研究预测，到2050年，中国一次能源要求达到34.4亿吨，煤炭在一次能源中的消费比例仍居主导地位。从资源上，中国煤炭资源相对丰富，大大高于石油和天然气储量总和，作为发电和供电燃料使用，燃用天然气、油的成本一般为煤炭的2.4倍，因此煤炭是我国最可靠最廉价的能源。2011年4月召开的第七次全国煤炭科技大会上，动员全行业坚持科教兴煤战略，提高自主创新能力，发展先进生产力，推进煤炭结构调整，转变经济发展方式，提高煤炭工业发展的科学化水平。浮选药剂在煤泥浮选成本中占很大比例。浮选药剂的消耗中捕收剂一般远高于起泡剂, 一般是起泡剂的510倍, 所以, 选煤浮选药剂中消耗品主要是捕收剂。捕收剂在选煤成本中占有很大比重, 因此, 研究开发新型捕收剂对降低选煤成本至关重要。选煤是运用物理、化学、物理化学或微生物等方法把煤脱灰、脱硫并加工成质量均匀、用途不同的各品种煤的煤炭加工技术；是使电站和工业燃煤大大减少烟尘和SO2排放量的最经济、有效的途径；是煤炭继续加工的必要前提；是国际上开展洁净煤技术研究的公认重点。它直接关系到煤炭的合理利用及深加工、保护环境、节能、节运、以及产煤和用煤企业的经济效益和环境效益，也是我国21世纪可持续发展战略中洁净煤技术的基础和重点2。随着原煤开发技术的进步，机械化程度的提高，开采原煤的质量降低，细粒级煤含量有所增加，据有关部门预测，近期我国原煤产量达到1.4GT，按细粒含量20%计算，细粒煤总量达到280MT，这部分煤炭质量大大低于块煤，尤其是政府部门已经认识到煤炭为国民经济发展做出贡献的同时，也带来了严重的区域性污染，并己成为制约经济发展的重要因素，所以细粒煤的分选在煤炭工业中越来越重要，是洁净煤技术发展的重点之一，是综合利用煤炭资源和环境保护的有效途径。煤泥浮选作为一种重要的选煤技术，需要大力发展，并在理论和实践上进一步完善，这是我国国情的需要3。目前实现细粒煤高效分选，一是开发或改进细粒煤分选设备，如浮选柱、双流态微泡浮选机等，二是改进细粒煤分选工艺方法。细粒煤分选工艺方法主要有：泡沫浮选、选择性絮凝和油团聚浮选4。由于经济和技术上的限制，目前细粒煤分选方法主要是泡沫浮选。影响浮选工艺的因素很多，如煤质、矿浆浓度、煤炭粒度、浮选药剂等，而其中药剂对于浮选过程的影响显著并且可研究性最大，所以目前国内外研究新型的既经济又环保的药剂是一个非常普遍的、可行的和显著降低成本、提高经济效益的方法5，6。通过优化选煤的药剂来改善浮选工艺指标，不用增加设备投资，不用改变工艺流程，具有容易操作、见效快等优点，是一种简单、经济、易操作的降灰手段，无论从经济效益上还是从现场操作上都有重要的现实意义。1 文献综述1.1 国内外煤炭降灰现状1.1.1 国内降灰现状目前我国煤炭中灰分的脱除方法通常可分为两大类：物理方法和化学方法11。根据煤岩性质和煤的可浮性，物理法主要有：1）浮选法浮选是利用矿物的表面性质在液气固三相界面进行选择性分离的一种方法，是细粒和极细粒物料分选中应用最广泛的一种分选方法。现代的泡沫浮选过程一般包括：磨矿调浆浮选分离产品处理等四个过程。首先把固体矿物颗粒和水构成一定浓度的矿浆溶液，然后加入浮选药剂来调和矿浆，增加矿物表面的疏水性，再加入起泡剂促进微小起泡的生成与分散，疏水矿物就会被气泡携带上浮至矿浆液面形成精矿泡沫层。传统的浮选法主要是采用浮选机和浮选柱12，13。煤用浮选机可以处理粒度小于0.5mm的煤泥。但为了提高浮选的分选效率，现代浮选流程通过以下几种方式来达到这一目标：（1）分级浮选，根据煤泥特点将0.5mm煤泥再细分为若干级别，分别用分选法加以处理。（2）用螺旋分级机处理0.25mm0.5mm粒级，而0.25mm细粒级用浮选处理。（3）分段加药，在浮选流程中分多个点分批加药。2）重选法重选是利用煤和较重的杂质之间的比重差别进行分选的。由于矿粒间密度的差异，因而在运动介质中所受的重力、流体动力和其他机械力的不同，从而导致它们的运动状态也不同，矿物的粒度和形状会影响分选的准确性。为了有利于杂质的解离，可以将煤粉碎，然后使用跳汰机、重介质分选槽和旋流器、摇床、水力旋流器或风力摇床等装置把煤和杂质分开12。3）其他的物理脱灰方法为了处理细粒煤，发展了很多其他的脱灰方法。其中有油团聚分选，CO2作溶剂对极细粒煤的分选和选择性絮凝等。油团聚选煤是根据煤与其中的杂质的表面性质的差异，油水混合在一起，油能优先覆盖在煤粒表面形成稳定絮团，可以和矿物与水分离。该项技术的主要优点是：设备投资少，分选效果好，精煤产品容易进行脱水处理，煤的物理化学性质不易改变且不易冻结等，因此综合考虑既能有效利用高硫煤又能符合环保方面的要求，选择性油团聚技术仍不失为一种很有潜力的细粒、极细粒级粉煤分选方法13。由于油团聚产品的水分较低，富含油，所以发热量会增加。但因为油团聚工艺所用油成本高，所以没有在商业上大规模的应用。对于物理方法，从技术上来说，各有优缺点。但从实际生产中来看，除浮选法外，其它方法或因技术，或经济限制都未能得到大规模的应用。因此目前浮选依然是煤脱硫降灰的主导方法14。重选法处理的粒度较粗，浮选法可以脱除较细粒煤中的灰分。因此，对于细粒煤的脱灰，浮选法是一个较理想的方法。但对于浮选来说，浮选工艺因素的选择非常重要，煤样的粒度组成、煤浆浓度、药剂制度等对浮选效果都有重要的影响。通常采用的脱除煤中灰分的化学方法共有四种：1）碱溶解；2）酸溶解；3）在空气和NO2进行碱溶解；4）用HF气体进行处理。通常化学脱灰法不仅可以脱除已解离的矿物，也可以脱除未解离的矿物，因而脱灰效率很高，常常在90%以上15，16。但成本和环境污染是制约这些方法工业化的首要因素。化学方法脱除煤中矿物质不存在任何技术限制，对任何煤种均适用，且使最终产品达到所期望的任何质量要求，但是由于化学药剂的使用，使得化学脱灰法的成本比其他物理方法昂贵，因此对于一般用途的煤来说，没有必要用化学方法脱灰。1.1.2国外降灰现状随着洁净煤技术的兴起，国外原煤入洗比及精煤质量在不断提高。整体格局上，选煤厂除继续向系统简单，设备大型，高度自动化方向发展外，目前乃至将来重点都放在开发以脱硫降灰为宗旨的细粒和极细粒煤高性能分选设备上。目前己开发和正在开发的这类设备有：强化重力选设备，微泡浮选设备，微细介质旋流器，异形波跳汰机及充填跳汰机都是很有前途的细粒级煤分选脱硫降灰设备；在选煤新工艺方面，主要是是研究选择性油团聚浮选。1）离心力场内产生分离根据斯托克定律在离心力场内，颗粒在液体中的沉降速度比在重力场内增加了“G”的倍数，因此，加快了颗粒分离速度和分离效果，有效分选粒度达到0.043mm以下。美国南部伊利诺斯大学的RQ霍纳克和伊利诺斯洁净煤研究学院的R霍等专家认为这类强化重力选是替代浮选的一种选择方案。其原因是，浮选是基于颗粒表面疏水性程度不同实现分选，因此不能有效处理中煤。再者，煤中的硫铁矿表面氧化后也呈疏水性，这样会有大量的硫铁矿不易被选出，而进入精煤内。而强化重力选是在离心力场内基于颗粒密度实现分选的，可以完全解决这两个问题14。2）微泡和离心浮选技术。微泡浮选是近年来兴起的微细粒级煤分选技术，由于结构简单、节省动力、能分选极细粒级颗粒而受到青睐，目前正处于走俏阶段，在工业上已成功使用的微泡类浮选柱有美国弗吉尼亚大学开发的Microcel浮选柱和澳大利亚纽卡斯特大学化学工程系詹姆森教授发明的詹姆森浮选柱。Mciorecl微泡浮选柱主要特点是底部设有部分矿浆循环泵，使矿浆循环，吸入药剂，并靠文氏管原理吸入空气。气泡经过微泡发生器后被静态剪切片剪切，破碎成微泡，微泡直径为0.05mm0.4mm。这种浮选柱已在美国、澳大利亚、南朝鲜等国得到使用并取得理想效果。美国则采用Micorecl和MGS相组合的联合流程取得了最佳降灰、脱硫效果16。Micorcel的主要竞争对手是詹姆森浮选柱。它的主要特点是高度低(1m)，全高尺寸为普通浮选柱的四分之一，靠射流产生负压自行吸气，并靠射流冲击将气泡破碎产生微泡。再一特点是先矿化后分离，矿化过程在下导管内进行。工作时由于气泡在下导管内发生高密度聚集，使矿浆的气溶率达到40%60%，颗粒在导管内不需移多远就会被捕获。这种设备在澳大利亚无论用于选矿还是选煤都取得良好效果。由于高度很低，矿化过程在下导管内，与槽形状无关，因此工业上使用的均为槽式，适于分选极细粒煤。柱类的浮选设备有许多优点，存在问题是处理量偏低。美国犹他大学开发的充气水力旋流器则有效解决了这一问题，其处理量是普通浮选机的100倍以上15。其主要特点是在旋流器内设一多微孔的聚合陶瓷柱体内套在外筒壁和内套之间的空间内充入空气，空气通过内套的多微孔进入旋流器内。由于空气进入方向与旋转矿浆流成直角，进入的空气受到旋流的剪切作用，产生直径为1050m的微泡。微泡捕捉到疏水颗粒，即矿化后，根据旋流机理进入中心部位，经溢流管排出为精煤。亲水的颗粒在离心力作用下移向筒壁并下移，经底流口排出。这种设备与普通浮选柱比较，增加了离心力作用。因此微细疏水颗粒在离心力场内增加了惯力，进而增加了和气泡的接触机会，也由于产生的是微泡，则进一步增加了疏水微粒和气泡的接触概率，因此强化了浮选过程。美国能源部对这种浮选设备进行了试验，采用的是工业规模样机，用灰分为20%的原料煤，分选后精煤灰分为8%11%，产率为50%80%。但到目前为止该设备尚未进入工业化使用20。3）微细介质旋流器这是美国能源部匹兹堡育创系技术中心开发的项目，用于美国CCI公司，生产Self-Scrubbing煤，这项技术已被列入洁净煤技术示范项目之一22。对于普通重介旋流器，介质磨碎至少0.045mm，只能分选到0.6mm0.15mm，颗粒小于0.15mm时其分选效率很低，而微细介质旋流器的介质要磨碎到0.010mm以下，对入料可选到0.038mm，显然是脱出无机硫的理想设备。这种工艺关键在于微细介质的制备和回收，采用干磨和分级方法可制备不同级别的微细粒磁铁矿介质，其成本约100150美元/吨。介质回收最佳方案是湿式筒式磁选机和高梯度磁选机配合使用，介质回收率可达到99.5%，磁铁矿纯度90%。4）杨氏充填跳汰机。这种跳汰机是由美国的DC杨发明的，于1996年申请了专利，它最吸引人的地方是能够有效分选0.025mm微细颗粒，并具有很好的脱硫降灰性能。其主要特点是在跳汰室内放入充填物形成若干个隔槽，形成一个既有稳态又有脉动的上升水流。利用入料中的细颗粒产生密度梯度。这种专门设计的充填隔槽对复合的密度梯度起着稳定作用。低密度颗粒移向上方进入溢流，高密度颗粒移向底部进入底流。入料则由槽上部或中间给入。目前这种跳汰机仍处试验阶段。初步试验表明，选煤时，精煤中的灰分和黄铁矿都达到最小程度。选矿时，粒度可选到1m，可以大量降低精矿中的硅、硫和磷成分23。5）选择性油团聚浮选。选择性油团聚浮选是美国能源部匹兹堡能源技术中心评价的三种脱除无机硫的最佳方法之一。美国、波兰、加拿大、澳大利亚等国都进行了不同程度的开发和应用。其脱硫率为85%以上，可燃物回收率在85%以上。选择性油团聚是基于煤和烃类液体、煤矸石和水分别有优先润湿性的原理。煤、水、油被搅拌混合时，表面疏水的煤粒被油层包裹并团聚成团。亲水性矸石颗粒则疏油留在水中。聚团的粒度取决于架桥油浓度和聚团的停留时间。而后再根据粒度大小或采用浮选或用筛子将其分离出来。这种工艺分单段选和两段选，单段选需将入料磨碎至小于0.6mm再进行油团选。二段选是为了对一段选的产品进一步脱硫、降灰，把一段的产品进一步磨碎到0.15m，充分解离出硫铁矿后再进行二次油团选。美国把这项工艺称为梯斯卡特工艺，它是利用戊烷或丁烷等作选择性絮凝剂分选0.02m煤。在入料灰分为6.95%，硫分为0.87%时可获得灰分为0.57%，硫分为0.68%的超低灰精煤22，23。1.2 影响浮选工艺过程的因素影响煤泥浮选工艺过程的因素很多，可归纳为以下几个主要方面：煤泥性质及矿物组成；煤泥粒度；矿浆浓度及温度；浮选机及辅助设备；浮选药剂；浮选工艺流程等。1.2.1原煤性质对浮选的影响1）煤化程度煤化程度对煤的可选性也有一定的影响。随着煤化程度的增高，由于碳氢分子排列越来越规整，并越来越致密，煤的密度和光泽也随之增加，因此煤化程度直接影响煤粒表面的天然疏水性和其它特性。在一定限度内，随煤化程度的加深，煤的天然疏水性也随之增加，其中中等煤化程度的肥煤、焦煤和部分瘦煤的天然疏水性比低煤化程度的煤都好，易于浮选； 而贫煤、无烟煤则亲水性增加，不易浮选5。不同煤化程度煤炭表面疏水性的变化很难定量解释，目前比较权威和公认的是以煤的工业分析和元素分析的数据为基础的经验式，称为表面成分理论，其要点是：认为煤这种不均匀物质由可浮的和不可浮的两种化学成分构成，因此煤的自然可浮性由这两部分的比例所决定24。2）煤炭密度组成通常煤泥中密度越低的部分灰分越低，可浮性越好，所以我国传统上根据煤的小浮沉试验来判断煤泥的可浮性及浮选效果11。一般来说， 原煤中所含的中间密度物(尤其是邻近密度物) 越少， 轻质煤(浮煤)含量越多， 按密度分选也越容易。密度增高可浮性变差原因不仅仅是矿物比重偏大造成的 ，更重要是由于表面疏水性降低所致。由于煤粉(泥)浮沉试验是基于不同灰分的煤具有不同密度的原理，而将煤粉(泥)经过离心力强化分层分为不同灰分的若干等级，这种原理完全不同于以煤炭和其他矿物杂质表面物理化学性质不同而实现分选的浮选法，尽管煤粉(泥)的浮沉组成与煤的可浮性和浮选工艺效果都有着十分密的关系，但从根本上说浮沉试验结果是无法正确表征煤粉(泥)浮选的理论指标的。所以本试验不用小浮沉试验来判断煤泥的可浮性及浮选效果，而换用煤粉的分布释放试验。3）煤岩类型 煤岩类型与煤的可浮性有一定的关系， 镜质组含量高的煤岩类型可浮性好， 反之则差。这是因为镜质组的碳氢网格排列比较规则， 它们表面的孔隙数目及所含的矿物质比其它组分少所致25。含粘土较高的煤岩类型在水中容易泥化， 在气泡上或煤粒上分散成极细的粘土颗粒， 减少气泡与煤粒接触机会，使浮选精煤的产率降低， 质量变坏。4）矿物组成煤中影响其可浮性的矿物质主要有两类：泥质矿物和硫化矿物。前者包括高岭土、水云母、绿泥石、蒙脱石、泥质页岩等；后者主要为黄铁矿、白铁矿等24。煤中矿物质对浮选的影响主要是泥化特性和粒度嵌布特性。泥质矿物容易泥化，含量较高时使浮选过程受到干扰，严重影响分选作业，有时甚至要采用脱泥作业预先脱泥。矿物质以细粒或微细粒嵌布时，如果解离不彻底难以分离，解离过渡时又会降低选择性。矿物质在煤中的嵌布状态主要有以下几种类型5。（1） 呈条带状、薄层状、细脉状、较大的透镜体状。具有这种结构的煤， 其矿物一般在开采过程中不会自然解离， 但采用机械破碎的方法是很容易解离的。（2）呈细分散状和浸染状。具有这种结构的煤， 其矿物颗粒细小且在煤中分布均匀， 不但在开采过程中不能自然解离， 就是深度破碎也很难解离。（3）充填在煤的裂隙中和植物的细胞腔中。具有这种结构的煤， 因其矿物颗粒细小并且与煤结合比较密切， 所以很难在开采过程中自然解离， 深度破碎结果只能使选煤成本的成倍增加， 而解离效果并不理想。1.2.2 煤泥粒度对浮选的影响 浮选粒度的确定：一是根据矿物和脉石嵌布特性所需要的单体解离度；二是根据矿物的密度确定的气泡负载能力。1）不同煤泥粒度的可浮性煤泥的粒度不同， 它与泡沫的接触面积以及在矿浆中的受力状态都不相同， 因此煤泥的可浮性随粒度的变化而变化2630。生产实践和试验研究都表明， 最佳可浮性的粒度范围在0.250.074mm 之间， 其规律见表1.1。表1.1 不同粒度煤泥的可选性的对比粒度级/mm粒度划分浮选选择性可浮性+0.25粗煤粒较好中等0.250.074适宜粒好好0.0740.01细煤粒较差一般0.01超细粒差差2）不同粒度煤泥浮选效果大量的生产资料及试验室观察表明， 不同粒度的煤泥， 在相同的条件下具有不同的分选效果。图1.1 是我国部分选煤厂不同粒度煤泥的浮选效果。图中K1 是精煤选分系数， K1=入料灰分/精煤灰分， K2 是尾煤选分系数， K2= 尾煤灰分/入料灰分， 1 是精煤的分配率。从图1.1 中可以看出， 无论哪个选煤厂， 其K1、K2、1 的三项指标的最佳粒度范围均在0.250.074mm 之间。丁立亲23对前苏联卡拉干达煤进行分级浮选各种窄级别煤的结果表明， 当煤泥粒度大于0.5mm 时， 可燃体回收率急剧下降， 煤泥的粒度在小于0.074mm 时，可燃体回收率也下降。无论在哪种矿浆浓度下，0.250.074mm粒级都有最高可燃体回收率。1K2K1株洲选煤厂煤泥1K2K1邯郸选煤厂煤泥1K2K1唐山选煤厂煤泥1K2K1望峰岗选煤厂煤泥图1.1不同粒度煤泥分选效果3）不同粒度煤泥的浮选速度不同粒度的煤泥具有不同的浮选速度， 粒度过大或过小均导致浮选速度明显变小。图1.2是通过试验得出的浮选速度与粒度的关系曲线。从曲线可知浮选速度最快的粒级为0.246mm0.1mm， 小于0.1mm特别是小于0.074mm的煤泥可浮性变差。在工业连续浮选生产的情况下， 各粒度级的浮选速度与试验室浮选结果相符。浮选速度最快的是0.246mm0.074mm的煤泥， 其次是大于0.074mm、0.125mm0.01mm、0.246mm0.125mm、小于0.246mm的煤泥。微细粒的浮选速度明显下降24。图1.2浮选速度与粒度关系曲线4）细泥对浮选的影响煤泥浮选中细泥对浮选的影响主要反映在：（1）细泥本身吸附大量药剂， 使粗煤泥表面吸附药剂不足；（2）高灰细泥吸附在疏水的粗煤泥表面， 使其变得亲水， 降低了粗煤泥的可浮性； （3）细泥吸附在泡沫表面， 占据了泡沫有效表面积；（4）浮选精煤排出的水夹带高灰细泥， 污染精煤；（5）由于浮选精煤中的超细粒堵塞滤饼的空隙， 从而影响浮选精煤的脱水效果。我国煤泥浮选生产表明， 由于高灰分细泥的影响， 浮选精煤灰分至少平均增加23%。如唐山矿选煤厂浮选精煤中小于0.074mm 的高灰细泥含量912% ， 该级别的精煤灰分增高48%； 大同选煤厂浮选入料中0.044 mm 含量高达57.13% ， 浮选后本粒级中有78.38% 进入精煤产品， 使精煤灰分增高3%23。1.2.3 煤浆浓度对浮选的影响矿浆浓度对煤泥浮选同样有重要影响，主要表现在以下方面5：1）提高煤泥入浮浓度，精煤产率，精煤和尾煤灰分也相应增高，浓度过高时其变化比较平缓。但是实际浮选时，过高好的浓度会导致精煤产率下降，精煤灰分增高，尾煤灰分下降。2）煤浆浓度低时，单位容积矿浆中药剂浓度显著降低，必须增加以入料干煤量计算的药剂用量。3）影响入浮浓度选择的最大因素是浮选入料中细泥含量。低浓度浮选速度快，矿浆通过量大，但是干煤处理量低，对消除细泥污染，提高选择性，降低精煤灰分有利；高浓度浮选矿浆处理量低，但干煤处理量高。实际浮选时两种处理量均要适当才能保证好的浮选效果。1.2.4 浮选机及辅助设备对浮选的影响浮选机是实现浮选的工业设备。其关键部位充气搅拌机构决定了浮选机的类型、特点和效能。从浮选的过程看，浮选机应该具有以下作用：1）使矿浆处于湍流状态，以保证矿粒的悬浮及药剂的分散，并以一定的动能运动、碰撞，实现矿粒和药剂的附着；2）引入空气，产生大小合适、数量足够、稳定性适宜的气泡，事之分散在矿浆中，以一定的动能运动，并和药剂、矿粒碰撞，产生选择性粘附，实现矿化。3）矿化气泡能升至液面，形成三相泡沫层，并产生二次富集作用；泡沫精矿和尾矿能及时排出。目前吕家坨洗煤厂应用的都是XJX-T12浮选机 效率太低，应该尽快升级改造称为FJCR12-4型喷射浮选机。由于喷射浮选机具有处理量大、能耗低、适应粒度范围宽等特点， 重新受到人们关注， 工业应用实践表明效果良好。在新型浮选机研制方面，自20 世纪80 年代以来，为了提高浮选的经济指标，许多矿业发达的国家，如加拿大、美国、澳大利亚等，把研究的目光投向了具有富集比大、处理量大、投资小、运行费用低的浮选柱31。特别是澳大利亚纽卡斯尔大学研制的Jameson浮选柱。通过把混有药剂的矿浆用泵打入下导管的混合头内，经过喷嘴形成喷射流而产生一个负压区，从而吸入空气产生气泡，形成稳定的气、液、固三相混合流，因此避免了常规浮选柱压入空气所引起的麻烦；其次，其气泡矿化过程是在下导管内，下导管内矿浆气溶率高达4060% ，而普通浮选柱气溶率仅416% ，所以其矿化快，浮选效率高。另外，美国密西根技术大学的杨锦隆博士率先推出的充填介质浮选柱，其浮选效果与普通浮选机相比有明显的差别32。中国矿业大学研制的旋流微泡浮选柱，用于分选细粒煤泥，半工业试验证明浮选柱的选择性很好，一次选别就可以分选出较低灰分的精煤，同时尾煤灰分较高，保证了较高的精煤回收率。1.2.5 浮选药剂对煤泥浮选的影响 浮选是在固、液、气三相中进行的过程，煤粒的表面有疏水的性质，而矸石粒的表面有亲水的性质，但仅仅依靠煤和矸石本身的表面性质不同还不能有效的分选，必须添加浮选药剂，以增强煤粒表面的疏水性，和增加煤浆中气泡的产生与分散，然后在浮选机中增强充气，使煤粒粘在气泡上浮起刮出，而矸石粒留在水中排走，完成浮选过程。所以煤炭浮选结果的好坏, 浮选药剂是重要因素。浮选药剂对改善浮选系统中气、液、固三相的性质, 主要是改善气相性质, 使产生的气泡大小、数量、寿命、升浮速度等都能满足浮选要求；改变矿物的表面性质, 使其更利于与气泡粘附而上浮, 调整矿物的表面性质、矿物与其他物质的作用以及调整矿浆的性质, 变不能浮矿物为可浮, 使能浮的矿物更好浮或将暂时不浮的矿物先抑制, 然后再活化、浮选, 并提高浮选选择性和浮选速度起着十分重要的作用。药剂制度包括：药剂的配制、药剂种类与用量、加药顺序、加药地点、加药方式、药剂作用时间、联合用药等33。而其中药剂种类及用量对于浮选过程的影响显著并且可研究性最大。目前国内外的选煤药剂主要有：1）捕收剂在煤泥浮选中广泛采用非极性烃类油作为捕收剂， 特别是煤油、轻柴油和改性煤油等， 占煤泥浮选捕收剂的8090%。国内外选煤厂煤泥浮选常用的捕收剂主要是煤油、轻柴油，还有一些人工合成的非极性烃类油捕收剂29， 如：FS - 201、FS - 202捕收剂和BET捕收剂，此外，近些年乳化油捕收剂成为人们研究的重点。FS - 201是以烯烃与苯在三氯化铝的催化作用下进行烷基化反应， 反应物经碱洗、水洗再经脱苯、精馏， 截取255以前的馏分， 主要成分为轻质烷基苯。药剂用量比煤油低30%左右。FS - 202也称作脱腊煤油， 是以直馏煤油为原料经加氢、脱腊并提取正构烷烃后的抽余油， 其中含有捕收性能强的馏分达84%，浮选活性较一般煤油和轻柴油高， 耗油量比煤油低40%左右。FS-202已在很多选煤厂使用。在进行煤的浮选脱硫降灰研究过程中，把应用在金属矿浮选的邻苯二甲酸二乙脂(BET) 引入到煤的浮选脱硫降灰作业，获得了理想的浮选效果。试验室试验结果表明， 当BET用量分别是普通浮选药剂GF、FS - 202的1 /10和1 /100时， 浮选产率和浮选的选择性均优于GF和FS - 202， 且不受矿浆pH 值的影响。通过大量的试验测试表明BET是一种性能优良的浮选药剂，BET的浮选效果要优于普通的煤用捕收剂，尤其是用于高硫煤浮选时， 它有很强的选择性。目前作为煤泥浮选的捕收剂使用最多的仍然是煤油和柴油。它们都是石油炼制过程中得到的一种燃料油，其组成为种类繁多的烃类混合物。随着国际油价的不断攀升，选煤成本也就越来越高了。因此我们必须研究探索一种既经济又高效的药剂有效利用率较低，从而造成浪费。捕收剂乳化后再加入到浮选机中可大大提高在矿浆中的分散度，增加捕收剂与煤颗粒的接触机会，有效提高捕收剂的利用率。因此捕收剂乳化技术是降低用量，改善浮选效果的有效途径之一。孙冬等用表面活性剂RM 和SLL对煤油进行乳化，制备出乳化煤油捕收剂，在煤油用量相同的条件下，精煤产率提高37 个百分点，在乳化液用量与煤油用量相同的条件下，精煤产率提高23 个百分点；在捕收剂中加入表面活性剂RM 和SLL，精煤产率可以提高24 个百分点，而灰分都基本保持不变，两种表面活性剂本身对浮选都有促进作用，且起泡性低。吕玉庭等开发的DR煤油乳化剂对煤油进行乳化，可制备出滴径小、分布均匀、稳定小的低粘度乳化液，该乳化液捕收能力强，选择性高，能够节省40%以上的煤油，经济效益良好。周弘文等制备的乳化液捕收剂可节省柴油耗50 %以上, 脱除硫分40 %以上, 同时可提高精煤产率210 个百分点。2）起泡剂我国选煤厂常用起泡剂按其来源可分为三大类， 即天然类、工业副产品和人工合成品。天然起泡剂主要是松醇油，也称2号油；工业副产品起泡剂较多，用量较广的有杂醇、仲辛醇等；人工合成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， 主要有醚醇类和醚类。醚醇类起泡剂水溶性较高, 泡沫结构致密, 能产生直径0.2mm 的微泡, 选择性好；产生的泡沫不粘, 消泡快, 用量少, 仅1080g/t (原矿) , 不过价格较贵。乙基醚醇是我国生产的醚醇类起泡剂之一, 它由还氧丙烷和乙醇在苛性钠作催化剂条件下聚合而成, 也叫醚醇油。国外约有50%的金属矿浮选用醚醇作起泡剂。这类起泡剂的显著特点是： 可由人工控制, 严格按照还氧丙烷数目和醇的碳链长度来预计合成出的药剂起泡性能,并在过程中进行调节。起泡能力随还氧丙烷数目和醇的烃链碳原子数增加而提高；同时捕收性能增加, 选择性降低。醚类起泡剂是一种新型的人工合成起泡剂, 如国内的4#油就属于此类, 其主要成分为1, 1, 3 -三乙氧基丁烷, 又称丁醚油, 生产4#油的主要原料是合成聚乙烯醇过程中产生的副产品, 来源广泛。4#油价格低, 纯度高, 起泡能力比2#油强, 而用量仅是2#油的一半, 生成的泡沫脆。另外, 其在尾矿水中很快分解、氧化, 失去有害作用, 因此是一种毒性小的起泡剂。美国主要采用甲基异丁基甲醇, 又称甲基戊醇, 代号M IBC。该药在美国大量使用, 其特点是选择性好、活性好, 生成的泡沫细且脆而不粘, 消泡容易, 不具捕收性, 用量少, 仅2040g/t (煤泥) 。但由于原料取于粮食,我国未在工业上使用, 只作为实验室浮选的标准起泡剂。近年来研制出一种新起泡剂4, 4-二甲基-1-戊醇, 性能优于M IBC16、17。人工合成起泡剂有很多优点, 是研制开发新型浮选剂的热点。我国起泡剂的研究已具有相当水平, 起泡剂的种类繁多, 我国主要采用化工副产品作起泡剂, 如杂醇、仲丁醇、丁辛醇等。近年来, 合成起泡剂方面应用的有FP - 101 起泡剂、TR - 85 浮选剂等。这些药剂与煤油、轻柴油配合使用, 使药剂的单位耗量大多降到1.5kg/t干煤泥左右。3）复合浮选剂复合浮选剂是近年来浮选剂开发的新趋势， 它大多含有表面活性剂，因此兼具“捕收与起泡”的双重功能。国内研制的有MB系列， MZ系列、ZF系列、FJ系列复合煤用浮选剂以及KL - I型复合浮选剂和FO 合成浮选剂等。复合药剂的研制和生产大大降低了油耗， 节约了能源， 改善了浮选指标， 药剂的单耗大多降到l.0kg/t干煤泥以下。MB系列浮选剂呈棕色, 密度为0.930g/cm3 ,该系列浮选剂有5个品种, 同时具有捕收性能和起泡性能, 能满足不同可浮性煤的浮选需要。其中MB1适用于挥发分和细泥含量中等的较难浮煤,捕收性能比MB2 强, 适用于我国南方温暖地区；MB2适用于挥发分和细泥含量中等的较易浮煤,宜用于我国北方寒冷地区； MB12适用于中等细泥含量的难浮煤； MB25 适用于中等挥发分的易浮煤, 浮选速度快； MB275 适用于中等挥发分和细泥含量较高的煤。ZF浮选剂是山东胜利炼油厂的煤油经烃类液相催化氧化制得, 组成中含有烃类和烃类氧化物,两者的比例大致为6040, 外观呈棕黄色, 透明,密度为0.85g/cm3 , pH值为67。该浮选剂兼有捕收和起泡功能。在技术指标相同的条件下, ZF浮选剂比其他药剂用量(起泡剂和捕收剂的总量)可降低一半左右, 并可降低浮选精煤水分, 但价格较高。828捕收剂是一种新型高效浮选药剂, 兼具捕收、起泡双重作用, 适用于各种煤质牌号的煤的浮选。使用该捕收剂产生的精煤泡沫脆而不粘、消泡快、易于过滤, 有利于降低滤饼水分。选煤厂试验证明, 应用828浮选剂与煤油、轻柴油相比具有用量低、选择性好、浮选速度快、使用方便等特点。通过轻柴油和828 捕收剂小浮选及工业性对比试验, 表明828捕收剂比轻柴油有明显优势, 在实际生产中取得了较好的效果。828捕收剂原料来源丰富、可靠, 保证产品质量, 可满足选煤厂的需要。工业上以环己烷制取环己酮的工艺中产生大量酸性废料(该废料简称EI) , 废料中含有大量羧酸, 采用废料E I与乙醇合成羧酸酯, 以合成的羧酸酯为起泡剂, 制成复合型浮选药剂ME。该药曾用在平顶山气煤浮选工艺中, 可改善浮选效果, 具有明显的选择性优势。当ME药剂用量为500g/t时, 精煤产率可达88.86% , 精煤灰分为11.58%。数据表明, 合成羧酸酯性能良好, 作为起泡剂, 选择性好, 用药量少, 能明显改善浮选效果。FO浮选剂由多种有机物组成, 其中的碳原子数在610之间。实验室浮选试验结果表明, FO药剂可适应不同煤种的细粒级难选煤泥浮选的需要, 与目前市场上使用的浮选药剂相比, 在相同浮选条件下, 精煤产率平均提高5%以上, 药剂耗量下降40%以上, 效果相当显著。选煤用FO合成药剂同时兼具捕收和起泡性质, 克服了目前市场上其它复合药剂存在捕收性差的不足。该药剂具有浮选活性强、选择性好、耗量低的特性, 实验室和工业试验均证实了该药剂具有良好的浮选性能和实际应用价值, 各项技术及经济指标均优于目前使用的浮选药剂, 是目前国内市场上唯一能有效分选细粒级难选煤泥的专门药剂。复合浮选剂在现阶段的应用也有些不足， 都有捕收性能差的弊端， 且人们对表面活性剂在煤浮选的促进机理方面研究不多、不深， 复合浮选剂的品种和质量远不能满足选煤厂生产的需要。泡沫浮选药剂是浮选成本中最昂贵的一项，据估计，浮选药剂费用占整个浮选系统运行费的5060%因此，药剂类型和剂量的选用都必须适当，此外，在开发物美价廉的以及用量少的浮选剂方面，应作不懈的努力，本文旨在探索研究地沟油做浮选药剂的意义与可行性。1.3吸附现象与可浮性吸附是液体(或气体)中某种物质在相界面上产生浓度增高或降低的现象。对于液体，当将某种溶质加入到溶液中，如果能使溶液表面能降低，表面层溶液的浓度大于溶液内部，则称该溶质为表面活性剂或表面活性物质，这种吸附称为正吸附。反之，加入溶液后，使溶液的表面能升高，表面层溶质的浓度小于溶液内部，则称该溶质为非表面活性剂或非表面活性物质，这种吸附成为负吸附。固、气、液三相进行的浮选过程中，总是存在着各种吸附现象，按本质可分为物理吸附和化学吸附两类44：物理吸附凡是由范德华力(分子键力)引起的吸附都可称物理吸附。其特征是热效应小(一般仅20kJ/mol左右)、无选择性、吸附快、具有可逆性、易解吸、吸附的分子可在矿物表面形成多层等。化学吸附凡是由化学键力引起的吸附称为化学吸附。该吸附指可在矿物表面之间发生电子转移，并在矿物表面形成难溶性化合物，但不能生成新相。其特征是热效应大(通常在84840kJ/mol之间)、吸附牢固、不易解吸、吸附不可逆、通常只有单层吸附、吸附具有很强的选择性，吸附慢。按吸附物的形态又可分为分子吸附、离子吸附、半胶束吸附及捕收剂等在矿浆中反应的产物在矿物表面的吸附。分子吸附溶液中被溶解的溶质以分子形式吸附到固液、