刁 琦

(霍州煤電集團(tuán) 團(tuán)柏煤礦白龍選煤廠，山西 霍州 031412)

我國是煤炭生產(chǎn)利用大國，在新興能源迅起的時(shí)代，國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，煤炭仍然是我國最主要的能源[1-3]。近些年，環(huán)保的要求日益強(qiáng)烈，煤炭在加工利用前需進(jìn)行洗選，降低對環(huán)境的污染，提高煤炭的利用效率，浮選是目前洗煤廠最常見的煤炭洗選加工方式[4]。隨著煤炭開采利用發(fā)展時(shí)期較長，細(xì)粒煤含量逐漸增加，導(dǎo)致煤炭洗選加工時(shí)，矸石泥化現(xiàn)象嚴(yán)重，煤泥可浮性較差，藥劑選擇性較低，浮選效率不高[5]。本文通過不同價(jià)態(tài)陽離子和陰離子無機(jī)鹽，對煤泥進(jìn)行電解預(yù)處理，采用了傅里葉變換紅外光譜、Zeta電位和接觸角試驗(yàn)，探究了電解質(zhì)處理前后煤泥性質(zhì)的變化，為提高煤泥浮選效率提供了理論指導(dǎo)，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑與儀器

試驗(yàn)所用的煤樣為白龍選煤廠的煤樣，破碎篩分后置于鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥至水分含量不再變化，然后置于干燥器內(nèi)備用。

試驗(yàn)用到的電解質(zhì)是分析純的(其他化學(xué)藥劑為化學(xué)純)，購于天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；試驗(yàn)儀器有XFGC-80充氣掛槽浮選機(jī)(長春探礦機(jī)械廠)、XRMF-9X高效節(jié)能馬弗爐(鶴壁市新銳科技有限公司)、DHG-9053A電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海一恒科技有限公司)、HARKE-SPCA接觸角測定儀(北京哈科試驗(yàn)儀器廠)、JS94H微型電泳儀(上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司)。

1.2 紅外光譜的測定

準(zhǔn)備烘好干燥的光譜純KBr，與干燥的煤樣以1∶100的比例混合，在瑪瑙研缽中,研磨至無發(fā)亮狀態(tài)，然后在壓片機(jī)中壓片后，置于光譜儀的光路中進(jìn)行光譜掃描。

1.3 Zeta電位的測定

將干燥的煤樣與去離子水以一定的比例混勻，在磁力攪拌器輔助下混合均勻，使得煤樣充分潤濕，靜置分層后取上清液測定。

1.4 接觸角的測定

準(zhǔn)確稱取干燥好的煤樣0.5 g，在壓片機(jī)上壓成直徑厚度一定的光滑的圓柱體試驗(yàn)樣，調(diào)整接觸角儀器平臺，待液滴穩(wěn)定后啟動(dòng)軟件測量。

1.5 電解質(zhì)預(yù)處理

將干燥后的煤樣與水混合，制得一定濃度的煤漿，取一定體積的電解質(zhì)溶液，加入煤漿中，接通電流，對煤漿進(jìn)行電解質(zhì)預(yù)處理。

1.6 浮選試驗(yàn)

將電解質(zhì)預(yù)處理的煤漿倒入浮選槽，加水至一定刻度線，啟動(dòng)浮選機(jī)并計(jì)時(shí)8 min，1.5 min后加入捕收劑、起泡劑，然后進(jìn)行刮泡，收集刮泡后的產(chǎn)品。到時(shí)間后停止刮泡，關(guān)閉浮選機(jī)，將浮選得到的精煤和尾煤產(chǎn)品抽濾脫水，干燥后測定其灰分含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同電解質(zhì)處理后電流強(qiáng)度對浮選效果的影響

試驗(yàn)選擇電解時(shí)間為5 min，電解質(zhì)濃度為1 000 g/t干煤泥，考察電流強(qiáng)度為0.5 A、1.0 A和1.5 A時(shí)對浮選效果的影響。

圖1 不同電解質(zhì)作用下電流強(qiáng)度對煤泥浮選效果的影響

2.2 不同電解質(zhì)處理后電解時(shí)間對浮選效果的影響

試驗(yàn)選擇電流強(qiáng)度為0.5 A，電解質(zhì)濃度為1 000 g/t干煤泥，考察電解時(shí)間對浮選效果的影響。試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同電解質(zhì)作用下電解時(shí)間對煤泥浮選效果的影響

2.3 不同電解質(zhì)處理后電解質(zhì)濃度對浮選效果的影響

試驗(yàn)選擇電流強(qiáng)度為0.5 A，電解時(shí)間為5 min，考察電解質(zhì)濃度對浮選效果的影響。試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同電解質(zhì)作用下電解質(zhì)濃度對煤泥浮選效果的影響

2.4 不同電解質(zhì)處理后煤泥紅外光譜的變化

圖4 不同電解質(zhì)處理后煤泥紅外光譜的變化

2.5 不同電解質(zhì)處理后煤泥接觸角的變化

表1 電解處理前后煤樣接觸角

2.6 不同電解質(zhì)處理后煤泥Zeta的變化

從表2可以看出，原煤表面帶有較強(qiáng)的負(fù)電荷，經(jīng)電解質(zhì)處理后，煤泥表面的負(fù)電荷被不同程度中和，陽離子價(jià)態(tài)越高，中和掉的負(fù)電荷越多，煤泥表面的電位值越高。這是因?yàn)殛栯x子與煤泥表面帶有負(fù)電荷的親水性官能團(tuán)相結(jié)合，中和了負(fù)電荷并增強(qiáng)了煤泥表面的疏水性；同時(shí)，煤泥表面的雙電層被壓縮，在等電點(diǎn)時(shí)可以捕獲更多的煤泥，浮選效率增加。

表2 電解處理前后煤樣的Zeta值

3 結(jié) 語

1) 電解質(zhì)處理后的煤泥表面親水性含氧官能團(tuán)含量降低，接觸角變大，煤泥疏水性增強(qiáng)。

2) 不同電解質(zhì)對煤泥進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，電解時(shí)間、電流強(qiáng)度和電解質(zhì)濃度都會(huì)對電解效果造成一定的影響，要在絕對精煤產(chǎn)率最高時(shí)進(jìn)行電解處理，可以提高電解效率。

3) 同一陰離子情況下，陽離子價(jià)態(tài)越高，對煤泥處理后，煤泥的疏水性越強(qiáng)；經(jīng)Al2(SO4)3作用后煤泥，其疏水性強(qiáng)于FeCl3作用后的煤泥。