超纯煤油团聚脱灰工艺的影响因素──超纯煤的选制工艺专题之二.docx

1、超纯煤的选制工艺专题之二超纯煤油团聚脱灰工艺的影响因素曾凡谢华中国矿业大学北京研究生部（北京100083）抽9本文在专题之一的基础上，论述了油团脱灰法制取起纯媒的一些主旻影响因素，并指出了提青分逸效果的谑径.影响因素关锭诃蔑纯煤油团一俺分法油团一浮选法国内外对常规油团脱灰工艺的影响因素都做过广泛的研究。通过试验研究，笔者认为.影响其脱灰效果的因素主要有五个，本文即对其进行详细阐述。1入料煤的性质油团脱灰工艺中，入料煤的性质对其脱灰效果的影响很大.入料煤的性质由有机物和矿物杂质两方面决定,其中有机所的表面性质极为关键，而它又和煤的变质程度密切相关。变质程度高的烟煤，表面亲油蔬水性好，易于团聚，脱

2、灰率高，用油量少。而年轻煤表面富含官能团，亲水性强，孔隙发达，耗油量大。如不进行预处理，即使大油量情况下也不能团聚。此时可用脂肪酸、醇、胺类等表面活性剂及电解质或加热进行改性处理。油团聚过程的状态变化见图1,£1团聚过程状态变化其自由能的变化如下：F=孔一F,=（5-S）+S（；万）式中：S、S、5分别为煤一油、煤一水和油一水界面张力/为体积因子，即油滴半径R和煤粒半径&的比值"（竟）气一般为0.55«根据热力学第二定律.式中dFVO时，过程可自发进行，有利于油团聚。变质程度高的烟煤，表面疏水亲油。随变质程度增高/”变小变大。当团聚剂类型定时"3

3、是定值，于是是的负值越大，团聚越容易进行。而年轻煤表面性质相反，使"的负值接近于零或&"（）,于是过程不能自发进行.此时应选血较小的团聚剂或加入少量表面活性剂处理。因为异极性分子以极性基吸附在煤表面极性区域.以非极性基朝水定向排列，可提高煤和中性油的亲和力.使S变小、外3增大。表面活性剂分子还以上述方式和油滴作用，降低油水界面张力，促进中性油滴微细化和在煤表面展布。结果AF的负值增大，有利于团聚。如神木煤，其变质程度低.如未经处理，根本不发生团聚。但和酵类作用后，不但能很好地团聚，而且精煤产率提高，精煤质量有明显灰善。煤中的矿物杂质大多数属极性亲水物质，但不同类型的

4、矿物，其结构和性质各不相同，因此油团行为也术同.Z.Blaschke用重选精煤配不同矿物作原料，以芳炷含量不同的柴油作桥连液，研究无机质对油团行为的影响结果表明，含石英的精煤灰分比含粘土的低1%,而且损失在尾矿中的煤量少。图2是水洗精煤配不同讦石的试验结果。从中可见，柴油中芳煌含量低于50%时，含粘土的团聚产物出量都低于含石英的，而且随芳煌信的减少急剧降低.含石英的精煤出量仅随芳燃含量增加略有提高。粘土是煤中最常见、最最大的杂质。由于其颗粒细、比表面积大，而且表面电性复杂易产生互凝等现象，对于这些增加精选次数等措施来改善分选效果。2人料粒度和灰分油团法制取超纯煤的先决条件是有机质与无机质的单体

5、解离解离程度越高产品质量越好，但可燃体回收率则随粒度减小而降低。这可能是粒度减小.比表面积增大，造成油量不足所致.入料灰分的影响很大。入料煤质量越好，精煤的数质最指标越高.为获得超纯煤而又能简化工艺，一般对入料都应预先分选,使其灰分降至10%以下。入料灰分越低，精煤质量越好.这点对油团一筛分法尤为重要。3桥连液的性质及用量桥连液的使用是油团聚脱灰最基本的手段，其性质和用量对分选效果有至关重要的影响。笔者利用大同一号煤（见专题之一中的图2矿物杂成对油团行为的彰响不利因素，此时应采用:氐浓度、添加分散剂和序号精煤臼量成分.表3）,研究了各种桥连液的作用，结果表见U从表1可见«1桥连液对独

6、团一浮逸脱灰工艺的影响.桥连液名称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中三次粗选3工艺油CCM正构和异构烷煌19034118分物0.8712.3389.S31.46粗选4柴油C“C“猊短、始煌、芳煌150-36518分物0.852393.591.S6祖选5一号芳煌1902491悔分物0.9030.6837S.361.67te选6二号坊煌241-298CW分物,烷基票和禁占95%以上0.9652.22389.321.67te选76011多烷芳煌0.927388.792.35

7、te选8混合油煤油+原油0.84239S.111.77祖选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+脱轻油柴油+原油柴油+重柚柴油+芳煌工艺油+宜油一号芳短+重油一号若经+偎油二号莠烧+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选选选选选选选选蛆怛祖祖怛祖祖粗（1）重质髭类比轻质髭有更强的桥连力,油蜃超过某限量时选择性也变差.重质燃如重油、沥青、焦'油等，常温时就呈胶林，粘

8、度高，必须进行预处理，苫则即使在煤浆中经过高速搅拌也不能有效分散,从而影响煤粒团聚效果.（2）芳炷的桥连力和选择性都远不如烷炷。这点和浮选有所不同。炷类各蛆分的浮选活性的顺序是：芳烷烯炷异构烷髭环烷炷>正构烷蜂，多环芳燃单环芳燃，多烷基芳炷非烷基芳炷.选择性相反。但油团聚时，芳髭并未显示有多高的桥连力，而选择性差却表现得很充分。就拿物理性质相近的M号芳炷和工芝油格比，只能说明桥连力相近，而选择性号未汽其他芳剧5、7、16、17号）更不用比.上展现或说明中性油在浮选和油团工艺中作用的同晃处，理解这点对合理选择桥连液很有帮助。在油团聚脱灰过程中，中性油不仅要能油包裹的各煤粒桥连成团。所以，优

9、良的桥连油必须和煤表面有高的亲合力，同时还要有强的内聚力。与碳数相同的芳髭和烷煌相比，它和煤表面虽有高的亲合力（表现在润湿热高等方面.但内聚力不足（表现在界面张力小）。因此以芳髭为主的中性油不可能获得高产率的精煤。但不能因此而否定芳处在、油团聚中的作用。特别是对低变质程度的煤当煤一油间亲合力不足,成为主要矛盾时,增加芳炷，尤其是增加多烷基芳髭、多环芳炷含量，不仅可提高精煤产率，也有助于改善产品质最。反之，对变质程度较高的煤,增大芳髭含量则会得到相反的效果。Blaschke和笔者所做的试验都证明了这点（见表2和表1中的2、8、9、10、13号）.充分润湿煤表面，以提高其疏水性，还要将被衰2柴油中

10、芳煌含对油团聚的影响煤牌号及挥发分，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动力煤,42.10000013、062.6017.925.06动力煤，40.515.9766.675.9369.626.6170.735.8870.007.9772.58.0272.56.3770.73气煤，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按上述原则，我们在常用捕收剂<煤油、柴油）中，加入不同比例的重油、脱轻油、芳髭等收到了良好的效果。不仅改善了分选指标,节约了用油量，还显著降低了药剂费用。这种药剂制度很适合于油团一浮选法。桥连液用量的影响见图3。两种工艺的结果都表明，桥连液用量少时，不仅精煤出量低，而且灰分还高。这对油团一浮选法尤为突出。因治少时，团粒小而含水多，夹杂无机矿物的量大，造成精煤

12、出包低，灰分高。随用油量增大，逐渐形成较粗和结构较姑实的团粒，含水少，使分选效果达到最佳状态。若继续加大用油最，产品出量虽可达最大值，但灰分也随之迅速增高.对大同一号煤采用油团一浮选法，以柴油为桥连液时，最佳用最为2.5%左右.对于八一煤采用油团一第分法，以戍烷作桥连液的最佳用量约为81.5%.大局一号煤油团一浮选法x八一煤油团一律分法图3桥连液用It对分选指标的肥响总之.不论哪种工艺，桥连液的用髭都是影响团聚过程的最重要参数之一.4搅拌速度和时间的影响搅拌的作用在于将团聚剂分散，乳化成小油滴，使煤一油、灰一水充分接触，促使煤-油颗粒团聚，因此它也是极重要的工艺条件之一.美国新墨西哥能源研究院

13、在1200017000r/min范围内，考察了搅拌速度的影响.发现提高搅拌速度可改善脱灰效果，但继'续加速搅拌袖已形成的团粒会起破坏作用，使精煤回收率降低.因此建议以高速搅拌将油分散成小液滴后，再降低速度使团粒长大.搅拌时间的影响也相似.搅拌速度和搅拌时间有密切关系。宋少先以1800r/min的搅拌槽考察了搅拌时间的影响。结果表明，搅拌时间短时,精煤灰分高，可燃体回收率低。延长搅拌时间后，各种指标都有改善，灰分迅速下降，可燃体回收率上升，搅拌时间至40min时趋于平衡.如果提高搅拌速度，趋于平衡的时间显著缩短。我们以4000r/min的食品用搅拌器搅拌，5min即可得到理想的指标。如再

14、延长时间，分选指标反'而会恶化.以上规律，对变质程度高、低的煤井无差别但Timpe等人指出，对细煤粉的油团聚，提高搅拌速度能更进一步改善脱灰效果.这也为我们的试验所证实.5矿浆浓度和分选流程众所周知，矿浆浓度对分选结果有很大影响浓度高的回收率高，但产品质量差。浓度低时结果相反。试验表明本文中的两种工艺也符合这一规律杨巧文对平均粒径3.23呻、灰分0,46%的大屯煤，采用戊烷为桥连液，考察了浓度对产品质量的影响。试验发现精煤灰分随人料浓度增高而呈直线上升.若采用第一次团聚产物过篇脱水，然后稀释、搅拌、打碎团粒，加油再团聚、过筛，如此反复多次的流程，这样有利于脱灰，但降灰幅度很小，重短三次后灰分值基本不变。这说明机械央杂严重。因为油团粒较粗且结实，难于打碎，不补加油又不能再团聚，因此多次精选的效果不佳是必然的而在油团一浮选法中，浓度影响的程度相对低些。图4是我们对大同一号煤的试验结果，浓度提高一倍后，精煤出量随之提高,.但幅度不大，而精煤灰分却显著增高，但通M>精选又明显降低。瞧精选二次即可达到要求，产率还很高.'宋少先用该方出以100g/L的高浓度，处理灰分16.65%的太西煤，经一次精选便获得灰分072%、可燃体回收率81