徐江嬋 熊余 朱艷

摘 要：為了提高煤泥的應(yīng)用，本文以六盤水某洗煤廠-0.5mm的細(xì)粒煤泥為探索對(duì)象，采用三因素三水平的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法，考察了粒度級(jí)、捕收劑及起泡劑用量對(duì)煤泥接觸角的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這三個(gè)因素影響主次為：起泡劑用量<捕收劑用量<粒度級(jí)，當(dāng)粒度級(jí)為0.5～0.2mm、捕收劑用量為300g/t、起泡劑用量為50g/t時(shí)，浮選精煤接觸角最大。通過(guò)方差分析發(fā)現(xiàn)，粒度級(jí)對(duì)煤泥浮選的接觸角的影響較為顯著。

關(guān)鍵詞：正交試驗(yàn);浮選;精煤;接觸角

中圖分類號(hào)：TD94 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）34-0092-03

Preliminary Study on Flotation Orthogonal Test of Fine Slime

XU jiangchan XIONG Yu ZHU Yan

（School of Chemistry and Materials Engineering， Liupanshui Normal University， Liupanshui Guizhou 553004）

Abstract： In order to improve the application of slime， this paper took the -0.5mm slime of a coal washing plant in Liupanshui as the research object， and used the orthogonal test design method of three factors and three levels to investigate the influence of particle size， collector and foaming agent dosage on the contact angle of slime. The results show that the primary and secondary influence factors are： the amount of foaming agent

Keywords： orthogonal test;flotation;clean coal;contact angle

煤炭是地球上蘊(yùn)藏最豐富的化石燃料資源，長(zhǎng)期以來(lái)占據(jù)著世界一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)領(lǐng)域的重要位置[1]。在可預(yù)計(jì)的將來(lái)，煤炭仍將是重要的能源。從全球能源資源賦存情況來(lái)看，在全球已探明的化石能源中，煤炭占54.65%，遠(yuǎn)高于油氣資源。從中國(guó)能源資源條件來(lái)看，我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量豐富，占一次能源資源總量的94%，而油氣等資源僅占6%左右。我國(guó)能源資源的特點(diǎn)決定了煤炭在可預(yù)計(jì)的未來(lái)仍將是我國(guó)的主要能源[2]。但目前，煤炭開發(fā)越來(lái)越不容易，對(duì)環(huán)境也產(chǎn)生了一定的污染，因此，我們要通過(guò)選煤來(lái)提高煤炭的高效利用，并降低其在運(yùn)用中對(duì)環(huán)境的污染。對(duì)-0.50mm細(xì)粒級(jí)煤泥進(jìn)行浮選研究是煤炭清潔利用的重要組成部分。

通過(guò)測(cè)定礦物接觸角可大致評(píng)價(jià)礦物的潤(rùn)濕性和可浮性[3-6]。若接觸角小于60°，則礦物的天然可浮性差;若接觸角為60°～70°，則礦物的天然可浮性較好;若接觸角大于70°，則礦物的天然可浮性好。因此，在進(jìn)行浮選時(shí)，需要對(duì)不同粒度級(jí)的礦物進(jìn)行接觸角測(cè)定，以判斷哪一粒度級(jí)的可浮性最好，從而提高浮選時(shí)的產(chǎn)量。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 樣品制備

試驗(yàn)煤樣源于六盤水某洗煤廠-0.5mm煤樣，通過(guò)篩分得到三個(gè)粒度級(jí)，分別為0.5～0.2mm、0.2～0.125mm、-0.125mm粒度級(jí)。

1.2 試驗(yàn)儀器與藥劑

藥劑：捕收劑采用煤油，起泡劑采用松醇油，均取自當(dāng)?shù)叵疵簭S。

儀器：研缽、振動(dòng)篩、XFDⅢ型單槽浮選機(jī)、真空過(guò)濾機(jī)、101型電熱鼓風(fēng)干燥箱、自動(dòng)工藝分析儀、ZKKJ粉末壓片機(jī)、接觸角測(cè)量?jī)x等。

1.3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)分析

為考察粒度級(jí)、捕收劑和起泡劑的用量對(duì)浮選效率的影響，進(jìn)行了三因素三水平的正交試驗(yàn)。捕收劑為煤油，用量分別為200、300g/t和400g/t;起泡劑為松醇油，用量分別為20、50g/t和80g/t。另外一個(gè)因素為粒度級(jí)，分別為0.5～0.2mm、0.2～0.125mm、-0.125mm。

1.4 接觸角測(cè)定

本試驗(yàn)所用的儀器JC2000C1接觸角測(cè)量?jī)x就可采取量角法進(jìn)行接觸角的測(cè)定。首先，取約1g褐煤加入瑪瑙研缽，研磨均勻后放入壓片模具，關(guān)閉液壓閥，加壓到20MPa，保持30s，壓制成片備用。然后在JC2000C1接觸角測(cè)量?jī)x繼續(xù)測(cè)定。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 煤泥粒度組成

該廠煤泥的精煤綜合灰分為17.60%。通過(guò)方差分析可得，-0.125mm粒度級(jí)的精煤灰分為17.62%，是試樣中顆粒最小、浮選影響最小的。

2.2 正交試驗(yàn)分析

按照上述正交設(shè)計(jì)方法，分別做了9組浮選試驗(yàn)。通過(guò)這9組試驗(yàn)可得出以下結(jié)論：當(dāng)粒度級(jí)為0.2～0.125mm、捕收劑用量為400g/t、起泡劑用量為50g/t時(shí)，精煤灰分最低，浮選條件最優(yōu)，粒度級(jí)為浮選的主要影響因素。

2.3 接觸角的測(cè)定

對(duì)浮選的入料原煤、浮選精煤和浮選尾煤進(jìn)行接觸角測(cè)定，測(cè)定數(shù)據(jù)如表1、表2和表3所示。

以浮選精煤的接觸角為考察指標(biāo)，對(duì)正交試驗(yàn)進(jìn)行直觀分析，結(jié)果如表4所示。浮選精煤的接觸角越大，煤炭的可燃體越多。由表4可知，粒度級(jí)取K1水平，即0.5～0.2mm時(shí)，接觸角最大;捕收劑取K2水平，即300g/t，起泡劑取K2水平，即50g/t時(shí)，精煤接觸角最大。

除此之外，由表4和表5還可以很清楚地看到，粒度級(jí)和捕收劑用量以及起泡劑用量的極差（R）由小到大的順序?yàn)椋篟（起泡劑用量）

為了考察煤泥粒度（A）、捕收劑用量（B）、起泡劑用量（C）對(duì)精煤接觸角是否有顯著影響，對(duì)正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了方差分析。分別計(jì)算了總離差平方和（ST），煤泥粒度（A）的離差平方和（SA），捕收劑用量（B）的離差平方和（SB），起泡劑用量（C）的離差平方和（SC）以及誤差離差平方和的離差平方和（Se）進(jìn)行計(jì)算，由于總試驗(yàn)次數(shù)為9×3=27，因此總自由度f(wàn)T為27-1=26，由A、B、C有三個(gè)水平，因此各因素的自由度為3-1=2，誤差自由度f(wàn)e=26-（2+2+2）=20。再計(jì)算均方、F等參數(shù)，由fA=2，fe=26;F0.01（2，26）= 5.53、F0.05（2，26）=3.37和F0.1（2，26）=2.52對(duì)比得，粒度級(jí)的FA=8.60>F0.01（2，26）= 5.53，可知粒度級(jí)對(duì)精煤接觸有顯著影響;捕收劑用量FB=1.33<F0.1（2，26）=2.52，起泡劑用量FC=0.07<F0.1（2，26）=2.52，可知捕收劑用量、起泡劑用量對(duì)浮選精煤接觸角無(wú)顯著影響，結(jié)果如表6所示。

3 結(jié)論

粒度級(jí)、捕收劑用量及起泡劑用量三個(gè)因素對(duì)浮選精煤接觸角的影響主次為粒度級(jí)>捕收劑用量>起泡劑用量。當(dāng)粒度級(jí)為0.5～0.2mm、捕收劑用量為300g/t，起泡劑用量為50g/t時(shí)，浮選精煤接觸角最大，條件最優(yōu)。粒度級(jí)的FA=8.60、捕收劑用量的FB=1.33、起泡劑用量的FC=0.07，其中粒度級(jí)的FA>大于臨界值F0.01，具有顯著影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]周安寧，黃定國(guó).潔凈煤技術(shù)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2018.

[2]張雙全.煤化學(xué)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2017.

[3]謝廣元.選礦學(xué)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2017.

[4]陳鵬，王成勇，石開儀，等.基于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的煤泥浮選工藝試驗(yàn)研究[J].工礦自動(dòng)化，2019（2）：91-95.

[5]楊劍，張安，楊通文，等.正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法應(yīng)用于煤泥浮選研究[J].佳木斯職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016（4）：489.

[6]常貴，唐文陽(yáng)，何書祥.CMC在高灰煤泥浮選中的應(yīng)用[J].佳木斯職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016（3）：478.